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_associate_mm(spu, ctx->owner);
 234
 235         spin_lock_irq(&spu->register_lock);
 236         spu->ctx = ctx;
 237         spu->flags = 0;
 238         ctx->spu = spu;
 239         ctx->ops = &spu_hw_ops;
 240         spu->pid = current->pid;
 241         spu->tgid = current->tgid;
 242         spu->ibox_callback = spufs_ibox_callback;
 243         spu->wbox_callback = spufs_wbox_callback;
 244         spu->stop_callback = spufs_stop_callback;
 245         spu->mfc_callback = spufs_mfc_callback;
 246         spin_unlock_irq(&spu->register_lock);
 247
 248         spu_unmap_mappings(ctx);
 249
 250         spu_switch_log_notify(spu, ctx, SWITCH_LOG_START, 0);
 251         spu_restore(&ctx->csa, spu);
 252         spu->timestamp = jiffies;
 253         spu_switch_notify(spu, ctx);
 254         ctx->state = SPU_STATE_RUNNABLE;
 255
 256         spuctx_switch_state(ctx, SPU_UTIL_USER);
 257 }
 258
 259 /*
 260  * Must be used with the list_mutex held.
 261  */
 262 static inline int sched_spu(struct spu *spu)
 263 {
 264         BUG_ON(!mutex_is_locked(&cbe_spu_info[spu->node].list_mutex));
 265
 266         return (!spu->ctx || !(spu->ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED));
 267 }
 268
 269 static void aff_merge_remaining_ctxs(struct spu_gang *gang)
 270 {
 271         struct spu_context *ctx;
 272
 273         list_for_each_entry(ctx, &gang->aff_list_head, aff_list) {
 274                 if (list_empty(&ctx->aff_list))
 275                         list_add(&ctx->aff_list, &gang->aff_list_head);
 276         }
 277         gang->aff_flags |= AFF_MERGED;
 278 }
 279
 280 static void aff_set_offsets(struct spu_gang *gang)
 281 {
 282         struct spu_context *ctx;
 283         int offset;
 284
 285         offset = -1;
 286         list_for_each_entry_reverse(ctx, &gang->aff_ref_ctx->aff_list,
 287                                                                 aff_list) {
 288                 if (&ctx->aff_list == &gang->aff_list_head)
 289                         break;
 290                 ctx->aff_offset = offset--;
 291         }
 292
 293         offset = 0;
 294         list_for_each_entry(ctx, gang->aff_ref_ctx->aff_list.prev, aff_list) {
 295                 if (&ctx->aff_list == &gang->aff_list_head)
 296                         break;
 297                 ctx->aff_offset = offset++;
 298         }
 299
 300         gang->aff_flags |= AFF_OFFSETS_SET;
 301 }
 302
 303 static struct spu *aff_ref_location(struct spu_context *ctx, int mem_aff,
 304                  int group_size, int lowest_offset)
 305 {
 306         struct spu *spu;
 307         int node, n;
 308
 309         /*
 310          * TODO: A better algorithm could be used to find a good spu to be
 311          *       used as reference location for the ctxs chain.
