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 void do_notify_spus_active(void)
 170 {
 171         int node;
 172
 173         /*
 174          * Wake up the active spu_contexts.
 175          *
 176          * When the awakened processes see their "notify_active" flag is set,
 177          * they will call spu_switch_notify();
 178          */
 179         for_each_online_node(node) {
 180                 struct spu *spu;
 181
 182                 mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 183                 list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus, cbe_list) {
 184                         if (spu->alloc_state != SPU_FREE) {
 185                                 struct spu_context *ctx = spu->ctx;
 186                                 set_bit(SPU_SCHED_NOTIFY_ACTIVE,
 187                                         &ctx->sched_flags);
 188                                 mb();
 189                                 wake_up_all(&ctx->stop_wq);
 190                         }
 191                 }
 192                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 193         }
 194 }
 195
 196 /**
 197  * spu_bind_context - bind spu context to physical spu
 198  * @spu:        physical spu to bind to
 199  * @ctx:        context to bind
 200  */
 201 static void spu_bind_context(struct spu *spu, struct spu_context *ctx)
 202 {
 203         pr_debug("%s: pid=%d SPU=%d NODE=%d\n", __FUNCTION__, current->pid,
 204                  spu->number, spu->node);
 205         spuctx_switch_state(ctx, SPU_UTIL_SYSTEM);
 206
 207         if (ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED)
 208                 atomic_inc(&cbe_spu_info[spu->node].reserved_spus);
 209
 210         ctx->stats.slb_flt_base = spu->stats.slb_flt;
 211         ctx->stats.class2_intr_base = spu->stats.class2_intr;
 212
 213         spu->ctx = ctx;
 214         spu->flags = 0;
 215         ctx->spu = spu;
 216         ctx->ops = &spu_hw_ops;
 217         spu->pid = current->pid;
 218         spu->tgid = current->tgid;
 219         spu_associate_mm(spu, ctx->owner);
 220         spu->ibox_callback = spufs_ibox_callback;
 221         spu->wbox_callback = spufs_wbox_callback;
 222         spu->stop_callback = spufs_stop_callback;
 223         spu->mfc_callback = spufs_mfc_callback;
 224         spu->dma_callback = spufs_dma_callback;
 225         mb();
 226         spu_unmap_mappings(ctx);
 227         spu_restore(&ctx->csa, spu);
 228         spu->timestamp = jiffies;
 229         spu_cpu_affinity_set(spu, raw_smp_processor_id());
 230         spu_switch_notify(spu, ctx);
 231         ctx->state = SPU_STATE_RUNNABLE;
 232
 233         spuctx_switch_state(ctx, SPU_UTIL_IDLE_LOADED);
 234 }
 235
 236 /*
 237  * Must be used with the list_mutex held.
 238  */
 239 static inline int sched_spu(struct spu *spu)
 240 {
 241         BUG_ON(!mutex_is_locked(&cbe_spu_info[spu->node].list_mutex));
 242
 243         return (!spu->ctx || !(spu->ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED));
 244 }
 245
 246 static void aff_merge_remaining_ctxs(struct spu_gang *gang)
 247 {
 248         struct spu_context *ctx;
 249
 250         list_for_each_entry(ctx, &gang->aff_list_head, aff_list) {
 251                 if (list_empty(&ctx->aff_list))
 252                         list_add(&ctx->aff_list, &gang->aff_list_head);
 253         }
 254         gang->aff_flags |= AFF_MERGED;
 255 }
 256
 257 static void aff_set_offsets(struct spu_gang *gang)
 258 {
 259         struct spu_context *ctx;
 260         int offset;
 261
 262         offset = -1;
 263         list_for_each_entry_reverse(ctx, &gang->aff_ref_ctx->aff_list,
 264                                                                 aff_list) {
 265                 if (&ctx->aff_list == &gang->aff_list_head)
 266                         break;
 267                 ctx->aff_offset = offset--;
 268         }
 269
 270         offset = 0;
 271         list_for_each_entry(ctx, gang->aff_ref_ctx->aff_list.prev, aff_list) {
 272                 if (&ctx->aff_list == &gang->aff_list_head)
 273                         break;
 274                 ctx->aff_offset = offset++;
 275         }
 276
 277         gang->aff_flags |= AFF_OFFSETS_SET;
 278 }
 279
 280 static struct spu *aff_ref_location(struct spu_context *ctx, int mem_aff,
 281                  int group_size, int lowest_offset)
 282 {
 283         struct spu *spu;
 284         int node, n;
 285
 286         /*
 287          * TODO: A better algorithm could be used to find a good spu to be
 288          *       used as reference location for the ctxs chain.
