err.no Git - linux-2.6/blob - 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/smp_lock.h>
  34 #include <linux/stddef.h>
  35 #include <linux/unistd.h>
  36 #include <linux/numa.h>
  37 #include <linux/mutex.h>
  38 #include <linux/notifier.h>
  39
  40 #include <asm/io.h>
  41 #include <asm/mmu_context.h>
  42 #include <asm/spu.h>
  43 #include <asm/spu_csa.h>
  44 #include <asm/spu_priv1.h>
  45 #include "spufs.h"
  46
  47 #define SPU_TIMESLICE   (HZ)
  48
  49 struct spu_prio_array {
  50         DECLARE_BITMAP(bitmap, MAX_PRIO);
  51         struct list_head runq[MAX_PRIO];
  52         spinlock_t runq_lock;
  53         struct list_head active_list[MAX_NUMNODES];
  54         struct mutex active_mutex[MAX_NUMNODES];
  55 };
  56
  57 static struct spu_prio_array *spu_prio;
  58 static struct workqueue_struct *spu_sched_wq;
  59
  60 static inline int node_allowed(int node)
  61 {
  62         cpumask_t mask;
  63
  64         if (!nr_cpus_node(node))
  65                 return 0;
  66         mask = node_to_cpumask(node);
  67         if (!cpus_intersects(mask, current->cpus_allowed))
  68                 return 0;
  69         return 1;
  70 }
  71
  72 void spu_start_tick(struct spu_context *ctx)
  73 {
  74         if (ctx->policy == SCHED_RR) {
  75                 /*
  76                  * Make sure the exiting bit is cleared.
  77                  */
  78                 clear_bit(SPU_SCHED_EXITING, &ctx->sched_flags);
  79                 queue_delayed_work(spu_sched_wq, &ctx->sched_work, SPU_TIMESLICE);
  80         }
  81 }
  82
  83 void spu_stop_tick(struct spu_context *ctx)
  84 {
  85         if (ctx->policy == SCHED_RR) {
  86                 /*
  87                  * While the work can be rearming normally setting this flag
  88                  * makes sure it does not rearm itself anymore.
  89                  */
  90                 set_bit(SPU_SCHED_EXITING, &ctx->sched_flags);
  91                 cancel_delayed_work(&ctx->sched_work);
  92         }
  93 }
  94
  95 void spu_sched_tick(struct work_struct *work)
  96 {
  97         struct spu_context *ctx =
  98                 container_of(work, struct spu_context, sched_work.work);
  99         struct spu *spu;
 100         int rearm = 1;
 101
 102         /*
 103          * If this context is being stopped avoid rescheduling from the
 104          * scheduler tick because we would block on the state_mutex.
 105          * The caller will yield the spu later on anyway.
 106          */
 107         if (test_bit(SPU_SCHED_EXITING, &ctx->sched_flags))
 108                 return;
 109
 110         mutex_lock(&ctx->state_mutex);
 111         spu = ctx->spu;
 112         if (spu) {
 113                 int best = sched_find_first_bit(spu_prio->bitmap);
 114                 if (best <= ctx->prio) {
 115                         spu_deactivate(ctx);
 116                         rearm = 0;
 117                 }
 118         }
 119         mutex_unlock(&ctx->state_mutex);
 120
 121         if (rearm)
 122                 spu_start_tick(ctx);
 123 }
 124
 125 /**
 126  * spu_add_to_active_list - add spu to active list
 127  * @spu:        spu to add to the active list
 128  */
 129 static void spu_add_to_active_list(struct spu *spu)
 130 {
 131         mutex_lock(&spu_prio->active_mutex[spu->node]);
 132         list_add_tail(&spu->list, &spu_prio->active_list[spu->node]);
 133         mutex_unlock(&spu_prio->active_mutex[spu->node]);
 134 }
 135
 136 /**
 137  * spu_remove_from_active_list - remove spu from active list
 138  * @spu:       spu to remove from the active list
 139  */
 140 static void spu_remove_from_active_list(struct spu *spu)
 141 {
 142         int node = spu->node;
 143
 144         mutex_lock(&spu_prio->active_mutex[node]);
 145         list_del_init(&spu->list);
 146         mutex_unlock(&spu_prio->active_mutex[node]);
 147 }
 148
 149 static BLOCKING_NOTIFIER_HEAD(spu_switch_notifier);
 150
 151 static void spu_switch_notify(struct spu *spu, struct spu_context *ctx)
 152 {