 312          */
 313         node = cpu_to_node(raw_smp_processor_id());
 314         for (n = 0; n < MAX_NUMNODES; n++, node++) {
 315                 int available_spus;
 316
 317                 node = (node < MAX_NUMNODES) ? node : 0;
 318                 if (!node_allowed(ctx, node))
 319                         continue;
 320
 321                 available_spus = 0;
 322                 mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 323                 list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus, cbe_list) {
 324                         if (spu->ctx && spu->ctx->gang
 325                                         && spu->ctx->aff_offset == 0)
 326                                 available_spus -=
 327                                         (spu->ctx->gang->contexts - 1);
 328                         else
 329                                 available_spus++;
 330                 }
 331                 if (available_spus < ctx->gang->contexts) {
 332                         mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 333                         continue;
 334                 }
 335
 336                 list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus, cbe_list) {
 337                         if ((!mem_aff || spu->has_mem_affinity) &&
 338                                                         sched_spu(spu)) {
 339                                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 340                                 return spu;
 341                         }
 342                 }
 343                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 344         }
 345         return NULL;
 346 }
 347
 348 static void aff_set_ref_point_location(struct spu_gang *gang)
 349 {
 350         int mem_aff, gs, lowest_offset;
 351         struct spu_context *ctx;
 352         struct spu *tmp;
 353
 354         mem_aff = gang->aff_ref_ctx->flags & SPU_CREATE_AFFINITY_MEM;
 355         lowest_offset = 0;
 356         gs = 0;
 357
 358         list_for_each_entry(tmp, &gang->aff_list_head, aff_list)
 359                 gs++;
 360
 361         list_for_each_entry_reverse(ctx, &gang->aff_ref_ctx->aff_list,
 362                                                                 aff_list) {
 363                 if (&ctx->aff_list == &gang->aff_list_head)
 364                         break;
 365                 lowest_offset = ctx->aff_offset;
 366         }
 367
 368         gang->aff_ref_spu = aff_ref_location(gang->aff_ref_ctx, mem_aff, gs,
 369                                                         lowest_offset);
 370 }
 371
 372 static struct spu *ctx_location(struct spu *ref, int offset, int node)
 373 {
 374         struct spu *spu;
 375
 376         spu = NULL;
 377         if (offset >= 0) {
 378                 list_for_each_entry(spu, ref->aff_list.prev, aff_list) {
 379                         BUG_ON(spu->node != node);
 380                         if (offset == 0)
 381                                 break;
 382                         if (sched_spu(spu))
 383                                 offset--;
 384                 }
 385         } else {
 386                 list_for_each_entry_reverse(spu, ref->aff_list.next, aff_list) {
 387                         BUG_ON(spu->node != node);
 388                         if (offset == 0)
 389                                 break;
 390                         if (sched_spu(spu))
 391                                 offset++;
 392                 }
 393         }
 394
 395         return spu;
 396 }
 397
 398 /*
 399  * affinity_check is called each time a context is going to be scheduled.
 400  * It returns the spu ptr on which the context must run.
 401  */
 402 static int has_affinity(struct spu_context *ctx)
 403 {
 404         struct spu_gang *gang = ctx->gang;
 405
 406         if (list_empty(&ctx->aff_list))
 407                 return 0;
 408
 409         if (atomic_read(&ctx->gang->aff_sched_count) == 0)
 410                 ctx->gang->aff_ref_spu = NULL;
 411
 412         if (!gang->aff_ref_spu) {
 413                 if (!(gang->aff_flags & AFF_MERGED))
 414                         aff_merge_remaining_ctxs(gang);
 415                 if (!(gang->aff_flags & AFF_OFFSETS_SET))
 416                         aff_set_offsets(gang);
 417                 aff_set_ref_point_location(gang);
 418         }
 419
 420         return gang->aff_ref_spu != NULL;
 421 }
 422
 423 /**
 424  * spu_unbind_context - unbind spu context from physical spu
 425  * @spu:        physical spu to unbind from
 426  * @ctx:        context to unbind
 427  */
 428 static void spu_unbind_context(struct spu *spu, struct spu_context *ctx)
 429 {
 430         u32 status;
 431
 432         spu_context_trace(spu_unbind_context__enter, ctx, spu);
 433
 434         spuctx_switch_state(ctx, SPU_UTIL_SYSTEM);
 435
 436         if (spu->ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED)
 437                 atomic_dec(&cbe_spu_info[spu->node].reserved_spus);
 438
 439         if (ctx->gang)
 440                 atomic_dec_if_positive(&ctx->gang->aff_sched_count);
 441
 442         spu_switch_notify(spu, NULL);
 443         spu_unmap_mappings(ctx);
 444         spu_save(&ctx->csa, spu);
 445         spu_switch_log_notify(spu, ctx, SWITCH_LOG_STOP, 0);
 446
 447         spin_lock_irq(&spu->register_lock);
 448         spu->timestamp = jiffies;
 449         ctx->state = SPU_STATE_SAVED;
 450         spu->ibox_callback = NULL;
 451         spu->wbox_callback = NULL;
 452         spu->stop_callback = NULL;
 453         spu->mfc_callback = NULL;
 454         spu->pid = 0;
 455         spu->tgid = 0;
 456         ctx->ops = &spu_backing_ops;
 457         spu->flags = 0;
 458         spu->ctx = NULL;
 459         spin_unlock_irq(&spu->register_lock);
 460
 461         spu_associate_mm(spu, NULL);
 462
 463         ctx->stats.slb_flt +=
 464                 (spu->stats.slb_flt - ctx->stats.slb_flt_base);
 465         ctx->stats.class2_intr +=
 466                 (spu->stats.class2_intr - ctx->stats.class2_intr_base);
 467
 468         /* This maps the underlying spu state to idle */
 469         spuctx_switch_state(ctx, SPU_UTIL_IDLE_LOADED);
 470         ctx->spu = NULL;
 471
 472         if (spu_stopped(ctx, &status))
 473                 wake_up_all(&ctx->stop_wq);
 474 }
 475
 476 /**
 477  * spu_add_to_rq - add a context to the runqueue
 478  * @ctx:       context to add
 479  */
 480 static void __spu_add_to_rq(struct spu_context *ctx)
 481 {
 482         /*
 483          * Unfortunately this code path can be called from multiple threads
 484          * on behalf of a single context due to the way the problem state
 485          * mmap support works.
