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/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          * assert that the context is not on the runqueue, so it is safe
 109          * to change its scheduling parameters.
 110          */
 111         BUG_ON(!list_empty(&ctx->rq));
 112
 113         /*
 114          * 32-Bit assignments are atomic on powerpc, and we don't care about
 115          * memory ordering here because retrieving the controlling thread is
 116          * per definition racy.
 117          */
 118         ctx->tid = current->pid;
 119
 120         /*
 121          * We do our own priority calculations, so we normally want
 122          * ->static_prio to start with. Unfortunately this field
 123          * contains junk for threads with a realtime scheduling
 124          * policy so we have to look at ->prio in this case.
 125          */
 126         if (rt_prio(current->prio))
 127                 ctx->prio = current->prio;
 128         else
 129                 ctx->prio = current->static_prio;
 130         ctx->policy = current->policy;
 131
 132         /*
 133          * TO DO: the context may be loaded, so we may need to activate
 134          * it again on a different node. But it shouldn't hurt anything
 135          * to update its parameters, because we know that the scheduler
 136          * is not actively looking at this field, since it is not on the
 137          * runqueue. The context will be rescheduled on the proper node
 138          * if it is timesliced or preempted.
 139          */
 140         ctx->cpus_allowed = current->cpus_allowed;
 141 }
 142
 143 void spu_update_sched_info(struct spu_context *ctx)
 144 {
 145         int node;
 146
 147         if (ctx->state == SPU_STATE_RUNNABLE) {
 148                 node = ctx->spu->node;
 149
 150                 /*
 151                  * Take list_mutex to sync with find_victim().
 152                  */
 153                 mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 154                 __spu_update_sched_info(ctx);
 155                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 156         } else {
 157                 __spu_update_sched_info(ctx);
 158         }
 159 }
 160
 161 static int __node_allowed(struct spu_context *ctx, int node)
 162 {
 163         if (nr_cpus_node(node)) {
 164                 cpumask_t mask = node_to_cpumask(node);
 165
 166                 if (cpus_intersects(mask, ctx->cpus_allowed))
 167                         return 1;
 168         }
 169
 170         return 0;
 171 }
 172
 173 static int node_allowed(struct spu_context *ctx, int node)
 174 {
 175         int rval;
 176
 177         spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
 178         rval = __node_allowed(ctx, node);
 179         spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
 180
 181         return rval;
 182 }
 183
 184 static BLOCKING_NOTIFIER_HEAD(spu_switch_notifier);
 185
 186 void spu_switch_notify(struct spu *spu, struct spu_context *ctx)
 187 {
 188         blocking_notifier_call_chain(&spu_switch_notifier,
 189                             ctx ? ctx->object_id : 0, spu);
 190 }
 191
 192 static void notify_spus_active(void)
 193 {
 194         int node;
 195
 196         /*
 197          * Wake up the active spu_contexts.
 198          *
 199          * When the awakened processes see their "notify_active" flag is set,
 200          * they will call spu_switch_notify().
 201          */
 202         for_each_online_node(node) {
 203                 struct spu *spu;
 204
 205                 mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 206                 list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus, cbe_list) {
 207                         if (spu->alloc_state != SPU_FREE) {
 208                                 struct spu_context *ctx = spu->ctx;
 209                                 set_bit(SPU_SCHED_NOTIFY_ACTIVE,
 210                                         &ctx->sched_flags);
 211                                 mb();
 212                                 wake_up_all(&ctx->stop_wq);
