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                 mb();
  80                 queue_delayed_work(spu_sched_wq, &ctx->sched_work, SPU_TIMESLICE);
  81         }
  82 }
  83
  84 void spu_stop_tick(struct spu_context *ctx)
  85 {
  86         if (ctx->policy == SCHED_RR) {
  87                 /*
  88                  * While the work can be rearming normally setting this flag
  89                  * makes sure it does not rearm itself anymore.
  90                  */
  91                 set_bit(SPU_SCHED_EXITING, &ctx->sched_flags);
  92                 mb();
  93                 cancel_delayed_work(&ctx->sched_work);
  94         }
  95 }
  96
  97 void spu_sched_tick(struct work_struct *work)
  98 {
  99         struct spu_context *ctx =
 100                 container_of(work, struct spu_context, sched_work.work);
 101         struct spu *spu;
 102         int preempted = 0;
 103
 104         /*
 105          * If this context is being stopped avoid rescheduling from the
 106          * scheduler tick because we would block on the state_mutex.
 107          * The caller will yield the spu later on anyway.
 108          */
 109         if (test_bit(SPU_SCHED_EXITING, &ctx->sched_flags))
 110                 return;
 111
 112         mutex_lock(&ctx->state_mutex);
 113         spu = ctx->spu;
 114         if (spu) {
 115                 int best = sched_find_first_bit(spu_prio->bitmap);
 116                 if (best <= ctx->prio) {
 117                         spu_deactivate(ctx);
 118                         preempted = 1;
 119                 }
 120         }
 121         mutex_unlock(&ctx->state_mutex);
 122
 123         if (preempted) {
 124                 /*
 125                  * We need to break out of the wait loop in spu_run manually
 126                  * to ensure this context gets put on the runqueue again
 127                  * ASAP.
 128                  */
 129                 wake_up(&ctx->stop_wq);
 130         } else
 131                 spu_start_tick(ctx);
 132 }
 133
 134 /**
 135  * spu_add_to_active_list - add spu to active list
 136  * @spu:        spu to add to the active list
 137  */
 138 static void spu_add_to_active_list(struct spu *spu)
 139 {
 140         mutex_lock(&spu_prio->active_mutex[spu->node]);
 141         list_add_tail(&spu->list, &spu_prio->active_list[spu->node]);
 142         mutex_unlock(&spu_prio->active_mutex[spu->node]);
 143 }
 144
 145 /**
 146  * spu_remove_from_active_list - remove spu from active list
 147  * @spu:       spu to remove from the active list
 148  */
 149 static void spu_remove_from_active_list(struct spu *spu)
 150 {
 151         int node = spu->node;
 152
 153         mutex_lock(&spu_prio->active_mutex[node]);
 154         list_del_init(&spu->list);
 155         mutex_unlock(&spu_prio->active_mutex[node]);
 156 }
 157
 158 static BLOCKING_NOTIFIER_HEAD(spu_switch_notifier);
 159
 160 static void spu_switch_notify(struct spu *spu, struct spu_context *ctx)
 161 {
 162         blocking_notifier_call_chain(&spu_switch_notifier,
 163                             ctx ? ctx->object_id : 0, spu);
 164 }
 165
 166 int spu_switch_event_register(struct notifier_block * n)
 167 {
 168         return blocking_notifier_chain_register(&spu_switch_notifier, n);
 169 }
 170
 171 int spu_switch_event_unregister(struct notifier_block * n)
 172 {
 173         return blocking_notifier_chain_unregister(&spu_switch_notifier, n);
 174 }
 175
 176 /**
 177  * spu_bind_context - bind spu context to physical spu
 178  * @spu:        physical spu to bind to
 179  * @ctx:        context to bind
 180  */
 181 static void spu_bind_context(struct spu *spu, struct spu_context *ctx)
 182 {
 183         pr_debug("%s: pid=%d SPU=%d NODE=%d\n", __FUNCTION__, current->pid,
 184                  spu->number, spu->node);
 185         spu->ctx = ctx;
 186         spu->flags = 0;
 187         ctx->spu = spu;
 188         ctx->ops = &spu_hw_ops;
 189         spu->pid = current->pid;
 190         spu_associate_mm(spu, ctx->owner);
 191         spu->ibox_callback = spufs_ibox_callback;
 192         spu->wbox_callback = spufs_wbox_callback;
 193         spu->stop_callback = spufs_stop_callback;
 194         spu->mfc_callback = spufs_mfc_callback;