 289          */
 290         node = cpu_to_node(raw_smp_processor_id());
 291         for (n = 0; n < MAX_NUMNODES; n++, node++) {
 292                 node = (node < MAX_NUMNODES) ? node : 0;
 293                 if (!node_allowed(ctx, node))
 294                         continue;
 295                 mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 296                 list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus, cbe_list) {
 297                         if ((!mem_aff || spu->has_mem_affinity) &&
 298                                                         sched_spu(spu)) {
 299                                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 300                                 return spu;
 301                         }
 302                 }
 303                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 304         }
 305         return NULL;
 306 }
 307
 308 static void aff_set_ref_point_location(struct spu_gang *gang)
 309 {
 310         int mem_aff, gs, lowest_offset;
 311         struct spu_context *ctx;
 312         struct spu *tmp;
 313
 314         mem_aff = gang->aff_ref_ctx->flags & SPU_CREATE_AFFINITY_MEM;
 315         lowest_offset = 0;
 316         gs = 0;
 317
 318         list_for_each_entry(tmp, &gang->aff_list_head, aff_list)
 319                 gs++;
 320
 321         list_for_each_entry_reverse(ctx, &gang->aff_ref_ctx->aff_list,
 322                                                                 aff_list) {
 323                 if (&ctx->aff_list == &gang->aff_list_head)
 324                         break;
 325                 lowest_offset = ctx->aff_offset;
 326         }
 327
 328         gang->aff_ref_spu = aff_ref_location(gang->aff_ref_ctx, mem_aff, gs,
 329                                                         lowest_offset);
 330 }
 331
 332 static struct spu *ctx_location(struct spu *ref, int offset, int node)
 333 {
 334         struct spu *spu;
 335
 336         spu = NULL;
 337         if (offset >= 0) {
 338                 list_for_each_entry(spu, ref->aff_list.prev, aff_list) {
 339                         BUG_ON(spu->node != node);
 340                         if (offset == 0)
 341                                 break;
 342                         if (sched_spu(spu))
 343                                 offset--;
 344                 }
 345         } else {
 346                 list_for_each_entry_reverse(spu, ref->aff_list.next, aff_list) {
 347                         BUG_ON(spu->node != node);
 348                         if (offset == 0)
 349                                 break;
 350                         if (sched_spu(spu))
 351                                 offset++;
 352                 }
 353         }
 354
 355         return spu;
 356 }
 357
 358 /*
 359  * affinity_check is called each time a context is going to be scheduled.
 360  * It returns the spu ptr on which the context must run.
 361  */
 362 static int has_affinity(struct spu_context *ctx)
 363 {
 364         struct spu_gang *gang = ctx->gang;
 365
 366         if (list_empty(&ctx->aff_list))
 367                 return 0;
 368
 369         if (!gang->aff_ref_spu) {
 370                 if (!(gang->aff_flags & AFF_MERGED))
 371                         aff_merge_remaining_ctxs(gang);
 372                 if (!(gang->aff_flags & AFF_OFFSETS_SET))
 373                         aff_set_offsets(gang);
 374                 aff_set_ref_point_location(gang);
 375         }
 376
 377         return gang->aff_ref_spu != NULL;
 378 }
 379
 380 /**
 381  * spu_unbind_context - unbind spu context from physical spu
 382  * @spu:        physical spu to unbind from
 383  * @ctx:        context to unbind
 384  */
 385 static void spu_unbind_context(struct spu *spu, struct spu_context *ctx)
 386 {
 387         pr_debug("%s: unbind pid=%d SPU=%d NODE=%d\n", __FUNCTION__,
 388                  spu->pid, spu->number, spu->node);
 389         spuctx_switch_state(ctx, SPU_UTIL_SYSTEM);
 390
 391         if (spu->ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED)
 392                 atomic_dec(&cbe_spu_info[spu->node].reserved_spus);
 393
 394         if (ctx->gang){
 395                 mutex_lock(&ctx->gang->aff_mutex);
 396                 if (has_affinity(ctx)) {
 397                         if (atomic_dec_and_test(&ctx->gang->aff_sched_count))
 398                                 ctx->gang->aff_ref_spu = NULL;
 399                 }
 400                 mutex_unlock(&ctx->gang->aff_mutex);
 401         }
 402
 403         spu_switch_notify(spu, NULL);
 404         spu_unmap_mappings(ctx);