 213                         }
 214                 }
 215                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 216         }
 217 }
 218
 219 int spu_switch_event_register(struct notifier_block * n)
 220 {
 221         int ret;
 222         ret = blocking_notifier_chain_register(&spu_switch_notifier, n);
 223         if (!ret)
 224                 notify_spus_active();
 225         return ret;
 226 }
 227 EXPORT_SYMBOL_GPL(spu_switch_event_register);
 228
 229 int spu_switch_event_unregister(struct notifier_block * n)
 230 {
 231         return blocking_notifier_chain_unregister(&spu_switch_notifier, n);
 232 }
 233 EXPORT_SYMBOL_GPL(spu_switch_event_unregister);
 234
 235 /**
 236  * spu_bind_context - bind spu context to physical spu
 237  * @spu:        physical spu to bind to
 238  * @ctx:        context to bind
 239  */
 240 static void spu_bind_context(struct spu *spu, struct spu_context *ctx)
 241 {
 242         pr_debug("%s: pid=%d SPU=%d NODE=%d\n", __FUNCTION__, current->pid,
 243                  spu->number, spu->node);
 244         spuctx_switch_state(ctx, SPU_UTIL_SYSTEM);
 245
 246         if (ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED)
 247                 atomic_inc(&cbe_spu_info[spu->node].reserved_spus);
 248
 249         ctx->stats.slb_flt_base = spu->stats.slb_flt;
 250         ctx->stats.class2_intr_base = spu->stats.class2_intr;
 251
 252         spu->ctx = ctx;
 253         spu->flags = 0;
 254         ctx->spu = spu;
 255         ctx->ops = &spu_hw_ops;
 256         spu->pid = current->pid;
 257         spu->tgid = current->tgid;
 258         spu_associate_mm(spu, ctx->owner);
 259         spu->ibox_callback = spufs_ibox_callback;
 260         spu->wbox_callback = spufs_wbox_callback;
 261         spu->stop_callback = spufs_stop_callback;
 262         spu->mfc_callback = spufs_mfc_callback;
 263         mb();
 264         spu_unmap_mappings(ctx);
 265         spu_restore(&ctx->csa, spu);
 266         spu->timestamp = jiffies;
 267         spu_cpu_affinity_set(spu, raw_smp_processor_id());
 268         spu_switch_notify(spu, ctx);
 269         ctx->state = SPU_STATE_RUNNABLE;
 270
 271         spuctx_switch_state(ctx, SPU_UTIL_IDLE_LOADED);
 272 }
 273
 274 /*
 275  * Must be used with the list_mutex held.
 276  */
 277 static inline int sched_spu(struct spu *spu)
 278 {
 279         BUG_ON(!mutex_is_locked(&cbe_spu_info[spu->node].list_mutex));
 280
 281         return (!spu->ctx || !(spu->ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED));
 282 }
 283
 284 static void aff_merge_remaining_ctxs(struct spu_gang *gang)
 285 {
 286         struct spu_context *ctx;
 287
 288         list_for_each_entry(ctx, &gang->aff_list_head, aff_list) {
 289                 if (list_empty(&ctx->aff_list))
 290                         list_add(&ctx->aff_list, &gang->aff_list_head);
 291         }
 292         gang->aff_flags |= AFF_MERGED;
 293 }
 294
 295 static void aff_set_offsets(struct spu_gang *gang)
 296 {
 297         struct spu_context *ctx;
 298         int offset;
 299
 300         offset = -1;
 301         list_for_each_entry_reverse(ctx, &gang->aff_ref_ctx->aff_list,
 302                                                                 aff_list) {
 303                 if (&ctx->aff_list == &gang->aff_list_head)
 304                         break;
 305                 ctx->aff_offset = offset--;
 306         }
 307
 308         offset = 0;
 309         list_for_each_entry(ctx, gang->aff_ref_ctx->aff_list.prev, aff_list) {
 310                 if (&ctx->aff_list == &gang->aff_list_head)
 311                         break;
 312                 ctx->aff_offset = offset++;
 313         }
 314
 315         gang->aff_flags |= AFF_OFFSETS_SET;
 316 }
 317
 318 static struct spu *aff_ref_location(struct spu_context *ctx, int mem_aff,
 319                  int group_size, int lowest_offset)
 320 {
 321         struct spu *spu;
 322         int node, n;
 323
 324         /*
 325          * TODO: A better algorithm could be used to find a good spu to be
 326          *       used as reference location for the ctxs chain.