 195         spu->dma_callback = spufs_dma_callback;
 196         mb();
 197         spu_unmap_mappings(ctx);
 198         spu_restore(&ctx->csa, spu);
 199         spu->timestamp = jiffies;
 200         spu_cpu_affinity_set(spu, raw_smp_processor_id());
 201         spu_switch_notify(spu, ctx);
 202         spu_add_to_active_list(spu);
 203         ctx->state = SPU_STATE_RUNNABLE;
 204 }
 205
 206 /**
 207  * spu_unbind_context - unbind spu context from physical spu
 208  * @spu:        physical spu to unbind from
 209  * @ctx:        context to unbind
 210  */
 211 static void spu_unbind_context(struct spu *spu, struct spu_context *ctx)
 212 {
 213         pr_debug("%s: unbind pid=%d SPU=%d NODE=%d\n", __FUNCTION__,
 214                  spu->pid, spu->number, spu->node);
 215
 216         spu_remove_from_active_list(spu);
 217         spu_switch_notify(spu, NULL);
 218         spu_unmap_mappings(ctx);
 219         spu_save(&ctx->csa, spu);
 220         spu->timestamp = jiffies;
 221         ctx->state = SPU_STATE_SAVED;
 222         spu->ibox_callback = NULL;
 223         spu->wbox_callback = NULL;
 224         spu->stop_callback = NULL;
 225         spu->mfc_callback = NULL;
 226         spu->dma_callback = NULL;
 227         spu_associate_mm(spu, NULL);
 228         spu->pid = 0;
 229         ctx->ops = &spu_backing_ops;
 230         ctx->spu = NULL;
 231         spu->flags = 0;
 232         spu->ctx = NULL;
 233 }
 234
 235 /**
 236  * spu_add_to_rq - add a context to the runqueue
 237  * @ctx:       context to add
 238  */
 239 static void spu_add_to_rq(struct spu_context *ctx)
 240 {
 241         spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
 242         list_add_tail(&ctx->rq, &spu_prio->runq[ctx->prio]);
 243         set_bit(ctx->prio, spu_prio->bitmap);
 244         mb();
 245         spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
 246 }
 247
 248 static void __spu_del_from_rq(struct spu_context *ctx, int prio)
 249 {
 250         if (!list_empty(&ctx->rq))
 251                 list_del_init(&ctx->rq);
 252         if (list_empty(&spu_prio->runq[prio]))
 253                 clear_bit(ctx->prio, spu_prio->bitmap);
 254 }
 255
 256 /**
 257  * spu_del_from_rq - remove a context from the runqueue
 258  * @ctx:       context to remove
 259  */
 260 static void spu_del_from_rq(struct spu_context *ctx)
 261 {
 262         spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
 263         __spu_del_from_rq(ctx, ctx->prio);
 264         spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
 265 }
 266
 267 static void spu_prio_wait(struct spu_context *ctx)
 268 {
 269         DEFINE_WAIT(wait);
 270
 271         prepare_to_wait_exclusive(&ctx->stop_wq, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
 272         if (!signal_pending(current)) {
 273                 mutex_unlock(&ctx->state_mutex);
 274                 schedule();
 275                 mutex_lock(&ctx->state_mutex);
 276         }
 277         __set_current_state(TASK_RUNNING);
 278         remove_wait_queue(&ctx->stop_wq, &wait);
 279 }
 280
 281 /**
 282  * spu_reschedule - try to find a runnable context for a spu
 283  * @spu:       spu available
 284  *
 285  * This function is called whenever a spu becomes idle.  It looks for the
 286  * most suitable runnable spu context and schedules it for execution.
 287  */
 288 static void spu_reschedule(struct spu *spu)
 289 {
 290         int best;
 291
 292         spu_free(spu);
 293
 294         spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
 295         best = sched_find_first_bit(spu_prio->bitmap);
 296         if (best < MAX_PRIO) {
 297                 struct list_head *rq = &spu_prio->runq[best];
 298                 struct spu_context *ctx;
 299
 300                 BUG_ON(list_empty(rq));
 301
 302                 ctx = list_entry(rq->next, struct spu_context, rq);
 303                 __spu_del_from_rq(ctx, best);
 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                         /*
 388                          * We need to break out of the wait loop in spu_run
 389                          * manually to ensure this context gets put on the
 390                          * runqueue again ASAP.