 153         blocking_notifier_call_chain(&spu_switch_notifier,
 154                             ctx ? ctx->object_id : 0, spu);
 155 }
 156
 157 int spu_switch_event_register(struct notifier_block * n)
 158 {
 159         return blocking_notifier_chain_register(&spu_switch_notifier, n);
 160 }
 161
 162 int spu_switch_event_unregister(struct notifier_block * n)
 163 {
 164         return blocking_notifier_chain_unregister(&spu_switch_notifier, n);
 165 }
 166
 167 /**
 168  * spu_bind_context - bind spu context to physical spu
 169  * @spu:        physical spu to bind to
 170  * @ctx:        context to bind
 171  */
 172 static void spu_bind_context(struct spu *spu, struct spu_context *ctx)
 173 {
 174         pr_debug("%s: pid=%d SPU=%d NODE=%d\n", __FUNCTION__, current->pid,
 175                  spu->number, spu->node);
 176         spu->ctx = ctx;
 177         spu->flags = 0;
 178         ctx->spu = spu;
 179         ctx->ops = &spu_hw_ops;
 180         spu->pid = current->pid;
 181         spu_associate_mm(spu, ctx->owner);
 182         spu->ibox_callback = spufs_ibox_callback;
 183         spu->wbox_callback = spufs_wbox_callback;
 184         spu->stop_callback = spufs_stop_callback;
 185         spu->mfc_callback = spufs_mfc_callback;
 186         spu->dma_callback = spufs_dma_callback;
 187         mb();
 188         spu_unmap_mappings(ctx);
 189         spu_restore(&ctx->csa, spu);
 190         spu->timestamp = jiffies;
 191         spu_cpu_affinity_set(spu, raw_smp_processor_id());
 192         spu_switch_notify(spu, ctx);
 193         spu_add_to_active_list(spu);
 194         ctx->state = SPU_STATE_RUNNABLE;
 195 }
 196
 197 /**
 198  * spu_unbind_context - unbind spu context from physical spu
 199  * @spu:        physical spu to unbind from
 200  * @ctx:        context to unbind
 201  */
 202 static void spu_unbind_context(struct spu *spu, struct spu_context *ctx)
 203 {
 204         pr_debug("%s: unbind pid=%d SPU=%d NODE=%d\n", __FUNCTION__,
 205                  spu->pid, spu->number, spu->node);
 206
 207         spu_remove_from_active_list(spu);
 208         spu_switch_notify(spu, NULL);
 209         spu_unmap_mappings(ctx);
 210         spu_save(&ctx->csa, spu);
 211         spu->timestamp = jiffies;
 212         ctx->state = SPU_STATE_SAVED;
 213         spu->ibox_callback = NULL;
 214         spu->wbox_callback = NULL;
 215         spu->stop_callback = NULL;
 216         spu->mfc_callback = NULL;
 217         spu->dma_callback = NULL;
 218         spu_associate_mm(spu, NULL);
 219         spu->pid = 0;
 220         ctx->ops = &spu_backing_ops;
 221         ctx->spu = NULL;
 222         spu->flags = 0;
 223         spu->ctx = NULL;
 224 }
 225
 226 /**
 227  * spu_add_to_rq - add a context to the runqueue
 228  * @ctx:       context to add
 229  */
 230 static void spu_add_to_rq(struct spu_context *ctx)
 231 {
 232         spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
 233         list_add_tail(&ctx->rq, &spu_prio->runq[ctx->prio]);
 234         set_bit(ctx->prio, spu_prio->bitmap);
 235         spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
 236 }
 237
 238 /**
 239  * spu_del_from_rq - remove a context from the runqueue
 240  * @ctx:       context to remove
 241  */
 242 static void spu_del_from_rq(struct spu_context *ctx)
 243 {
 244         spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
 245         list_del_init(&ctx->rq);
 246         if (list_empty(&spu_prio->runq[ctx->prio]))
 247                 clear_bit(ctx->prio, spu_prio->bitmap);
 248         spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
 249 }
 250
 251 /**
 252  * spu_grab_context - remove one context from the runqueue
 253  * @prio:      priority of the context to be removed
 254  *
 255  * This function removes one context from the runqueue for priority @prio.
 256  * If there is more than one context with the given priority the first
 257  * task on the runqueue will be taken.
 258  *
 259  * Returns the spu_context it just removed.
 260  *
 261  * Must be called with spu_prio->runq_lock held.