 405         spu_save(&ctx->csa, spu);
 406         spu->timestamp = jiffies;
 407         ctx->state = SPU_STATE_SAVED;
 408         spu->ibox_callback = NULL;
 409         spu->wbox_callback = NULL;
 410         spu->stop_callback = NULL;
 411         spu->mfc_callback = NULL;
 412         spu->dma_callback = NULL;
 413         spu_associate_mm(spu, NULL);
 414         spu->pid = 0;
 415         spu->tgid = 0;
 416         ctx->ops = &spu_backing_ops;
 417         spu->flags = 0;
 418         spu->ctx = NULL;
 419
 420         ctx->stats.slb_flt +=
 421                 (spu->stats.slb_flt - ctx->stats.slb_flt_base);
 422         ctx->stats.class2_intr +=
 423                 (spu->stats.class2_intr - ctx->stats.class2_intr_base);
 424
 425         /* This maps the underlying spu state to idle */
 426         spuctx_switch_state(ctx, SPU_UTIL_IDLE_LOADED);
 427         ctx->spu = NULL;
 428 }
 429
 430 /**
 431  * spu_add_to_rq - add a context to the runqueue
 432  * @ctx:       context to add
 433  */
 434 static void __spu_add_to_rq(struct spu_context *ctx)
 435 {
 436         /*
 437          * Unfortunately this code path can be called from multiple threads
 438          * on behalf of a single context due to the way the problem state
 439          * mmap support works.
 440          *
 441          * Fortunately we need to wake up all these threads at the same time
 442          * and can simply skip the runqueue addition for every but the first
 443          * thread getting into this codepath.
 444          *
 445          * It's still quite hacky, and long-term we should proxy all other
 446          * threads through the owner thread so that spu_run is in control
 447          * of all the scheduling activity for a given context.
 448          */
 449         if (list_empty(&ctx->rq)) {
 450                 list_add_tail(&ctx->rq, &spu_prio->runq[ctx->prio]);
 451                 set_bit(ctx->prio, spu_prio->bitmap);
 452                 if (!spu_prio->nr_waiting++)
 453                         __mod_timer(&spusched_timer, jiffies + SPUSCHED_TICK);
 454         }
 455 }
 456
 457 static void __spu_del_from_rq(struct spu_context *ctx)
 458 {
 459         int prio = ctx->prio;
 460
 461         if (!list_empty(&ctx->rq)) {
 462                 if (!--spu_prio->nr_waiting)
 463                         del_timer(&spusched_timer);
 464                 list_del_init(&ctx->rq);
 465
 466                 if (list_empty(&spu_prio->runq[prio]))
 467                         clear_bit(prio, spu_prio->bitmap);
 468         }
 469 }
 470
 471 static void spu_prio_wait(struct spu_context *ctx)
 472 {
 473         DEFINE_WAIT(wait);
 474
 475         spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
 476         prepare_to_wait_exclusive(&ctx->stop_wq, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
 477         if (!signal_pending(current)) {
 478                 __spu_add_to_rq(ctx);
 479                 spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
 480                 mutex_unlock(&ctx->state_mutex);
 481                 schedule();
 482                 mutex_lock(&ctx->state_mutex);
 483                 spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
 484                 __spu_del_from_rq(ctx);
 485         }
 486         spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
 487         __set_current_state(TASK_RUNNING);
 488         remove_wait_queue(&ctx->stop_wq, &wait);
 489 }
 490
 491 static struct spu *spu_get_idle(struct spu_context *ctx)
 492 {
 493         struct spu *spu, *aff_ref_spu;
 494         int node, n;
 495
 496         if (ctx->gang) {
 497                 mutex_lock(&ctx->gang->aff_mutex);
 498                 if (has_affinity(ctx)) {
 499                         aff_ref_spu = ctx->gang->aff_ref_spu;
 500                         atomic_inc(&ctx->gang->aff_sched_count);
 501                         mutex_unlock(&ctx->gang->aff_mutex);
 502                         node = aff_ref_spu->node;
 503
 504                         mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 505                         spu = ctx_location(aff_ref_spu, ctx->aff_offset, node);
 506                         if (spu && spu->alloc_state == SPU_FREE)
 507                                 goto found;
 508                         mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 509
 510                         mutex_lock(&ctx->gang->aff_mutex);
 511                         if (atomic_dec_and_test(&ctx->gang->aff_sched_count))
 512                                 ctx->gang->aff_ref_spu = NULL;
 513                         mutex_unlock(&ctx->gang->aff_mutex);