 391                          */
 392                         wake_up(&victim->stop_wq);
 393                         return spu;
 394                 }
 395         }
 396
 397         return NULL;
 398 }
 399
 400 /**
 401  * spu_activate - find a free spu for a context and execute it
 402  * @ctx:        spu context to schedule
 403  * @flags:      flags (currently ignored)
 404  *
 405  * Tries to find a free spu to run @ctx.  If no free spu is available
 406  * add the context to the runqueue so it gets woken up once an spu
 407  * is available.
 408  */
 409 int spu_activate(struct spu_context *ctx, unsigned long flags)
 410 {
 411
 412         if (ctx->spu)
 413                 return 0;
 414
 415         do {
 416                 struct spu *spu;
 417
 418                 spu = spu_get_idle(ctx);
 419                 /*
 420                  * If this is a realtime thread we try to get it running by
 421                  * preempting a lower priority thread.
 422                  */
 423                 if (!spu && ctx->rt_priority)
 424                         spu = find_victim(ctx);
 425                 if (spu) {
 426                         spu_bind_context(spu, ctx);
 427                         return 0;
 428                 }
 429
 430                 spu_add_to_rq(ctx);
 431                 spu_prio_wait(ctx);
 432                 spu_del_from_rq(ctx);
 433         } while (!signal_pending(current));
 434
 435         return -ERESTARTSYS;
 436 }
 437
 438 /**
 439  * spu_deactivate - unbind a context from it's physical spu
 440  * @ctx:        spu context to unbind
 441  *
 442  * Unbind @ctx from the physical spu it is running on and schedule
 443  * the highest priority context to run on the freed physical spu.
 444  */
 445 void spu_deactivate(struct spu_context *ctx)
 446 {
 447         struct spu *spu = ctx->spu;
 448
 449         if (spu) {
 450                 spu_unbind_context(spu, ctx);
 451                 spu_reschedule(spu);
 452         }
 453 }
 454
 455 /**
 456  * spu_yield -  yield a physical spu if others are waiting
 457  * @ctx:        spu context to yield
 458  *
 459  * Check if there is a higher priority context waiting and if yes
 460  * unbind @ctx from the physical spu and schedule the highest
 461  * priority context to run on the freed physical spu instead.
 462  */
 463 void spu_yield(struct spu_context *ctx)
 464 {
 465         struct spu *spu;
 466
 467         if (mutex_trylock(&ctx->state_mutex)) {
 468                 if ((spu = ctx->spu) != NULL) {
 469                         int best = sched_find_first_bit(spu_prio->bitmap);
 470                         if (best < MAX_PRIO) {
 471                                 pr_debug("%s: yielding SPU %d NODE %d\n",
 472                                          __FUNCTION__, spu->number, spu->node);
 473                                 spu_deactivate(ctx);
 474                         }
 475                 }
 476                 mutex_unlock(&ctx->state_mutex);
 477         }
 478 }
 479
 480 int __init spu_sched_init(void)
 481 {
 482         int i;
 483
 484         spu_sched_wq = create_singlethread_workqueue("spusched");
 485         if (!spu_sched_wq)
 486                 return 1;
 487
 488         spu_prio = kzalloc(sizeof(struct spu_prio_array), GFP_KERNEL);
 489         if (!spu_prio) {
 490                 printk(KERN_WARNING "%s: Unable to allocate priority queue.\n",
 491                        __FUNCTION__);
 492                        destroy_workqueue(spu_sched_wq);
 493                 return 1;
 494         }
 495         for (i = 0; i < MAX_PRIO; i++) {
 496                 INIT_LIST_HEAD(&spu_prio->runq[i]);
 497                 __clear_bit(i, spu_prio->bitmap);
 498         }
 499         __set_bit(MAX_PRIO, spu_prio->bitmap);
 500         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
 501                 mutex_init(&spu_prio->active_mutex[i]);
 502                 INIT_LIST_HEAD(&spu_prio->active_list[i]);
 503         }
 504         spin_lock_init(&spu_prio->runq_lock);
 505         return 0;
 506 }
 507
 508 void __exit spu_sched_exit(void)
 509 {
 510         struct spu *spu, *tmp;
 511         int node;
 512
 513         for (node = 0; node < MAX_NUMNODES; node++) {
 514                 mutex_lock(&spu_prio->active_mutex[node]);
 515                 list_for_each_entry_safe(spu, tmp, &spu_prio->active_list[node],
 516                                          list) {
 517                         list_del_init(&spu->list);
 518                         spu_free(spu);
 519                 }
 520                 mutex_unlock(&spu_prio->active_mutex[node]);
 521         }
 522         kfree(spu_prio);
 523         destroy_workqueue(spu_sched_wq);
 524 }