 486          *
 487          * Fortunately we need to wake up all these threads at the same time
 488          * and can simply skip the runqueue addition for every but the first
 489          * thread getting into this codepath.
 490          *
 491          * It's still quite hacky, and long-term we should proxy all other
 492          * threads through the owner thread so that spu_run is in control
 493          * of all the scheduling activity for a given context.
 494          */
 495         if (list_empty(&ctx->rq)) {
 496                 list_add_tail(&ctx->rq, &spu_prio->runq[ctx->prio]);
 497                 set_bit(ctx->prio, spu_prio->bitmap);
 498                 if (!spu_prio->nr_waiting++)
 499                         __mod_timer(&spusched_timer, jiffies + SPUSCHED_TICK);
 500         }
 501 }
 502
 503 static void spu_add_to_rq(struct spu_context *ctx)
 504 {
 505         spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
 506         __spu_add_to_rq(ctx);
 507         spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
 508 }
 509
 510 static void __spu_del_from_rq(struct spu_context *ctx)
 511 {
 512         int prio = ctx->prio;
 513
 514         if (!list_empty(&ctx->rq)) {
 515                 if (!--spu_prio->nr_waiting)
 516                         del_timer(&spusched_timer);
 517                 list_del_init(&ctx->rq);
 518
 519                 if (list_empty(&spu_prio->runq[prio]))
 520                         clear_bit(prio, spu_prio->bitmap);
 521         }
 522 }
 523
 524 void spu_del_from_rq(struct spu_context *ctx)
 525 {
 526         spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
 527         __spu_del_from_rq(ctx);
 528         spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
 529 }
 530
 531 static void spu_prio_wait(struct spu_context *ctx)
 532 {
 533         DEFINE_WAIT(wait);
 534
 535         /*
 536          * The caller must explicitly wait for a context to be loaded
 537          * if the nosched flag is set.  If NOSCHED is not set, the caller
 538          * queues the context and waits for an spu event or error.