 327          */
 328         node = cpu_to_node(raw_smp_processor_id());
 329         for (n = 0; n < MAX_NUMNODES; n++, node++) {
 330                 node = (node < MAX_NUMNODES) ? node : 0;
 331                 if (!node_allowed(ctx, node))
 332                         continue;
 333                 mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 334                 list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus, cbe_list) {
 335                         if ((!mem_aff || spu->has_mem_affinity) &&
 336                                                         sched_spu(spu)) {
 337                                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 338                                 return spu;
 339                         }
 340                 }
 341                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 342         }
 343         return NULL;
 344 }
 345
 346 static void aff_set_ref_point_location(struct spu_gang *gang)
 347 {
 348         int mem_aff, gs, lowest_offset;
 349         struct spu_context *ctx;
 350         struct spu *tmp;
 351
 352         mem_aff = gang->aff_ref_ctx->flags & SPU_CREATE_AFFINITY_MEM;
 353         lowest_offset = 0;
 354         gs = 0;
 355
 356         list_for_each_entry(tmp, &gang->aff_list_head, aff_list)
 357                 gs++;
 358
 359         list_for_each_entry_reverse(ctx, &gang->aff_ref_ctx->aff_list,
 360                                                                 aff_list) {
 361                 if (&ctx->aff_list == &gang->aff_list_head)
 362                         break;
 363                 lowest_offset = ctx->aff_offset;
 364         }
 365
 366         gang->aff_ref_spu = aff_ref_location(gang->aff_ref_ctx, mem_aff, gs,
 367                                                         lowest_offset);
 368 }
 369
 370 static struct spu *ctx_location(struct spu *ref, int offset, int node)
 371 {
 372         struct spu *spu;
 373
 374         spu = NULL;
 375         if (offset >= 0) {
 376                 list_for_each_entry(spu, ref->aff_list.prev, aff_list) {
 377                         BUG_ON(spu->node != node);
 378                         if (offset == 0)
 379                                 break;
 380                         if (sched_spu(spu))
 381                                 offset--;
 382                 }
 383         } else {
 384                 list_for_each_entry_reverse(spu, ref->aff_list.next, aff_list) {
 385                         BUG_ON(spu->node != node);
 386                         if (offset == 0)
 387                                 break;
 388                         if (sched_spu(spu))
 389                                 offset++;
 390                 }
 391         }
 392
 393         return spu;
 394 }
 395
 396 /*
 397  * affinity_check is called each time a context is going to be scheduled.
 398  * It returns the spu ptr on which the context must run.
 399  */
 400 static int has_affinity(struct spu_context *ctx)
 401 {
 402         struct spu_gang *gang = ctx->gang;
 403
 404         if (list_empty(&ctx->aff_list))
 405                 return 0;
 406
 407         if (!gang->aff_ref_spu) {
 408                 if (!(gang->aff_flags & AFF_MERGED))
 409                         aff_merge_remaining_ctxs(gang);
 410                 if (!(gang->aff_flags & AFF_OFFSETS_SET))
 411                         aff_set_offsets(gang);
 412                 aff_set_ref_point_location(gang);
 413         }
 414
 415         return gang->aff_ref_spu != NULL;
 416 }
 417
 418 /**
 419  * spu_unbind_context - unbind spu context from physical spu
 420  * @spu:        physical spu to unbind from
 421  * @ctx:        context to unbind
 422  */
 423 static void spu_unbind_context(struct spu *spu, struct spu_context *ctx)
 424 {
 425         pr_debug("%s: unbind pid=%d SPU=%d NODE=%d\n", __FUNCTION__,
 426                  spu->pid, spu->number, spu->node);
 427         spuctx_switch_state(ctx, SPU_UTIL_SYSTEM);
 428
 429         if (spu->ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED)
 430                 atomic_dec(&cbe_spu_info[spu->node].reserved_spus);
 431
 432         if (ctx->gang){
 433                 mutex_lock(&ctx->gang->aff_mutex);
 434                 if (has_affinity(ctx)) {
 435                         if (atomic_dec_and_test(&ctx->gang->aff_sched_count))
 436                                 ctx->gang->aff_ref_spu = NULL;
 437                 }
 438                 mutex_unlock(&ctx->gang->aff_mutex);
 439         }
 440
 441         spu_switch_notify(spu, NULL);
 442         spu_unmap_mappings(ctx);
 443         spu_save(&ctx->csa, spu);
 444         spu->timestamp = jiffies;
 445         ctx->state = SPU_STATE_SAVED;
 446         spu->ibox_callback = NULL;
 447         spu->wbox_callback = NULL;
 448         spu->stop_callback = NULL;
 449         spu->mfc_callback = NULL;
 450         spu_associate_mm(spu, NULL);
 451         spu->pid = 0;
 452         spu->tgid = 0;
 453         ctx->ops = &spu_backing_ops;
 454         spu->flags = 0;
 455         spu->ctx = NULL;
 456
 457         ctx->stats.slb_flt +=
 458                 (spu->stats.slb_flt - ctx->stats.slb_flt_base);
 459         ctx->stats.class2_intr +=
 460                 (spu->stats.class2_intr - ctx->stats.class2_intr_base);
 461
 462         /* This maps the underlying spu state to idle */
 463         spuctx_switch_state(ctx, SPU_UTIL_IDLE_LOADED);
 464         ctx->spu = NULL;
 465 }
 466
 467 /**
 468  * spu_add_to_rq - add a context to the runqueue
 469  * @ctx:       context to add
 470  */
 471 static void __spu_add_to_rq(struct spu_context *ctx)
 472 {
 473         /*
 474          * Unfortunately this code path can be called from multiple threads
 475          * on behalf of a single context due to the way the problem state
 476          * mmap support works.
