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 assignment are atomic on powerpc, and we don't care about
 109          * memory ordering here because retriving the controlling thread is
 110          * per defintion 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 thies 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 aswell.
 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         if (!list_empty(&ctx->aff_list))
 234                 atomic_inc(&ctx->gang->aff_sched_count);
 235
 236         ctx->stats.slb_flt_base = spu->stats.slb_flt;
 237         ctx->stats.class2_intr_base = spu->stats.class2_intr;
 238
 239         spu->ctx = ctx;
 240         spu->flags = 0;
 241         ctx->spu = spu;
 242         ctx->ops = &spu_hw_ops;
 243         spu->pid = current->pid;
 244         spu->tgid = current->tgid;
 245         spu_associate_mm(spu, ctx->owner);
 246         spu->ibox_callback = spufs_ibox_callback;
 247         spu->wbox_callback = spufs_wbox_callback;
 248         spu->stop_callback = spufs_stop_callback;
 249         spu->mfc_callback = spufs_mfc_callback;
 250         spu->dma_callback = spufs_dma_callback;
 251         mb();
 252         spu_unmap_mappings(ctx);
 253         spu_restore(&ctx->csa, spu);
 254         spu->timestamp = jiffies;
 255         spu_cpu_affinity_set(spu, raw_smp_processor_id());
 256         spu_switch_notify(spu, ctx);
 257         ctx->state = SPU_STATE_RUNNABLE;
 258
 259         spuctx_switch_state(ctx, SPU_UTIL_IDLE_LOADED);
 260 }
 261
 262 /*
 263  * Must be used with the list_mutex held.
 264  */
 265 static inline int sched_spu(struct spu *spu)
 266 {
 267         BUG_ON(!mutex_is_locked(&cbe_spu_info[spu->node].list_mutex));
 268
 269         return (!spu->ctx || !(spu->ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED));
 270 }
 271
 272 static void aff_merge_remaining_ctxs(struct spu_gang *gang)
 273 {
 274         struct spu_context *ctx;
 275
 276         list_for_each_entry(ctx, &gang->aff_list_head, aff_list) {
 277                 if (list_empty(&ctx->aff_list))
 278                         list_add(&ctx->aff_list, &gang->aff_list_head);
 279         }
 280         gang->aff_flags |= AFF_MERGED;
 281 }
 282
 283 static void aff_set_offsets(struct spu_gang *gang)
 284 {
 285         struct spu_context *ctx;
 286         int offset;
 287
 288         offset = -1;
 289         list_for_each_entry_reverse(ctx, &gang->aff_ref_ctx->aff_list,
 290                                                                 aff_list) {
 291                 if (&ctx->aff_list == &gang->aff_list_head)
 292                         break;
 293                 ctx->aff_offset = offset--;
 294         }
 295
 296         offset = 0;
 297         list_for_each_entry(ctx, gang->aff_ref_ctx->aff_list.prev, aff_list) {
 298                 if (&ctx->aff_list == &gang->aff_list_head)
 299                         break;
 300                 ctx->aff_offset = offset++;
 301         }
 302
 303         gang->aff_flags |= AFF_OFFSETS_SET;
 304 }
 305
 306 static struct spu *aff_ref_location(struct spu_context *ctx, int mem_aff,
 307                  int group_size, int lowest_offset)
 308 {
 309         struct spu *spu;
 310         int node, n;
 311
 312         /*
 313          * TODO: A better algorithm could be used to find a good spu to be
 314          *       used as reference location for the ctxs chain.