 262  */
 263 static struct spu_context *spu_grab_context(int prio)
 264 {
 265         struct list_head *rq = &spu_prio->runq[prio];
 266
 267         if (list_empty(rq))
 268                 return NULL;
 269         return list_entry(rq->next, struct spu_context, rq);
 270 }
 271
 272 static void spu_prio_wait(struct spu_context *ctx)
 273 {
 274         DEFINE_WAIT(wait);
 275
 276         prepare_to_wait_exclusive(&ctx->stop_wq, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
 277         if (!signal_pending(current)) {
 278                 mutex_unlock(&ctx->state_mutex);
 279                 schedule();
 280                 mutex_lock(&ctx->state_mutex);
 281         }
 282         __set_current_state(TASK_RUNNING);
 283         remove_wait_queue(&ctx->stop_wq, &wait);
 284 }
 285
 286 /**
 287  * spu_reschedule - try to find a runnable context for a spu
 288  * @spu:       spu available
 289  *
 290  * This function is called whenever a spu becomes idle.  It looks for the
 291  * most suitable runnable spu context and schedules it for execution.
 292  */
 293 static void spu_reschedule(struct spu *spu)
 294 {
 295         int best;
 296
 297         spu_free(spu);
 298
 299         spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
 300         best = sched_find_first_bit(spu_prio->bitmap);
 301         if (best < MAX_PRIO) {
 302                 struct spu_context *ctx = spu_grab_context(best);
 303                 if (ctx)
 304                         wake_up(&ctx->stop_wq);
 305         }
 306         spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
 307 }
 308
 309 static struct spu *spu_get_idle(struct spu_context *ctx)
 310 {
 311         struct spu *spu = NULL;
 312         int node = cpu_to_node(raw_smp_processor_id());
 313         int n;
 314
 315         for (n = 0; n < MAX_NUMNODES; n++, node++) {
 316                 node = (node < MAX_NUMNODES) ? node : 0;
 317                 if (!node_allowed(node))
 318                         continue;
 319                 spu = spu_alloc_node(node);
 320                 if (spu)
 321                         break;
 322         }
 323         return spu;
 324 }
 325
 326 /**
 327  * find_victim - find a lower priority context to preempt
 328  * @ctx:        canidate context for running
 329  *
 330  * Returns the freed physical spu to run the new context on.
 331  */
 332 static struct spu *find_victim(struct spu_context *ctx)
 333 {
 334         struct spu_context *victim = NULL;
 335         struct spu *spu;
 336         int node, n;
 337
 338         /*
 339          * Look for a possible preemption candidate on the local node first.
 340          * If there is no candidate look at the other nodes.  This isn't
 341          * exactly fair, but so far the whole spu schedule tries to keep
 342          * a strong node affinity.  We might want to fine-tune this in
 343          * the future.
 344          */
 345  restart:
 346         node = cpu_to_node(raw_smp_processor_id());
 347         for (n = 0; n < MAX_NUMNODES; n++, node++) {
 348                 node = (node < MAX_NUMNODES) ? node : 0;
 349                 if (!node_allowed(node))
 350                         continue;
 351
 352                 mutex_lock(&spu_prio->active_mutex[node]);
 353                 list_for_each_entry(spu, &spu_prio->active_list[node], list) {
 354                         struct spu_context *tmp = spu->ctx;
 355
 356                         if (tmp->rt_priority < ctx->rt_priority &&
 357                             (!victim || tmp->rt_priority < victim->rt_priority))
 358                                 victim = spu->ctx;
 359                 }
 360                 mutex_unlock(&spu_prio->active_mutex[node]);
 361
 362                 if (victim) {
 363                         /*
 364                          * This nests ctx->state_mutex, but we always lock
 365                          * higher priority contexts before lower priority
 366                          * ones, so this is safe until we introduce
 367                          * priority inheritance schemes.
 368                          */
 369                         if (!mutex_trylock(&victim->state_mutex)) {
 370                                 victim = NULL;
 371                                 goto restart;
 372                         }
 373
 374                         spu = victim->spu;
 375                         if (!spu) {
 376                                 /*
 377                                  * This race can happen because we've dropped
 378                                  * the active list mutex.  No a problem, just
 379                                  * restart the search.
 380                                  */
 381                                 mutex_unlock(&victim->state_mutex);
 382                                 victim = NULL;
 383                                 goto restart;
 384                         }
 385                         spu_unbind_context(spu, victim);
 386                         mutex_unlock(&victim->state_mutex);
 387                         return spu;
 388                 }
 389         }
 390
 391         return NULL;
 392 }
 393
 394 /**
 395  * spu_activate - find a free spu for a context and execute it
 396  * @ctx:        spu context to schedule
 397  * @flags:      flags (currently ignored)
 398  *
 399  * Tries to find a free spu to run @ctx.  If no free spu is available
 400  * add the context to the runqueue so it gets woken up once an spu
 401  * is available.