 477          *
 478          * Fortunately we need to wake up all these threads at the same time
 479          * and can simply skip the runqueue addition for every but the first
 480          * thread getting into this codepath.
 481          *
 482          * It's still quite hacky, and long-term we should proxy all other
 483          * threads through the owner thread so that spu_run is in control
 484          * of all the scheduling activity for a given context.
 485          */
 486         if (list_empty(&ctx->rq)) {
 487                 list_add_tail(&ctx->rq, &spu_prio->runq[ctx->prio]);
 488                 set_bit(ctx->prio, spu_prio->bitmap);
 489                 if (!spu_prio->nr_waiting++)
 490                         __mod_timer(&spusched_timer, jiffies + SPUSCHED_TICK);
 491         }
 492 }
 493
 494 static void spu_add_to_rq(struct spu_context *ctx)
 495 {
 496         spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
 497         __spu_add_to_rq(ctx);
 498         spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
 499 }
 500
 501 static void __spu_del_from_rq(struct spu_context *ctx)
 502 {
 503         int prio = ctx->prio;
 504
 505         if (!list_empty(&ctx->rq)) {
 506                 if (!--spu_prio->nr_waiting)
 507                         del_timer(&spusched_timer);
 508                 list_del_init(&ctx->rq);
 509
 510                 if (list_empty(&spu_prio->runq[prio]))
 511                         clear_bit(prio, spu_prio->bitmap);
 512         }
 513 }
 514
 515 void spu_del_from_rq(struct spu_context *ctx)
 516 {
 517         spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
 518         __spu_del_from_rq(ctx);
 519         spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
 520 }
 521
 522 static void spu_prio_wait(struct spu_context *ctx)
 523 {
 524         DEFINE_WAIT(wait);
 525
 526         /*
 527          * The caller must explicitly wait for a context to be loaded
 528          * if the nosched flag is set.  If NOSCHED is not set, the caller
 529          * queues the context and waits for an spu event or error.
 530          */
 531         BUG_ON(!(ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED));
 532
 533         spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
 534         prepare_to_wait_exclusive(&ctx->stop_wq, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
 535         if (!signal_pending(current)) {
 536                 __spu_add_to_rq(ctx);
 537                 spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
 538                 mutex_unlock(&ctx->state_mutex);
 539                 schedule();
 540                 mutex_lock(&ctx->state_mutex);
 541                 spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
 542                 __spu_del_from_rq(ctx);
 543         }
 544         spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
 545         __set_current_state(TASK_RUNNING);
 546         remove_wait_queue(&ctx->stop_wq, &wait);
 547 }
 548
 549 static struct spu *spu_get_idle(struct spu_context *ctx)
 550 {
 551         struct spu *spu, *aff_ref_spu;
 552         int node, n;
 553
 554         if (ctx->gang) {
 555                 mutex_lock(&ctx->gang->aff_mutex);
 556                 if (has_affinity(ctx)) {
 557                         aff_ref_spu = ctx->gang->aff_ref_spu;
 558                         atomic_inc(&ctx->gang->aff_sched_count);
 559                         mutex_unlock(&ctx->gang->aff_mutex);
 560                         node = aff_ref_spu->node;
 561
 562                         mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 563                         spu = ctx_location(aff_ref_spu, ctx->aff_offset, node);
 564                         if (spu && spu->alloc_state == SPU_FREE)
 565                                 goto found;
 566                         mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 567
 568                         mutex_lock(&ctx->gang->aff_mutex);
 569                         if (atomic_dec_and_test(&ctx->gang->aff_sched_count))
 570                                 ctx->gang->aff_ref_spu = NULL;
 571                         mutex_unlock(&ctx->gang->aff_mutex);
 572
 573                         return NULL;
 574                 }
 575                 mutex_unlock(&ctx->gang->aff_mutex);
 576         }
 577         node = cpu_to_node(raw_smp_processor_id());
 578         for (n = 0; n < MAX_NUMNODES; n++, node++) {
 579                 node = (node < MAX_NUMNODES) ? node : 0;
 580                 if (!node_allowed(ctx, node))
 581                         continue;
 582
 583                 mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 584                 list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus, cbe_list) {
 585                         if (spu->alloc_state == SPU_FREE)
 586                                 goto found;
 587                 }
 588                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 589         }
 590
 591         return NULL;
 592
 593  found:
 594         spu->alloc_state = SPU_USED;
 595         mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 596         pr_debug("Got SPU %d %d\n", spu->number, spu->node);
 597         spu_init_channels(spu);
 598         return spu;
 599 }
 600
 601 /**
 602  * find_victim - find a lower priority context to preempt
 603  * @ctx:        canidate context for running
 604  *
 605  * Returns the freed physical spu to run the new context on.