 315          */
 316         node = cpu_to_node(raw_smp_processor_id());
 317         for (n = 0; n < MAX_NUMNODES; n++, node++) {
 318                 node = (node < MAX_NUMNODES) ? node : 0;
 319                 if (!node_allowed(ctx, node))
 320                         continue;
 321                 mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 322                 list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus, cbe_list) {
 323                         if ((!mem_aff || spu->has_mem_affinity) &&
 324                                                         sched_spu(spu)) {
 325                                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 326                                 return spu;
 327                         }
 328                 }
 329                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 330         }
 331         return NULL;
 332 }
 333
 334 static void aff_set_ref_point_location(struct spu_gang *gang)
 335 {
 336         int mem_aff, gs, lowest_offset;
 337         struct spu_context *ctx;
 338         struct spu *tmp;
 339
 340         mem_aff = gang->aff_ref_ctx->flags & SPU_CREATE_AFFINITY_MEM;
 341         lowest_offset = 0;
 342         gs = 0;
 343
 344         list_for_each_entry(tmp, &gang->aff_list_head, aff_list)
 345                 gs++;
 346
 347         list_for_each_entry_reverse(ctx, &gang->aff_ref_ctx->aff_list,
 348                                                                 aff_list) {
 349                 if (&ctx->aff_list == &gang->aff_list_head)
 350                         break;
 351                 lowest_offset = ctx->aff_offset;
 352         }
 353
 354         gang->aff_ref_spu = aff_ref_location(gang->aff_ref_ctx, mem_aff, gs,
 355                                                         lowest_offset);
 356 }
 357
 358 static struct spu *ctx_location(struct spu *ref, int offset, int node)
 359 {
 360         struct spu *spu;
 361
 362         spu = NULL;
 363         if (offset >= 0) {
 364                 list_for_each_entry(spu, ref->aff_list.prev, aff_list) {
 365                         BUG_ON(spu->node != node);
 366                         if (offset == 0)
 367                                 break;
 368                         if (sched_spu(spu))
 369                                 offset--;
 370                 }
 371         } else {
 372                 list_for_each_entry_reverse(spu, ref->aff_list.next, aff_list) {
 373                         BUG_ON(spu->node != node);
 374                         if (offset == 0)
 375                                 break;
 376                         if (sched_spu(spu))
 377                                 offset++;
 378                 }
 379         }
 380
 381         return spu;
 382 }
 383
 384 /*
 385  * affinity_check is called each time a context is going to be scheduled.
 386  * It returns the spu ptr on which the context must run.
 387  */
 388 static int has_affinity(struct spu_context *ctx)
 389 {
 390         struct spu_gang *gang = ctx->gang;
 391
 392         if (list_empty(&ctx->aff_list))
 393                 return 0;
 394
 395         mutex_lock(&gang->aff_mutex);
 396         if (!gang->aff_ref_spu) {
 397                 if (!(gang->aff_flags & AFF_MERGED))
 398                         aff_merge_remaining_ctxs(gang);
 399                 if (!(gang->aff_flags & AFF_OFFSETS_SET))
 400                         aff_set_offsets(gang);
 401                 aff_set_ref_point_location(gang);
 402         }
 403         mutex_unlock(&gang->aff_mutex);
 404
 405         return gang->aff_ref_spu != NULL;
 406 }
 407
 408 /**
 409  * spu_unbind_context - unbind spu context from physical spu
 410  * @spu:        physical spu to unbind from
 411  * @ctx:        context to unbind
 412  */
 413 static void spu_unbind_context(struct spu *spu, struct spu_context *ctx)
 414 {
 415         pr_debug("%s: unbind pid=%d SPU=%d NODE=%d\n", __FUNCTION__,
 416                  spu->pid, spu->number, spu->node);
 417         spuctx_switch_state(ctx, SPU_UTIL_SYSTEM);
 418
 419         if (spu->ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED)
 420                 atomic_dec(&cbe_spu_info[spu->node].reserved_spus);
 421         if (!list_empty(&ctx->aff_list))
 422                 if (atomic_dec_and_test(&ctx->gang->aff_sched_count))
 423                         ctx->gang->aff_ref_spu = NULL;
 424         spu_switch_notify(spu, NULL);
 425         spu_unmap_mappings(ctx);
 426         spu_save(&ctx->csa, spu);
 427         spu->timestamp = jiffies;
 428         ctx->state = SPU_STATE_SAVED;
 429         spu->ibox_callback = NULL;
 430         spu->wbox_callback = NULL;
 431         spu->stop_callback = NULL;
 432         spu->mfc_callback = NULL;
 433         spu->dma_callback = NULL;
 434         spu_associate_mm(spu, NULL);
 435         spu->pid = 0;