 514
 515                         return NULL;
 516                 }
 517                 mutex_unlock(&ctx->gang->aff_mutex);
 518         }
 519         node = cpu_to_node(raw_smp_processor_id());
 520         for (n = 0; n < MAX_NUMNODES; n++, node++) {
 521                 node = (node < MAX_NUMNODES) ? node : 0;
 522                 if (!node_allowed(ctx, node))
 523                         continue;
 524
 525                 mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 526                 list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus, cbe_list) {
 527                         if (spu->alloc_state == SPU_FREE)
 528                                 goto found;
 529                 }
 530                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 531         }
 532
 533         return NULL;
 534
 535  found:
 536         spu->alloc_state = SPU_USED;
 537         mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 538         pr_debug("Got SPU %d %d\n", spu->number, spu->node);
 539         spu_init_channels(spu);
 540         return spu;
 541 }
 542
 543 /**
 544  * find_victim - find a lower priority context to preempt
 545  * @ctx:        canidate context for running
 546  *
 547  * Returns the freed physical spu to run the new context on.
 548  */
 549 static struct spu *find_victim(struct spu_context *ctx)
 550 {
 551         struct spu_context *victim = NULL;
 552         struct spu *spu;
 553         int node, n;
 554
 555         /*
 556          * Look for a possible preemption candidate on the local node first.
 557          * If there is no candidate look at the other nodes.  This isn't
 558          * exactly fair, but so far the whole spu schedule tries to keep
 559          * a strong node affinity.  We might want to fine-tune this in
 560          * the future.
 561          */
 562  restart:
 563         node = cpu_to_node(raw_smp_processor_id());
 564         for (n = 0; n < MAX_NUMNODES; n++, node++) {
 565                 node = (node < MAX_NUMNODES) ? node : 0;
 566                 if (!node_allowed(ctx, node))
 567                         continue;
 568
 569                 mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 570                 list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus, cbe_list) {
 571                         struct spu_context *tmp = spu->ctx;
 572
 573                         if (tmp && tmp->prio > ctx->prio &&
 574                             (!victim || tmp->prio > victim->prio))
 575                                 victim = spu->ctx;
 576                 }
 577                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 578
 579                 if (victim) {
 580                         /*
 581                          * This nests ctx->state_mutex, but we always lock
 582                          * higher priority contexts before lower priority
 583                          * ones, so this is safe until we introduce
 584                          * priority inheritance schemes.
 585                          */
 586                         if (!mutex_trylock(&victim->state_mutex)) {
 587                                 victim = NULL;
 588                                 goto restart;
 589                         }
 590
 591                         spu = victim->spu;
 592                         if (!spu) {
 593                                 /*
 594                                  * This race can happen because we've dropped
 595                                  * the active list mutex.  No a problem, just
 596                                  * restart the search.
 597                                  */
 598                                 mutex_unlock(&victim->state_mutex);
 599                                 victim = NULL;
 600                                 goto restart;
 601                         }
 602
 603                         mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 604                         cbe_spu_info[node].nr_active--;
 605                         spu_unbind_context(spu, victim);
 606                         mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 607
 608                         victim->stats.invol_ctx_switch++;
 609                         spu->stats.invol_ctx_switch++;
 610                         mutex_unlock(&victim->state_mutex);
 611                         /*
 612                          * We need to break out of the wait loop in spu_run
 613                          * manually to ensure this context gets put on the
 614                          * runqueue again ASAP.