 606  */
 607 static struct spu *find_victim(struct spu_context *ctx)
 608 {
 609         struct spu_context *victim = NULL;
 610         struct spu *spu;
 611         int node, n;
 612
 613         /*
 614          * Look for a possible preemption candidate on the local node first.
 615          * If there is no candidate look at the other nodes.  This isn't
 616          * exactly fair, but so far the whole spu scheduler tries to keep
 617          * a strong node affinity.  We might want to fine-tune this in
 618          * the future.
 619          */
 620  restart:
 621         node = cpu_to_node(raw_smp_processor_id());
 622         for (n = 0; n < MAX_NUMNODES; n++, node++) {
 623                 node = (node < MAX_NUMNODES) ? node : 0;
 624                 if (!node_allowed(ctx, node))
 625                         continue;
 626
 627                 mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 628                 list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus, cbe_list) {
 629                         struct spu_context *tmp = spu->ctx;
 630
 631                         if (tmp && tmp->prio > ctx->prio &&
 632                             !(tmp->flags & SPU_CREATE_NOSCHED) &&
 633                             (!victim || tmp->prio > victim->prio))
 634                                 victim = spu->ctx;
 635                 }
 636                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 637
 638                 if (victim) {
 639                         /*
 640                          * This nests ctx->state_mutex, but we always lock
 641                          * higher priority contexts before lower priority
 642                          * ones, so this is safe until we introduce
 643                          * priority inheritance schemes.
 644                          *
 645                          * XXX if the highest priority context is locked,
 646                          * this can loop a long time.  Might be better to
 647                          * look at another context or give up after X retries.
 648                          */
 649                         if (!mutex_trylock(&victim->state_mutex)) {
 650                                 victim = NULL;
 651                                 goto restart;
 652                         }
 653
 654                         spu = victim->spu;
 655                         if (!spu || victim->prio <= ctx->prio) {
 656                                 /*
 657                                  * This race can happen because we've dropped
 658                                  * the active list mutex.  Not a problem, just
 659                                  * restart the search.
 660                                  */
 661                                 mutex_unlock(&victim->state_mutex);
 662                                 victim = NULL;
 663                                 goto restart;
 664                         }
 665
 666                         mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 667                         cbe_spu_info[node].nr_active--;
 668                         spu_unbind_context(spu, victim);
 669                         mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 670
 671                         victim->stats.invol_ctx_switch++;
 672                         spu->stats.invol_ctx_switch++;
 673                         spu_add_to_rq(victim);
 674
 675                         mutex_unlock(&victim->state_mutex);
 676
 677                         return spu;
 678                 }
 679         }
 680
 681         return NULL;
 682 }
 683
 684 static void __spu_schedule(struct spu *spu, struct spu_context *ctx)
 685 {
 686         int node = spu->node;
 687         int success = 0;
 688
 689         spu_set_timeslice(ctx);
 690
 691         mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 692         if (spu->ctx == NULL) {
 693                 spu_bind_context(spu, ctx);
 694                 cbe_spu_info[node].nr_active++;
 695                 spu->alloc_state = SPU_USED;
 696                 success = 1;
 697         }
 698         mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 699
 700         if (success)
 701                 wake_up_all(&ctx->run_wq);
 702         else
 703                 spu_add_to_rq(ctx);
 704 }
 705
 706 static void spu_schedule(struct spu *spu, struct spu_context *ctx)
 707 {
 708         /* not a candidate for interruptible because it's called either
 709            from the scheduler thread or from spu_deactivate */
 710         mutex_lock(&ctx->state_mutex);
 711         __spu_schedule(spu, ctx);
 712         spu_release(ctx);
 713 }
 714
 715 static void spu_unschedule(struct spu *spu, struct spu_context *ctx)
 716 {
 717         int node = spu->node;
 718
 719         mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 720         cbe_spu_info[node].nr_active--;
 721         spu->alloc_state = SPU_FREE;
 722         spu_unbind_context(spu, ctx);
 723         ctx->stats.invol_ctx_switch++;
 724         spu->stats.invol_ctx_switch++;
 725         mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 726 }
 727
 728 /**
 729  * spu_activate - find a free spu for a context and execute it
 730  * @ctx:        spu context to schedule
 731  * @flags:      flags (currently ignored)
 732  *
 733  * Tries to find a free spu to run @ctx.  If no free spu is available
 734  * add the context to the runqueue so it gets woken up once an spu
 735  * is available.