 539          */
 540         BUG_ON(!(ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED));
 541
 542         spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
 543         prepare_to_wait_exclusive(&ctx->stop_wq, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
 544         if (!signal_pending(current)) {
 545                 __spu_add_to_rq(ctx);
 546                 spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
 547                 mutex_unlock(&ctx->state_mutex);
 548                 schedule();
 549                 mutex_lock(&ctx->state_mutex);
 550                 spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
 551                 __spu_del_from_rq(ctx);
 552         }
 553         spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
 554         __set_current_state(TASK_RUNNING);
 555         remove_wait_queue(&ctx->stop_wq, &wait);
 556 }
 557
 558 static struct spu *spu_get_idle(struct spu_context *ctx)
 559 {
 560         struct spu *spu, *aff_ref_spu;
 561         int node, n;
 562
 563         spu_context_nospu_trace(spu_get_idle__enter, ctx);
 564
 565         if (ctx->gang) {
 566                 mutex_lock(&ctx->gang->aff_mutex);
 567                 if (has_affinity(ctx)) {
 568                         aff_ref_spu = ctx->gang->aff_ref_spu;
 569                         atomic_inc(&ctx->gang->aff_sched_count);
 570                         mutex_unlock(&ctx->gang->aff_mutex);
 571                         node = aff_ref_spu->node;
 572
 573                         mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 574                         spu = ctx_location(aff_ref_spu, ctx->aff_offset, node);
 575                         if (spu && spu->alloc_state == SPU_FREE)
 576                                 goto found;
 577                         mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 578
 579                         atomic_dec(&ctx->gang->aff_sched_count);
 580                         goto not_found;
 581                 }
 582                 mutex_unlock(&ctx->gang->aff_mutex);
 583         }
 584         node = cpu_to_node(raw_smp_processor_id());
 585         for (n = 0; n < MAX_NUMNODES; n++, node++) {
 586                 node = (node < MAX_NUMNODES) ? node : 0;
 587                 if (!node_allowed(ctx, node))
 588                         continue;
 589
 590                 mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 591                 list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus, cbe_list) {
 592                         if (spu->alloc_state == SPU_FREE)
 593                                 goto found;
 594                 }
 595                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 596         }
 597
 598  not_found:
 599         spu_context_nospu_trace(spu_get_idle__not_found, ctx);
 600         return NULL;
 601
 602  found:
 603         spu->alloc_state = SPU_USED;
 604         mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 605         spu_context_trace(spu_get_idle__found, ctx, spu);
 606         spu_init_channels(spu);
 607         return spu;
 608 }
 609
 610 /**
 611  * find_victim - find a lower priority context to preempt
 612  * @ctx:        canidate context for running
 613  *
 614  * Returns the freed physical spu to run the new context on.
 615  */
 616 static struct spu *find_victim(struct spu_context *ctx)
 617 {
 618         struct spu_context *victim = NULL;
 619         struct spu *spu;
 620         int node, n;
 621
 622         spu_context_nospu_trace(spu_find_victim__enter, ctx);
 623
 624         /*
 625          * Look for a possible preemption candidate on the local node first.
 626          * If there is no candidate look at the other nodes.  This isn't
 627          * exactly fair, but so far the whole spu scheduler tries to keep
 628          * a strong node affinity.  We might want to fine-tune this in
 629          * the future.
 630          */
 631  restart:
 632         node = cpu_to_node(raw_smp_processor_id());
 633         for (n = 0; n < MAX_NUMNODES; n++, node++) {
 634                 node = (node < MAX_NUMNODES) ? node : 0;
 635                 if (!node_allowed(ctx, node))
 636                         continue;
 637
 638                 mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 639                 list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus, cbe_list) {
 640                         struct spu_context *tmp = spu->ctx;
 641
 642                         if (tmp && tmp->prio > ctx->prio &&
 643                             !(tmp->flags & SPU_CREATE_NOSCHED) &&
 644                             (!victim || tmp->prio > victim->prio)) {
 645                                 victim = spu->ctx;
 646                         }
 647                 }
 648                 if (victim)
 649                         get_spu_context(victim);
 650                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 651
 652                 if (victim) {
 653                         /*
 654                          * This nests ctx->state_mutex, but we always lock
 655                          * higher priority contexts before lower priority
 656                          * ones, so this is safe until we introduce
 657                          * priority inheritance schemes.
 658                          *
 659                          * XXX if the highest priority context is locked,
 660                          * this can loop a long time.  Might be better to
 661                          * look at another context or give up after X retries.
 662                          */
 663                         if (!mutex_trylock(&victim->state_mutex)) {
 664                                 put_spu_context(victim);
 665                                 victim = NULL;
 666                                 goto restart;
 667                         }
 668
 669                         spu = victim->spu;
 670                         if (!spu || victim->prio <= ctx->prio) {
 671                                 /*
 672                                  * This race can happen because we've dropped
 673                                  * the active list mutex.  Not a problem, just
 674                                  * restart the search.