 436         spu->tgid = 0;
 437         ctx->ops = &spu_backing_ops;
 438         spu->flags = 0;
 439         spu->ctx = NULL;
 440
 441         ctx->stats.slb_flt +=
 442                 (spu->stats.slb_flt - ctx->stats.slb_flt_base);
 443         ctx->stats.class2_intr +=
 444                 (spu->stats.class2_intr - ctx->stats.class2_intr_base);
 445
 446         /* This maps the underlying spu state to idle */
 447         spuctx_switch_state(ctx, SPU_UTIL_IDLE_LOADED);
 448         ctx->spu = NULL;
 449 }
 450
 451 /**
 452  * spu_add_to_rq - add a context to the runqueue
 453  * @ctx:       context to add
 454  */
 455 static void __spu_add_to_rq(struct spu_context *ctx)
 456 {
 457         /*
 458          * Unfortunately this code path can be called from multiple threads
 459          * on behalf of a single context due to the way the problem state
 460          * mmap support works.
 461          *
 462          * Fortunately we need to wake up all these threads at the same time
 463          * and can simply skip the runqueue addition for every but the first
 464          * thread getting into this codepath.
 465          *
 466          * It's still quite hacky, and long-term we should proxy all other
 467          * threads through the owner thread so that spu_run is in control
 468          * of all the scheduling activity for a given context.
 469          */
 470         if (list_empty(&ctx->rq)) {
 471                 list_add_tail(&ctx->rq, &spu_prio->runq[ctx->prio]);
 472                 set_bit(ctx->prio, spu_prio->bitmap);
 473                 if (!spu_prio->nr_waiting++)
 474                         __mod_timer(&spusched_timer, jiffies + SPUSCHED_TICK);
 475         }
 476 }
 477
 478 static void __spu_del_from_rq(struct spu_context *ctx)
 479 {
 480         int prio = ctx->prio;
 481
 482         if (!list_empty(&ctx->rq)) {
 483                 if (!--spu_prio->nr_waiting)
 484                         del_timer(&spusched_timer);
 485                 list_del_init(&ctx->rq);
 486
 487                 if (list_empty(&spu_prio->runq[prio]))
 488                         clear_bit(prio, spu_prio->bitmap);
 489         }
 490 }
 491
 492 static void spu_prio_wait(struct spu_context *ctx)
 493 {
 494         DEFINE_WAIT(wait);
 495
 496         spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
 497         prepare_to_wait_exclusive(&ctx->stop_wq, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
 498         if (!signal_pending(current)) {
 499                 __spu_add_to_rq(ctx);
 500                 spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
 501                 mutex_unlock(&ctx->state_mutex);
 502                 schedule();
 503                 mutex_lock(&ctx->state_mutex);
 504                 spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
 505                 __spu_del_from_rq(ctx);
 506         }
 507         spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
 508         __set_current_state(TASK_RUNNING);
 509         remove_wait_queue(&ctx->stop_wq, &wait);
 510 }
 511
 512 static struct spu *spu_get_idle(struct spu_context *ctx)
 513 {
 514         struct spu *spu;
 515         int node, n;
 516
 517         if (has_affinity(ctx)) {
 518                 node = ctx->gang->aff_ref_spu->node;
 519
 520                 mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 521                 spu = ctx_location(ctx->gang->aff_ref_spu, ctx->aff_offset, node);
 522                 if (spu && spu->alloc_state == SPU_FREE)
 523                         goto found;
 524                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 525                 return NULL;
 526         }
 527
 528         node = cpu_to_node(raw_smp_processor_id());
 529         for (n = 0; n < MAX_NUMNODES; n++, node++) {
 530                 node = (node < MAX_NUMNODES) ? node : 0;
 531                 if (!node_allowed(ctx, node))
 532                         continue;
 533
 534                 mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 535                 list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus, cbe_list) {
 536                         if (spu->alloc_state == SPU_FREE)
 537                                 goto found;
 538                 }
 539                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 540         }
 541
 542         return NULL;
 543
 544  found:
 545         spu->alloc_state = SPU_USED;
 546         mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 547         pr_debug("Got SPU %d %d\n", spu->number, spu->node);
 548         spu_init_channels(spu);
 549         return spu;
 550 }
 551
 552 /**
 553  * find_victim - find a lower priority context to preempt
 554  * @ctx:        canidate context for running
 555  *
 556  * Returns the freed physical spu to run the new context on.