 736  */
 737 int spu_activate(struct spu_context *ctx, unsigned long flags)
 738 {
 739         struct spu *spu;
 740
 741         /*
 742          * If there are multiple threads waiting for a single context
 743          * only one actually binds the context while the others will
 744          * only be able to acquire the state_mutex once the context
 745          * already is in runnable state.
 746          */
 747         if (ctx->spu)
 748                 return 0;
 749
 750 spu_activate_top:
 751         if (signal_pending(current))
 752                 return -ERESTARTSYS;
 753
 754         spu = spu_get_idle(ctx);
 755         /*
 756          * If this is a realtime thread we try to get it running by
 757          * preempting a lower priority thread.
 758          */
 759         if (!spu && rt_prio(ctx->prio))
 760                 spu = find_victim(ctx);
 761         if (spu) {
 762                 unsigned long runcntl;
 763
 764                 runcntl = ctx->ops->runcntl_read(ctx);
 765                 __spu_schedule(spu, ctx);
 766                 if (runcntl & SPU_RUNCNTL_RUNNABLE)
 767                         spuctx_switch_state(ctx, SPU_UTIL_USER);
 768
 769                 return 0;
 770         }
 771
 772         if (ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED) {
 773                 spu_prio_wait(ctx);
 774                 goto spu_activate_top;
 775         }
 776
 777         spu_add_to_rq(ctx);
 778
 779         return 0;
 780 }
 781
 782 /**
 783  * grab_runnable_context - try to find a runnable context
 784  *
 785  * Remove the highest priority context on the runqueue and return it
 786  * to the caller.  Returns %NULL if no runnable context was found.
 787  */
 788 static struct spu_context *grab_runnable_context(int prio, int node)
 789 {
 790         struct spu_context *ctx;
 791         int best;
 792
 793         spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
 794         best = find_first_bit(spu_prio->bitmap, prio);
 795         while (best < prio) {
 796                 struct list_head *rq = &spu_prio->runq[best];
 797
 798                 list_for_each_entry(ctx, rq, rq) {
 799                         /* XXX(hch): check for affinity here aswell */
 800                         if (__node_allowed(ctx, node)) {
 801                                 __spu_del_from_rq(ctx);
 802                                 goto found;
 803                         }
 804                 }
 805                 best++;
 806         }
 807         ctx = NULL;
 808  found:
 809         spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
 810         return ctx;
 811 }
 812
 813 static int __spu_deactivate(struct spu_context *ctx, int force, int max_prio)
 814 {
 815         struct spu *spu = ctx->spu;
 816         struct spu_context *new = NULL;
 817
 818         if (spu) {
 819                 new = grab_runnable_context(max_prio, spu->node);
 820                 if (new || force) {
 821                         spu_unschedule(spu, ctx);
 822                         if (new) {
 823                                 if (new->flags & SPU_CREATE_NOSCHED)
 824                                         wake_up(&new->stop_wq);
 825                                 else {
 826                                         spu_release(ctx);
 827                                         spu_schedule(spu, new);
 828                                         /* this one can't easily be made
 829                                            interruptible */
 830                                         mutex_lock(&ctx->state_mutex);
 831                                 }
 832                         }
 833                 }
 834         }
 835
 836         return new != NULL;
 837 }
 838
 839 /**
 840  * spu_deactivate - unbind a context from it's physical spu
 841  * @ctx:        spu context to unbind
 842  *
 843  * Unbind @ctx from the physical spu it is running on and schedule
 844  * the highest priority context to run on the freed physical spu.
 845  */
 846 void spu_deactivate(struct spu_context *ctx)
 847 {
 848         __spu_deactivate(ctx, 1, MAX_PRIO);
 849 }
 850
 851 /**
 852  * spu_yield -  yield a physical spu if others are waiting
 853  * @ctx:        spu context to yield
 854  *
 855  * Check if there is a higher priority context waiting and if yes
 856  * unbind @ctx from the physical spu and schedule the highest
 857  * priority context to run on the freed physical spu instead.
