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

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