 675                                  */
 676                                 mutex_unlock(&victim->state_mutex);
 677                                 put_spu_context(victim);
 678                                 victim = NULL;
 679                                 goto restart;
 680                         }
 681
 682                         spu_context_trace(__spu_deactivate__unload, ctx, spu);
 683
 684                         mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 685                         cbe_spu_info[node].nr_active--;
 686                         spu_unbind_context(spu, victim);
 687                         mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 688
 689                         victim->stats.invol_ctx_switch++;
 690                         spu->stats.invol_ctx_switch++;
 691                         if (test_bit(SPU_SCHED_SPU_RUN, &victim->sched_flags))
 692                                 spu_add_to_rq(victim);
 693
 694                         mutex_unlock(&victim->state_mutex);
 695                         put_spu_context(victim);
 696
 697                         return spu;
 698                 }
 699         }
 700
 701         return NULL;
 702 }
 703
 704 static void __spu_schedule(struct spu *spu, struct spu_context *ctx)
 705 {
 706         int node = spu->node;
 707         int success = 0;
 708
 709         spu_set_timeslice(ctx);
 710
 711         mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 712         if (spu->ctx == NULL) {
 713                 spu_bind_context(spu, ctx);
 714                 cbe_spu_info[node].nr_active++;
 715                 spu->alloc_state = SPU_USED;
 716                 success = 1;
 717         }
 718         mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 719
 720         if (success)
 721                 wake_up_all(&ctx->run_wq);
 722         else
 723                 spu_add_to_rq(ctx);
 724 }
 725
 726 static void spu_schedule(struct spu *spu, struct spu_context *ctx)
 727 {
 728         /* not a candidate for interruptible because it's called either
 729            from the scheduler thread or from spu_deactivate */
 730         mutex_lock(&ctx->state_mutex);
 731         if (ctx->state == SPU_STATE_SAVED)
 732                 __spu_schedule(spu, ctx);
 733         spu_release(ctx);
 734 }
 735
 736 /**
 737  * spu_unschedule - remove a context from a spu, and possibly release it.
 738  * @spu:        The SPU to unschedule from
 739  * @ctx:        The context currently scheduled on the SPU
 740  * @free_spu    Whether to free the SPU for other contexts
 741  *
 742  * Unbinds the context @ctx from the SPU @spu. If @free_spu is non-zero, the
 743  * SPU is made available for other contexts (ie, may be returned by
 744  * spu_get_idle). If this is zero, the caller is expected to schedule another
 745  * context to this spu.
 746  *
 747  * Should be called with ctx->state_mutex held.
 748  */
 749 static void spu_unschedule(struct spu *spu, struct spu_context *ctx,
 750                 int free_spu)
 751 {
 752         int node = spu->node;
 753
 754         mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 755         cbe_spu_info[node].nr_active--;
 756         if (free_spu)
 757                 spu->alloc_state = SPU_FREE;
 758         spu_unbind_context(spu, ctx);
 759         ctx->stats.invol_ctx_switch++;
 760         spu->stats.invol_ctx_switch++;
 761         mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 762 }
 763
 764 /**
 765  * spu_activate - find a free spu for a context and execute it
 766  * @ctx:        spu context to schedule
 767  * @flags:      flags (currently ignored)
 768  *
 769  * Tries to find a free spu to run @ctx.  If no free spu is available
 770  * add the context to the runqueue so it gets woken up once an spu
 771  * is available.
 772  */
 773 int spu_activate(struct spu_context *ctx, unsigned long flags)
 774 {
 775         struct spu *spu;
 776
 777         /*
 778          * If there are multiple threads waiting for a single context
 779          * only one actually binds the context while the others will
 780          * only be able to acquire the state_mutex once the context
 781          * already is in runnable state.
 782          */
 783         if (ctx->spu)
 784                 return 0;
 785
 786 spu_activate_top:
 787         if (signal_pending(current))
 788                 return -ERESTARTSYS;
 789
 790         spu = spu_get_idle(ctx);
 791         /*
 792          * If this is a realtime thread we try to get it running by
 793          * preempting a lower priority thread.
 794          */
 795         if (!spu && rt_prio(ctx->prio))
 796                 spu = find_victim(ctx);
 797         if (spu) {
 798                 unsigned long runcntl;
 799
 800                 runcntl = ctx->ops->runcntl_read(ctx);
 801                 __spu_schedule(spu, ctx);
 802                 if (runcntl & SPU_RUNCNTL_RUNNABLE)
 803                         spuctx_switch_state(ctx, SPU_UTIL_USER);
 804
 805                 return 0;
 806         }
 807
 808         if (ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED) {
 809                 spu_prio_wait(ctx);
 810                 goto spu_activate_top;
 811         }
 812
 813         spu_add_to_rq(ctx);
 814
 815         return 0;
 816 }
 817
 818 /**
 819  * grab_runnable_context - try to find a runnable context
 820  *
 821  * Remove the highest priority context on the runqueue and return it
 822  * to the caller.  Returns %NULL if no runnable context was found.