 858  */
 859 void spu_yield(struct spu_context *ctx)
 860 {
 861         if (!(ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED)) {
 862                 mutex_lock(&ctx->state_mutex);
 863                 __spu_deactivate(ctx, 0, MAX_PRIO);
 864                 mutex_unlock(&ctx->state_mutex);
 865         }
 866 }
 867
 868 static noinline void spusched_tick(struct spu_context *ctx)
 869 {
 870         struct spu_context *new = NULL;
 871         struct spu *spu = NULL;
 872         u32 status;
 873
 874         if (spu_acquire(ctx))
 875                 BUG();  /* a kernel thread never has signals pending */
 876
 877         if (ctx->state != SPU_STATE_RUNNABLE)
 878                 goto out;
 879         if (spu_stopped(ctx, &status))
 880                 goto out;
 881         if (ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED)
 882                 goto out;
 883         if (ctx->policy == SCHED_FIFO)
 884                 goto out;
 885
 886         if (--ctx->time_slice)
 887                 goto out;
 888
 889         spu = ctx->spu;
 890         new = grab_runnable_context(ctx->prio + 1, spu->node);
 891         if (new) {
 892                 spu_unschedule(spu, ctx);
 893                 spu_add_to_rq(ctx);
 894         } else {
 895                 ctx->time_slice++;
 896         }
 897 out:
 898         spu_release(ctx);
 899
 900         if (new)
 901                 spu_schedule(spu, new);
 902 }
 903
 904 /**
 905  * count_active_contexts - count nr of active tasks
 906  *
 907  * Return the number of tasks currently running or waiting to run.
 908  *
 909  * Note that we don't take runq_lock / list_mutex here.  Reading
 910  * a single 32bit value is atomic on powerpc, and we don't care
 911  * about memory ordering issues here.
 912  */
 913 static unsigned long count_active_contexts(void)
 914 {
 915         int nr_active = 0, node;
 916
 917         for (node = 0; node < MAX_NUMNODES; node++)
 918                 nr_active += cbe_spu_info[node].nr_active;
 919         nr_active += spu_prio->nr_waiting;
 920
 921         return nr_active;
 922 }
 923
 924 /**
 925  * spu_calc_load - given tick count, update the avenrun load estimates.
 926  * @tick:       tick count
 927  *
 928  * No locking against reading these values from userspace, as for
 929  * the CPU loadavg code.
 930  */
 931 static void spu_calc_load(unsigned long ticks)
 932 {
 933         unsigned long active_tasks; /* fixed-point */
 934         static int count = LOAD_FREQ;
 935
 936         count -= ticks;
 937
 938         if (unlikely(count < 0)) {
 939                 active_tasks = count_active_contexts() * FIXED_1;
 940                 do {
 941                         CALC_LOAD(spu_avenrun[0], EXP_1, active_tasks);
 942                         CALC_LOAD(spu_avenrun[1], EXP_5, active_tasks);
 943                         CALC_LOAD(spu_avenrun[2], EXP_15, active_tasks);
 944                         count += LOAD_FREQ;
 945                 } while (count < 0);
 946         }
 947 }
 948
 949 static void spusched_wake(unsigned long data)
 950 {
 951         mod_timer(&spusched_timer, jiffies + SPUSCHED_TICK);
 952         wake_up_process(spusched_task);
 953         spu_calc_load(SPUSCHED_TICK);
 954 }
 955
 956 static int spusched_thread(void *unused)
 957 {
 958         struct spu *spu;
 959         int node;
 960
 961         while (!kthread_should_stop()) {
 962                 set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);
 963                 schedule();
 964                 for (node = 0; node < MAX_NUMNODES; node++) {
 965                         struct mutex *mtx = &cbe_spu_info[node].list_mutex;
 966
 967                         mutex_lock(mtx);
 968                         list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus,
 969                                         cbe_list) {
 970                                 struct spu_context *ctx = spu->ctx;
 971
 972                                 if (ctx) {
 973                                         mutex_unlock(mtx);
 974                                         spusched_tick(ctx);
 975                                         mutex_lock(mtx);
 976                                 }
 977                         }
 978                         mutex_unlock(mtx);
 979                 }
 980         }
 981
 982         return 0;
 983 }
 984
 985 void spuctx_switch_state(struct spu_context *ctx,
 986                 enum spu_utilization_state new_state)
 987 {
 988         unsigned long long curtime;
 989         signed long long delta;
 990         struct timespec ts;
 991         struct spu *spu;
 992         enum spu_utilization_state old_state;
 993
 994         ktime_get_ts(&ts);
 995         curtime = timespec_to_ns(&ts);
 996         delta = curtime - ctx->stats.tstamp;
 997
 998         WARN_ON(!mutex_is_locked(&ctx->state_mutex));
 999         WARN_ON(delta < 0);
1000
1001         spu = ctx->spu;
1002         old_state = ctx->stats.util_state;
1003         ctx->stats.util_state = new_state;
1004         ctx->stats.tstamp = curtime;
1005
1006         /*
1007          * Update the physical SPU utilization statistics.