 615                          */
 616                         wake_up(&victim->stop_wq);
 617                         return spu;
 618                 }
 619         }
 620
 621         return NULL;
 622 }
 623
 624 /**
 625  * spu_activate - find a free spu for a context and execute it
 626  * @ctx:        spu context to schedule
 627  * @flags:      flags (currently ignored)
 628  *
 629  * Tries to find a free spu to run @ctx.  If no free spu is available
 630  * add the context to the runqueue so it gets woken up once an spu
 631  * is available.
 632  */
 633 int spu_activate(struct spu_context *ctx, unsigned long flags)
 634 {
 635         do {
 636                 struct spu *spu;
 637
 638                 /*
 639                  * If there are multiple threads waiting for a single context
 640                  * only one actually binds the context while the others will
 641                  * only be able to acquire the state_mutex once the context
 642                  * already is in runnable state.
 643                  */
 644                 if (ctx->spu)
 645                         return 0;
 646
 647                 spu = spu_get_idle(ctx);
 648                 /*
 649                  * If this is a realtime thread we try to get it running by
 650                  * preempting a lower priority thread.
 651                  */
 652                 if (!spu && rt_prio(ctx->prio))
 653                         spu = find_victim(ctx);
 654                 if (spu) {
 655                         int node = spu->node;
 656
 657                         mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 658                         spu_bind_context(spu, ctx);
 659                         cbe_spu_info[node].nr_active++;
 660                         mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 661                         return 0;
 662                 }
 663
 664                 spu_prio_wait(ctx);
 665         } while (!signal_pending(current));
 666
 667         return -ERESTARTSYS;
 668 }
 669
 670 /**
 671  * grab_runnable_context - try to find a runnable context
 672  *
 673  * Remove the highest priority context on the runqueue and return it
 674  * to the caller.  Returns %NULL if no runnable context was found.
 675  */
 676 static struct spu_context *grab_runnable_context(int prio, int node)
 677 {
 678         struct spu_context *ctx;
 679         int best;
 680
 681         spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
 682         best = find_first_bit(spu_prio->bitmap, prio);
 683         while (best < prio) {
 684                 struct list_head *rq = &spu_prio->runq[best];
 685
 686                 list_for_each_entry(ctx, rq, rq) {
 687                         /* XXX(hch): check for affinity here aswell */
 688                         if (__node_allowed(ctx, node)) {
 689                                 __spu_del_from_rq(ctx);
 690                                 goto found;
 691                         }
 692                 }
 693                 best++;
 694         }
 695         ctx = NULL;
 696  found:
 697         spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
 698         return ctx;
 699 }
 700
 701 static int __spu_deactivate(struct spu_context *ctx, int force, int max_prio)
 702 {
 703         struct spu *spu = ctx->spu;
 704         struct spu_context *new = NULL;
 705
 706         if (spu) {
 707                 new = grab_runnable_context(max_prio, spu->node);
 708                 if (new || force) {
 709                         int node = spu->node;
 710
 711                         mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 712                         spu_unbind_context(spu, ctx);
 713                         spu->alloc_state = SPU_FREE;
 714                         cbe_spu_info[node].nr_active--;
 715                         mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 716
 717                         ctx->stats.vol_ctx_switch++;
 718                         spu->stats.vol_ctx_switch++;
 719
 720                         if (new)
 721                                 wake_up(&new->stop_wq);
 722                 }
 723
 724         }
 725
 726         return new != NULL;
 727 }
 728
 729 /**
 730  * spu_deactivate - unbind a context from it's physical spu
 731  * @ctx:        spu context to unbind
 732  *
 733  * Unbind @ctx from the physical spu it is running on and schedule
 734  * the highest priority context to run on the freed physical spu.
 735  */
 736 void spu_deactivate(struct spu_context *ctx)
 737 {
 738         __spu_deactivate(ctx, 1, MAX_PRIO);
 739 }
 740
 741 /**
 742  * spu_yield -  yield a physical spu if others are waiting
 743  * @ctx:        spu context to yield
 744  *
 745  * Check if there is a higher priority context waiting and if yes
 746  * unbind @ctx from the physical spu and schedule the highest
 747  * priority context to run on the freed physical spu instead.