 557  */
 558 static struct spu *find_victim(struct spu_context *ctx)
 559 {
 560         struct spu_context *victim = NULL;
 561         struct spu *spu;
 562         int node, n;
 563
 564         /*
 565          * Look for a possible preemption candidate on the local node first.
 566          * If there is no candidate look at the other nodes.  This isn't
 567          * exactly fair, but so far the whole spu schedule tries to keep
 568          * a strong node affinity.  We might want to fine-tune this in
 569          * the future.
 570          */
 571  restart:
 572         node = cpu_to_node(raw_smp_processor_id());
 573         for (n = 0; n < MAX_NUMNODES; n++, node++) {
 574                 node = (node < MAX_NUMNODES) ? node : 0;
 575                 if (!node_allowed(ctx, node))
 576                         continue;
 577
 578                 mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 579                 list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus, cbe_list) {
 580                         struct spu_context *tmp = spu->ctx;
 581
 582                         if (tmp->prio > ctx->prio &&
 583                             (!victim || tmp->prio > victim->prio))
 584                                 victim = spu->ctx;
 585                 }
 586                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 587
 588                 if (victim) {
 589                         /*
 590                          * This nests ctx->state_mutex, but we always lock
 591                          * higher priority contexts before lower priority
 592                          * ones, so this is safe until we introduce
 593                          * priority inheritance schemes.
 594                          */
 595                         if (!mutex_trylock(&victim->state_mutex)) {
 596                                 victim = NULL;
 597                                 goto restart;
 598                         }
 599
 600                         spu = victim->spu;
 601                         if (!spu) {
 602                                 /*
 603                                  * This race can happen because we've dropped
 604                                  * the active list mutex.  No a problem, just
 605                                  * restart the search.
 606                                  */
 607                                 mutex_unlock(&victim->state_mutex);
 608                                 victim = NULL;
 609                                 goto restart;
 610                         }
 611
 612                         mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 613                         cbe_spu_info[node].nr_active--;
 614                         mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 615
 616                         spu_unbind_context(spu, victim);
 617                         victim->stats.invol_ctx_switch++;
 618                         spu->stats.invol_ctx_switch++;
 619                         mutex_unlock(&victim->state_mutex);
 620                         /*
 621                          * We need to break out of the wait loop in spu_run
 622                          * manually to ensure this context gets put on the
 623                          * runqueue again ASAP.
 624                          */
 625                         wake_up(&victim->stop_wq);
 626                         return spu;
 627                 }
 628         }
 629
 630         return NULL;
 631 }
 632
 633 /**
 634  * spu_activate - find a free spu for a context and execute it
 635  * @ctx:        spu context to schedule
 636  * @flags:      flags (currently ignored)
 637  *
 638  * Tries to find a free spu to run @ctx.  If no free spu is available
 639  * add the context to the runqueue so it gets woken up once an spu
 640  * is available.