 823  */
 824 static struct spu_context *grab_runnable_context(int prio, int node)
 825 {
 826         struct spu_context *ctx;
 827         int best;
 828
 829         spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
 830         best = find_first_bit(spu_prio->bitmap, prio);
 831         while (best < prio) {
 832                 struct list_head *rq = &spu_prio->runq[best];
 833
 834                 list_for_each_entry(ctx, rq, rq) {
 835                         /* XXX(hch): check for affinity here aswell */
 836                         if (__node_allowed(ctx, node)) {
 837                                 __spu_del_from_rq(ctx);
 838                                 goto found;
 839                         }
 840                 }
 841                 best++;
 842         }
 843         ctx = NULL;
 844  found:
 845         spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
 846         return ctx;
 847 }
 848
 849 static int __spu_deactivate(struct spu_context *ctx, int force, int max_prio)
 850 {
 851         struct spu *spu = ctx->spu;
 852         struct spu_context *new = NULL;
 853
 854         if (spu) {
 855                 new = grab_runnable_context(max_prio, spu->node);
 856                 if (new || force) {
 857                         spu_unschedule(spu, ctx, new == NULL);
 858                         if (new) {
 859                                 if (new->flags & SPU_CREATE_NOSCHED)
 860                                         wake_up(&new->stop_wq);
 861                                 else {
 862                                         spu_release(ctx);
 863                                         spu_schedule(spu, new);
 864                                         /* this one can't easily be made
 865                                            interruptible */
 866                                         mutex_lock(&ctx->state_mutex);
 867                                 }
 868                         }
 869                 }
 870         }
 871
 872         return new != NULL;
 873 }
 874
 875 /**
 876  * spu_deactivate - unbind a context from it's physical spu
 877  * @ctx:        spu context to unbind
 878  *
 879  * Unbind @ctx from the physical spu it is running on and schedule
 880  * the highest priority context to run on the freed physical spu.
 881  */
 882 void spu_deactivate(struct spu_context *ctx)
 883 {
 884         spu_context_nospu_trace(spu_deactivate__enter, ctx);
 885         __spu_deactivate(ctx, 1, MAX_PRIO);
 886 }
 887
 888 /**
 889  * spu_yield -  yield a physical spu if others are waiting
 890  * @ctx:        spu context to yield
 891  *
 892  * Check if there is a higher priority context waiting and if yes
 893  * unbind @ctx from the physical spu and schedule the highest
 894  * priority context to run on the freed physical spu instead.
 895  */
 896 void spu_yield(struct spu_context *ctx)
 897 {
 898         spu_context_nospu_trace(spu_yield__enter, ctx);
 899         if (!(ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED)) {
 900                 mutex_lock(&ctx->state_mutex);
 901                 __spu_deactivate(ctx, 0, MAX_PRIO);
 902                 mutex_unlock(&ctx->state_mutex);
 903         }
 904 }
 905
 906 static noinline void spusched_tick(struct spu_context *ctx)
 907 {
 908         struct spu_context *new = NULL;
 909         struct spu *spu = NULL;
 910
 911         if (spu_acquire(ctx))
 912                 BUG();  /* a kernel thread never has signals pending */
 913
 914         if (ctx->state != SPU_STATE_RUNNABLE)
 915                 goto out;
 916         if (ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED)
 917                 goto out;
 918         if (ctx->policy == SCHED_FIFO)
 919                 goto out;
 920
 921         if (--ctx->time_slice && test_bit(SPU_SCHED_SPU_RUN, &ctx->sched_flags))
 922                 goto out;
 923
 924         spu = ctx->spu;
 925
 926         spu_context_trace(spusched_tick__preempt, ctx, spu);
 927
 928         new = grab_runnable_context(ctx->prio + 1, spu->node);
 929         if (new) {
 930                 spu_unschedule(spu, ctx, 0);
 931                 if (test_bit(SPU_SCHED_SPU_RUN, &ctx->sched_flags))
 932                         spu_add_to_rq(ctx);
 933         } else {
 934                 spu_context_nospu_trace(spusched_tick__newslice, ctx);
 935                 if (!ctx->time_slice)
 936                         ctx->time_slice++;
 937         }
 938 out:
 939         spu_release(ctx);
 940
 941         if (new)
 942                 spu_schedule(spu, new);
 943 }
 944
 945 /**
 946  * count_active_contexts - count nr of active tasks
 947  *
 948  * Return the number of tasks currently running or waiting to run.