1008          */
1009         if (spu) {
1010                 ctx->stats.times[old_state] += delta;
1011                 spu->stats.times[old_state] += delta;
1012                 spu->stats.util_state = new_state;
1013                 spu->stats.tstamp = curtime;
1014         }
1015 }
1016
1017 #define LOAD_INT(x) ((x) >> FSHIFT)
1018 #define LOAD_FRAC(x) LOAD_INT(((x) & (FIXED_1-1)) * 100)
1019
1020 static int show_spu_loadavg(struct seq_file *s, void *private)
1021 {
1022         int a, b, c;
1023
1024         a = spu_avenrun[0] + (FIXED_1/200);
1025         b = spu_avenrun[1] + (FIXED_1/200);
1026         c = spu_avenrun[2] + (FIXED_1/200);
1027
1028         /*
1029          * Note that last_pid doesn't really make much sense for the
1030          * SPU loadavg (it even seems very odd on the CPU side...),
1031          * but we include it here to have a 100% compatible interface.
1032          */
1033         seq_printf(s, "%d.%02d %d.%02d %d.%02d %ld/%d %d\n",
1034                 LOAD_INT(a), LOAD_FRAC(a),
1035                 LOAD_INT(b), LOAD_FRAC(b),
1036                 LOAD_INT(c), LOAD_FRAC(c),
1037                 count_active_contexts(),
1038                 atomic_read(&nr_spu_contexts),
1039                 current->nsproxy->pid_ns->last_pid);
1040         return 0;
1041 }
1042
1043 static int spu_loadavg_open(struct inode *inode, struct file *file)
1044 {
1045         return single_open(file, show_spu_loadavg, NULL);
1046 }
1047
1048 static const struct file_operations spu_loadavg_fops = {
1049         .open           = spu_loadavg_open,
1050         .read           = seq_read,
1051         .llseek         = seq_lseek,
1052         .release        = single_release,
1053 };
1054
1055 int __init spu_sched_init(void)
1056 {
1057         struct proc_dir_entry *entry;
1058         int err = -ENOMEM, i;
1059
1060         spu_prio = kzalloc(sizeof(struct spu_prio_array), GFP_KERNEL);
1061         if (!spu_prio)
1062                 goto out;
1063
1064         for (i = 0; i < MAX_PRIO; i++) {
1065                 INIT_LIST_HEAD(&spu_prio->runq[i]);
1066                 __clear_bit(i, spu_prio->bitmap);
1067         }
1068         spin_lock_init(&spu_prio->runq_lock);
1069
1070         setup_timer(&spusched_timer, spusched_wake, 0);
1071
1072         spusched_task = kthread_run(spusched_thread, NULL, "spusched");
1073         if (IS_ERR(spusched_task)) {
1074                 err = PTR_ERR(spusched_task);
1075                 goto out_free_spu_prio;
1076         }
1077
1078         entry = create_proc_entry("spu_loadavg", 0, NULL);
1079         if (!entry)
1080                 goto out_stop_kthread;
1081         entry->proc_fops = &spu_loadavg_fops;
1082
1083         pr_debug("spusched: tick: %d, min ticks: %d, default ticks: %d\n",
1084                         SPUSCHED_TICK, MIN_SPU_TIMESLICE, DEF_SPU_TIMESLICE);
1085         return 0;
1086
1087  out_stop_kthread:
1088         kthread_stop(spusched_task);
1089  out_free_spu_prio:
1090         kfree(spu_prio);
1091  out:
1092         return err;
1093 }
1094
1095 void spu_sched_exit(void)
1096 {
1097         struct spu *spu;
1098         int node;
1099
1100         remove_proc_entry("spu_loadavg", NULL);
1101
1102         del_timer_sync(&spusched_timer);
1103         kthread_stop(spusched_task);
1104
1105         for (node = 0; node < MAX_NUMNODES; node++) {
1106                 mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
1107                 list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus, cbe_list)
1108                         if (spu->alloc_state != SPU_FREE)
1109                                 spu->alloc_state = SPU_FREE;
1110                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
1111         }
1112         kfree(spu_prio);
1113 }