 641  */
 642 int spu_activate(struct spu_context *ctx, unsigned long flags)
 643 {
 644         do {
 645                 struct spu *spu;
 646
 647                 /*
 648                  * If there are multiple threads waiting for a single context
 649                  * only one actually binds the context while the others will
 650                  * only be able to acquire the state_mutex once the context
 651                  * already is in runnable state.
 652                  */
 653                 if (ctx->spu)
 654                         return 0;
 655
 656                 spu = spu_get_idle(ctx);
 657                 /*
 658                  * If this is a realtime thread we try to get it running by
 659                  * preempting a lower priority thread.
 660                  */
 661                 if (!spu && rt_prio(ctx->prio))
 662                         spu = find_victim(ctx);
 663                 if (spu) {
 664                         int node = spu->node;
 665
 666                         mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 667                         spu_bind_context(spu, ctx);
 668                         cbe_spu_info[node].nr_active++;
 669                         mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 670                         return 0;
 671                 }
 672
 673                 spu_prio_wait(ctx);
 674         } while (!signal_pending(current));
 675
 676         return -ERESTARTSYS;
 677 }
 678
 679 /**
 680  * grab_runnable_context - try to find a runnable context
 681  *
 682  * Remove the highest priority context on the runqueue and return it
 683  * to the caller.  Returns %NULL if no runnable context was found.
 684  */
 685 static struct spu_context *grab_runnable_context(int prio, int node)
 686 {
 687         struct spu_context *ctx;
 688         int best;
 689
 690         spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
 691         best = find_first_bit(spu_prio->bitmap, prio);
 692         while (best < prio) {
 693                 struct list_head *rq = &spu_prio->runq[best];
 694
 695                 list_for_each_entry(ctx, rq, rq) {
 696                         /* XXX(hch): check for affinity here aswell */
 697                         if (__node_allowed(ctx, node)) {
 698                                 __spu_del_from_rq(ctx);
 699                                 goto found;
 700                         }
 701                 }
 702                 best++;
 703         }
 704         ctx = NULL;
 705  found:
 706         spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
 707         return ctx;
 708 }
 709
 710 static int __spu_deactivate(struct spu_context *ctx, int force, int max_prio)
 711 {
 712         struct spu *spu = ctx->spu;
 713         struct spu_context *new = NULL;
 714
 715         if (spu) {
 716                 new = grab_runnable_context(max_prio, spu->node);
 717                 if (new || force) {
 718                         int node = spu->node;
 719
 720                         mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 721                         spu_unbind_context(spu, ctx);
 722                         spu->alloc_state = SPU_FREE;
 723                         cbe_spu_info[node].nr_active--;
 724                         mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 725
 726                         ctx->stats.vol_ctx_switch++;
 727                         spu->stats.vol_ctx_switch++;
 728
 729                         if (new)
 730                                 wake_up(&new->stop_wq);
 731                 }
 732
 733         }
 734
 735         return new != NULL;
 736 }
 737
 738 /**
 739  * spu_deactivate - unbind a context from it's physical spu
 740  * @ctx:        spu context to unbind
 741  *
 742  * Unbind @ctx from the physical spu it is running on and schedule
 743  * the highest priority context to run on the freed physical spu.
 744  */
 745 void spu_deactivate(struct spu_context *ctx)
 746 {
 747         __spu_deactivate(ctx, 1, MAX_PRIO);
 748 }
 749
 750 /**
 751  * spu_yield -  yield a physical spu if others are waiting
 752  * @ctx:        spu context to yield
 753  *
 754  * Check if there is a higher priority context waiting and if yes
 755  * unbind @ctx from the physical spu and schedule the highest
 756  * priority context to run on the freed physical spu instead.