 949  *
 950  * Note that we don't take runq_lock / list_mutex here.  Reading
 951  * a single 32bit value is atomic on powerpc, and we don't care
 952  * about memory ordering issues here.
 953  */
 954 static unsigned long count_active_contexts(void)
 955 {
 956         int nr_active = 0, node;
 957
 958         for (node = 0; node < MAX_NUMNODES; node++)
 959                 nr_active += cbe_spu_info[node].nr_active;
 960         nr_active += spu_prio->nr_waiting;
 961
 962         return nr_active;
 963 }
 964
 965 /**
 966  * spu_calc_load - update the avenrun load estimates.
 967  *
 968  * No locking against reading these values from userspace, as for
 969  * the CPU loadavg code.
 970  */
 971 static void spu_calc_load(void)
 972 {
 973         unsigned long active_tasks; /* fixed-point */
 974
 975         active_tasks = count_active_contexts() * FIXED_1;
 976         CALC_LOAD(spu_avenrun[0], EXP_1, active_tasks);
 977         CALC_LOAD(spu_avenrun[1], EXP_5, active_tasks);
 978         CALC_LOAD(spu_avenrun[2], EXP_15, active_tasks);
 979 }
 980
 981 static void spusched_wake(unsigned long data)
 982 {
 983         mod_timer(&spusched_timer, jiffies + SPUSCHED_TICK);
 984         wake_up_process(spusched_task);
 985 }
 986
 987 static void spuloadavg_wake(unsigned long data)
 988 {
 989         mod_timer(&spuloadavg_timer, jiffies + LOAD_FREQ);
 990         spu_calc_load();
 991 }
 992
 993 static int spusched_thread(void *unused)
 994 {
 995         struct spu *spu;
 996         int node;
 997
 998         while (!kthread_should_stop()) {
 999                 set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);
1000                 schedule();
1001                 for (node = 0; node < MAX_NUMNODES; node++) {
1002                         struct mutex *mtx = &cbe_spu_info[node].list_mutex;
1003
1004                         mutex_lock(mtx);
1005                         list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus,
1006                                         cbe_list) {
1007                                 struct spu_context *ctx = spu->ctx;
1008
1009                                 if (ctx) {
1010                                         get_spu_context(ctx);
1011                                         mutex_unlock(mtx);
1012                                         spusched_tick(ctx);
1013                                         mutex_lock(mtx);
1014                                         put_spu_context(ctx);
1015                                 }
1016                         }
1017                         mutex_unlock(mtx);
1018                 }
1019         }
1020
1021         return 0;
1022 }
1023
1024 void spuctx_switch_state(struct spu_context *ctx,
1025                 enum spu_utilization_state new_state)
1026 {
1027         unsigned long long curtime;
1028         signed long long delta;
1029         struct timespec ts;
1030         struct spu *spu;
1031         enum spu_utilization_state old_state;
1032         int node;
1033
1034         ktime_get_ts(&ts);
1035         curtime = timespec_to_ns(&ts);
1036         delta = curtime - ctx->stats.tstamp;
1037
1038         WARN_ON(!mutex_is_locked(&ctx->state_mutex));
1039         WARN_ON(delta < 0);
1040
1041         spu = ctx->spu;
1042         old_state = ctx->stats.util_state;
1043         ctx->stats.util_state = new_state;
1044         ctx->stats.tstamp = curtime;
1045
1046         /*
1047          * Update the physical SPU utilization statistics.