 402  */
 403 int spu_activate(struct spu_context *ctx, unsigned long flags)
 404 {
 405
 406         if (ctx->spu)
 407                 return 0;
 408
 409         do {
 410                 struct spu *spu;
 411
 412                 spu = spu_get_idle(ctx);
 413                 /*
 414                  * If this is a realtime thread we try to get it running by
 415                  * preempting a lower priority thread.
 416                  */
 417                 if (!spu && ctx->rt_priority)
 418                         spu = find_victim(ctx);
 419                 if (spu) {
 420                         spu_bind_context(spu, ctx);
 421                         return 0;
 422                 }
 423
 424                 spu_add_to_rq(ctx);
 425                 spu_prio_wait(ctx);
 426                 spu_del_from_rq(ctx);
 427         } while (!signal_pending(current));
 428
 429         return -ERESTARTSYS;
 430 }
 431
 432 /**
 433  * spu_deactivate - unbind a context from it's physical spu
 434  * @ctx:        spu context to unbind
 435  *
 436  * Unbind @ctx from the physical spu it is running on and schedule
 437  * the highest priority context to run on the freed physical spu.
 438  */
 439 void spu_deactivate(struct spu_context *ctx)
 440 {
 441         struct spu *spu = ctx->spu;
 442
 443         if (spu) {
 444                 spu_unbind_context(spu, ctx);
 445                 spu_reschedule(spu);
 446         }
 447 }
 448
 449 /**
 450  * spu_yield -  yield a physical spu if others are waiting
 451  * @ctx:        spu context to yield
 452  *
 453  * Check if there is a higher priority context waiting and if yes
 454  * unbind @ctx from the physical spu and schedule the highest
 455  * priority context to run on the freed physical spu instead.
 456  */
 457 void spu_yield(struct spu_context *ctx)
 458 {
 459         struct spu *spu;
 460
 461         if (mutex_trylock(&ctx->state_mutex)) {
 462                 if ((spu = ctx->spu) != NULL) {
 463                         int best = sched_find_first_bit(spu_prio->bitmap);
 464                         if (best < MAX_PRIO) {
 465                                 pr_debug("%s: yielding SPU %d NODE %d\n",
 466                                          __FUNCTION__, spu->number, spu->node);
 467                                 spu_deactivate(ctx);
 468                         }
 469                 }
 470                 mutex_unlock(&ctx->state_mutex);
 471         }
 472 }
 473
 474 int __init spu_sched_init(void)
 475 {
 476         int i;
 477
 478         spu_sched_wq = create_singlethread_workqueue("spusched");
 479         if (!spu_sched_wq)
 480                 return 1;
 481
 482         spu_prio = kzalloc(sizeof(struct spu_prio_array), GFP_KERNEL);
 483         if (!spu_prio) {
 484                 printk(KERN_WARNING "%s: Unable to allocate priority queue.\n",
 485                        __FUNCTION__);
 486                        destroy_workqueue(spu_sched_wq);
 487                 return 1;
 488         }
 489         for (i = 0; i < MAX_PRIO; i++) {
 490                 INIT_LIST_HEAD(&spu_prio->runq[i]);
 491                 __clear_bit(i, spu_prio->bitmap);
 492         }
 493         __set_bit(MAX_PRIO, spu_prio->bitmap);
 494         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
 495                 mutex_init(&spu_prio->active_mutex[i]);
 496                 INIT_LIST_HEAD(&spu_prio->active_list[i]);
 497         }
 498         spin_lock_init(&spu_prio->runq_lock);
 499         return 0;
 500 }
 501
 502 void __exit spu_sched_exit(void)
 503 {
 504         struct spu *spu, *tmp;
 505         int node;
 506
 507         for (node = 0; node < MAX_NUMNODES; node++) {
 508                 mutex_lock(&spu_prio->active_mutex[node]);
 509                 list_for_each_entry_safe(spu, tmp, &spu_prio->active_list[node],
 510                                          list) {
 511                         list_del_init(&spu->list);
 512                         spu_free(spu);
 513                 }
 514                 mutex_unlock(&spu_prio->active_mutex[node]);
 515         }
 516         kfree(spu_prio);
 517         destroy_workqueue(spu_sched_wq);
 518 }