 757  */
 758 void spu_yield(struct spu_context *ctx)
 759 {
 760         if (!(ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED)) {
 761                 mutex_lock(&ctx->state_mutex);
 762                 __spu_deactivate(ctx, 0, MAX_PRIO);
 763                 mutex_unlock(&ctx->state_mutex);
 764         }
 765 }
 766
 767 static noinline void spusched_tick(struct spu_context *ctx)
 768 {
 769         if (ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED)
 770                 return;
 771         if (ctx->policy == SCHED_FIFO)
 772                 return;
 773
 774         if (--ctx->time_slice)
 775                 return;
 776
 777         /*
 778          * Unfortunately list_mutex ranks outside of state_mutex, so
 779          * we have to trylock here.  If we fail give the context another
 780          * tick and try again.
 781          */
 782         if (mutex_trylock(&ctx->state_mutex)) {
 783                 struct spu *spu = ctx->spu;
 784                 struct spu_context *new;
 785
 786                 new = grab_runnable_context(ctx->prio + 1, spu->node);
 787                 if (new) {
 788                         spu_unbind_context(spu, ctx);
 789                         ctx->stats.invol_ctx_switch++;
 790                         spu->stats.invol_ctx_switch++;
 791                         spu->alloc_state = SPU_FREE;
 792                         cbe_spu_info[spu->node].nr_active--;
 793                         wake_up(&new->stop_wq);
 794                         /*
 795                          * We need to break out of the wait loop in
 796                          * spu_run manually to ensure this context
 797                          * gets put on the runqueue again ASAP.
 798                          */
 799                         wake_up(&ctx->stop_wq);
 800                 }
 801                 spu_set_timeslice(ctx);
 802                 mutex_unlock(&ctx->state_mutex);
 803         } else {
 804                 ctx->time_slice++;
 805         }
 806 }
 807
 808 /**
 809  * count_active_contexts - count nr of active tasks
 810  *
 811  * Return the number of tasks currently running or waiting to run.
 812  *
 813  * Note that we don't take runq_lock / list_mutex here.  Reading
 814  * a single 32bit value is atomic on powerpc, and we don't care
 815  * about memory ordering issues here.
 816  */
 817 static unsigned long count_active_contexts(void)
 818 {
 819         int nr_active = 0, node;
 820
 821         for (node = 0; node < MAX_NUMNODES; node++)
 822                 nr_active += cbe_spu_info[node].nr_active;
 823         nr_active += spu_prio->nr_waiting;
 824
 825         return nr_active;
 826 }
 827
 828 /**
 829  * spu_calc_load - given tick count, update the avenrun load estimates.
 830  * @tick:       tick count
 831  *
 832  * No locking against reading these values from userspace, as for
 833  * the CPU loadavg code.
 834  */
 835 static void spu_calc_load(unsigned long ticks)
 836 {
 837         unsigned long active_tasks; /* fixed-point */
 838         static int count = LOAD_FREQ;
 839
 840         count -= ticks;
 841
 842         if (unlikely(count < 0)) {
 843                 active_tasks = count_active_contexts() * FIXED_1;
 844                 do {
 845                         CALC_LOAD(spu_avenrun[0], EXP_1, active_tasks);
 846                         CALC_LOAD(spu_avenrun[1], EXP_5, active_tasks);
 847                         CALC_LOAD(spu_avenrun[2], EXP_15, active_tasks);
 848                         count += LOAD_FREQ;
 849                 } while (count < 0);
 850         }
 851 }
 852
 853 static void spusched_wake(unsigned long data)
 854 {
 855         mod_timer(&spusched_timer, jiffies + SPUSCHED_TICK);
 856         wake_up_process(spusched_task);
 857         spu_calc_load(SPUSCHED_TICK);
 858 }
 859
 860 static int spusched_thread(void *unused)
 861 {
 862         struct spu *spu;
 863         int node;
 864
 865         while (!kthread_should_stop()) {
 866                 set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);
 867                 schedule();
 868                 for (node = 0; node < MAX_NUMNODES; node++) {
 869                         mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 870                         list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus, cbe_list)
 871                                 if (spu->ctx)
 872                                         spusched_tick(spu->ctx);
 873                         mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 874                 }
 875         }
 876
 877         return 0;
 878 }
 879
 880 #define LOAD_INT(x) ((x) >> FSHIFT)
 881 #define LOAD_FRAC(x) LOAD_INT(((x) & (FIXED_1-1)) * 100)
 882
 883 static int show_spu_loadavg(struct seq_file *s, void *private)
 884 {
 885         int a, b, c;
 886
 887         a = spu_avenrun[0] + (FIXED_1/200);
 888         b = spu_avenrun[1] + (FIXED_1/200);
 889         c = spu_avenrun[2] + (FIXED_1/200);
 890
 891         /*
 892          * Note that last_pid doesn't really make much sense for the
 893          * SPU loadavg (it even seems very odd on the CPU side..),
 894          * but we include it here to have a 100% compatible interface.