1048          */
1049         if (spu) {
1050                 ctx->stats.times[old_state] += delta;
1051                 spu->stats.times[old_state] += delta;
1052                 spu->stats.util_state = new_state;
1053                 spu->stats.tstamp = curtime;
1054                 node = spu->node;
1055                 if (old_state == SPU_UTIL_USER)
1056                         atomic_dec(&cbe_spu_info[node].busy_spus);
1057                 if (new_state == SPU_UTIL_USER)
1058                         atomic_inc(&cbe_spu_info[node].busy_spus);
1059         }
1060 }
1061
1062 #define LOAD_INT(x) ((x) >> FSHIFT)
1063 #define LOAD_FRAC(x) LOAD_INT(((x) & (FIXED_1-1)) * 100)
1064
1065 static int show_spu_loadavg(struct seq_file *s, void *private)
1066 {
1067         int a, b, c;
1068
1069         a = spu_avenrun[0] + (FIXED_1/200);
1070         b = spu_avenrun[1] + (FIXED_1/200);
1071         c = spu_avenrun[2] + (FIXED_1/200);
1072
1073         /*
1074          * Note that last_pid doesn't really make much sense for the
1075          * SPU loadavg (it even seems very odd on the CPU side...),
1076          * but we include it here to have a 100% compatible interface.
1077          */
1078         seq_printf(s, "%d.%02d %d.%02d %d.%02d %ld/%d %d\n",
1079                 LOAD_INT(a), LOAD_FRAC(a),
1080                 LOAD_INT(b), LOAD_FRAC(b),
1081                 LOAD_INT(c), LOAD_FRAC(c),
1082                 count_active_contexts(),
1083                 atomic_read(&nr_spu_contexts),
1084                 current->nsproxy->pid_ns->last_pid);
1085         return 0;
1086 }
1087
1088 static int spu_loadavg_open(struct inode *inode, struct file *file)
1089 {
1090         return single_open(file, show_spu_loadavg, NULL);
1091 }
1092
1093 static const struct file_operations spu_loadavg_fops = {
1094         .open           = spu_loadavg_open,
1095         .read           = seq_read,
1096         .llseek         = seq_lseek,
1097         .release        = single_release,
1098 };
1099
1100 int __init spu_sched_init(void)
1101 {
1102         struct proc_dir_entry *entry;
1103         int err = -ENOMEM, i;
1104
1105         spu_prio = kzalloc(sizeof(struct spu_prio_array), GFP_KERNEL);
1106         if (!spu_prio)
1107                 goto out;
1108
1109         for (i = 0; i < MAX_PRIO; i++) {
1110                 INIT_LIST_HEAD(&spu_prio->runq[i]);
1111                 __clear_bit(i, spu_prio->bitmap);
1112         }
1113         spin_lock_init(&spu_prio->runq_lock);
1114
1115         setup_timer(&spusched_timer, spusched_wake, 0);
1116         setup_timer(&spuloadavg_timer, spuloadavg_wake, 0);
1117
1118         spusched_task = kthread_run(spusched_thread, NULL, "spusched");
1119         if (IS_ERR(spusched_task)) {
1120                 err = PTR_ERR(spusched_task);
1121                 goto out_free_spu_prio;
1122         }
1123
1124         mod_timer(&spuloadavg_timer, 0);
1125
1126         entry = proc_create("spu_loadavg", 0, NULL, &spu_loadavg_fops);
1127         if (!entry)
1128                 goto out_stop_kthread;
1129
1130         pr_debug("spusched: tick: %d, min ticks: %d, default ticks: %d\n",
1131                         SPUSCHED_TICK, MIN_SPU_TIMESLICE, DEF_SPU_TIMESLICE);
1132         return 0;
1133
1134  out_stop_kthread:
1135         kthread_stop(spusched_task);
1136  out_free_spu_prio:
1137         kfree(spu_prio);
1138  out:
1139         return err;
1140 }
1141
1142 void spu_sched_exit(void)
1143 {
1144         struct spu *spu;
1145         int node;
1146
1147         remove_proc_entry("spu_loadavg", NULL);
1148
1149         del_timer_sync(&spusched_timer);
1150         del_timer_sync(&spuloadavg_timer);
1151         kthread_stop(spusched_task);
1152
1153         for (node = 0; node < MAX_NUMNODES; node++) {
1154                 mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
1155                 list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus, cbe_list)
1156                         if (spu->alloc_state != SPU_FREE)
1157                                 spu->alloc_state = SPU_FREE;
1158                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
1159         }
1160         kfree(spu_prio);
1161 }