 895          */
 896         seq_printf(s, "%d.%02d %d.%02d %d.%02d %ld/%d %d\n",
 897                 LOAD_INT(a), LOAD_FRAC(a),
 898                 LOAD_INT(b), LOAD_FRAC(b),
 899                 LOAD_INT(c), LOAD_FRAC(c),
 900                 count_active_contexts(),
 901                 atomic_read(&nr_spu_contexts),
 902                 current->nsproxy->pid_ns->last_pid);
 903         return 0;
 904 }
 905
 906 static int spu_loadavg_open(struct inode *inode, struct file *file)
 907 {
 908         return single_open(file, show_spu_loadavg, NULL);
 909 }
 910
 911 static const struct file_operations spu_loadavg_fops = {
 912         .open           = spu_loadavg_open,
 913         .read           = seq_read,
 914         .llseek         = seq_lseek,
 915         .release        = single_release,
 916 };
 917
 918 int __init spu_sched_init(void)
 919 {
 920         struct proc_dir_entry *entry;
 921         int err = -ENOMEM, i;
 922
 923         spu_prio = kzalloc(sizeof(struct spu_prio_array), GFP_KERNEL);
 924         if (!spu_prio)
 925                 goto out;
 926
 927         for (i = 0; i < MAX_PRIO; i++) {
 928                 INIT_LIST_HEAD(&spu_prio->runq[i]);
 929                 __clear_bit(i, spu_prio->bitmap);
 930         }
 931         spin_lock_init(&spu_prio->runq_lock);
 932
 933         setup_timer(&spusched_timer, spusched_wake, 0);
 934
 935         spusched_task = kthread_run(spusched_thread, NULL, "spusched");
 936         if (IS_ERR(spusched_task)) {
 937                 err = PTR_ERR(spusched_task);
 938                 goto out_free_spu_prio;
 939         }
 940
 941         entry = create_proc_entry("spu_loadavg", 0, NULL);
 942         if (!entry)
 943                 goto out_stop_kthread;
 944         entry->proc_fops = &spu_loadavg_fops;
 945
 946         pr_debug("spusched: tick: %d, min ticks: %d, default ticks: %d\n",
 947                         SPUSCHED_TICK, MIN_SPU_TIMESLICE, DEF_SPU_TIMESLICE);
 948         return 0;
 949
 950  out_stop_kthread:
 951         kthread_stop(spusched_task);
 952  out_free_spu_prio:
 953         kfree(spu_prio);
 954  out:
 955         return err;
 956 }
 957
 958 void spu_sched_exit(void)
 959 {
 960         struct spu *spu;
 961         int node;
 962
 963         remove_proc_entry("spu_loadavg", NULL);
 964
 965         del_timer_sync(&spusched_timer);
 966         kthread_stop(spusched_task);
 967
 968         for (node = 0; node < MAX_NUMNODES; node++) {
 969                 mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 970                 list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus, cbe_list)
 971                         if (spu->alloc_state != SPU_FREE)
 972                                 spu->alloc_state = SPU_FREE;
 973                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 974         }
 975         kfree(spu_prio);
 976 }