 748  */
 749 void spu_yield(struct spu_context *ctx)
 750 {
 751         if (!(ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED)) {
 752                 mutex_lock(&ctx->state_mutex);
 753                 __spu_deactivate(ctx, 0, MAX_PRIO);
 754                 mutex_unlock(&ctx->state_mutex);
 755         }
 756 }
 757
 758 static noinline void spusched_tick(struct spu_context *ctx)
 759 {
 760         if (ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED)
 761                 return;
 762         if (ctx->policy == SCHED_FIFO)
 763                 return;
 764
 765         if (--ctx->time_slice)
 766                 return;
 767
 768         /*
 769          * Unfortunately list_mutex ranks outside of state_mutex, so
 770          * we have to trylock here.  If we fail give the context another
 771          * tick and try again.
 772          */
 773         if (mutex_trylock(&ctx->state_mutex)) {
 774                 struct spu *spu = ctx->spu;
 775                 struct spu_context *new;
 776
 777                 new = grab_runnable_context(ctx->prio + 1, spu->node);
 778                 if (new) {
 779                         spu_unbind_context(spu, ctx);
 780                         ctx->stats.invol_ctx_switch++;
 781                         spu->stats.invol_ctx_switch++;
 782                         spu->alloc_state = SPU_FREE;
 783                         cbe_spu_info[spu->node].nr_active--;
 784                         wake_up(&new->stop_wq);
 785                         /*
 786                          * We need to break out of the wait loop in
 787                          * spu_run manually to ensure this context
 788                          * gets put on the runqueue again ASAP.
 789                          */
 790                         wake_up(&ctx->stop_wq);
 791                 }
 792                 spu_set_timeslice(ctx);
 793                 mutex_unlock(&ctx->state_mutex);
 794         } else {
 795                 ctx->time_slice++;
 796         }
 797 }
 798
 799 /**
 800  * count_active_contexts - count nr of active tasks
 801  *
 802  * Return the number of tasks currently running or waiting to run.
 803  *
 804  * Note that we don't take runq_lock / list_mutex here.  Reading
 805  * a single 32bit value is atomic on powerpc, and we don't care
 806  * about memory ordering issues here.
 807  */
 808 static unsigned long count_active_contexts(void)
 809 {
 810         int nr_active = 0, node;
 811
 812         for (node = 0; node < MAX_NUMNODES; node++)
 813                 nr_active += cbe_spu_info[node].nr_active;
 814         nr_active += spu_prio->nr_waiting;
 815
 816         return nr_active;
 817 }
 818
 819 /**
 820  * spu_calc_load - given tick count, update the avenrun load estimates.
 821  * @tick:       tick count
 822  *
 823  * No locking against reading these values from userspace, as for
 824  * the CPU loadavg code.
 825  */
 826 static void spu_calc_load(unsigned long ticks)
 827 {
 828         unsigned long active_tasks; /* fixed-point */
 829         static int count = LOAD_FREQ;
 830
 831         count -= ticks;
 832
 833         if (unlikely(count < 0)) {
 834                 active_tasks = count_active_contexts() * FIXED_1;
 835                 do {
 836                         CALC_LOAD(spu_avenrun[0], EXP_1, active_tasks);
 837                         CALC_LOAD(spu_avenrun[1], EXP_5, active_tasks);
 838                         CALC_LOAD(spu_avenrun[2], EXP_15, active_tasks);
 839                         count += LOAD_FREQ;
 840                 } while (count < 0);
 841         }
 842 }
 843
 844 static void spusched_wake(unsigned long data)
 845 {
 846         mod_timer(&spusched_timer, jiffies + SPUSCHED_TICK);
 847         wake_up_process(spusched_task);
 848         spu_calc_load(SPUSCHED_TICK);
 849 }
 850
 851 static int spusched_thread(void *unused)
 852 {
 853         struct spu *spu;
 854         int node;
 855
 856         while (!kthread_should_stop()) {
 857                 set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);
 858                 schedule();
 859                 for (node = 0; node < MAX_NUMNODES; node++) {
 860                         mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 861                         list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus, cbe_list)
 862                                 if (spu->ctx)
 863                                         spusched_tick(spu->ctx);
 864                         mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 865                 }
 866         }
 867
 868         return 0;
 869 }
 870
 871 #define LOAD_INT(x) ((x) >> FSHIFT)
 872 #define LOAD_FRAC(x) LOAD_INT(((x) & (FIXED_1-1)) * 100)
 873
 874 static int show_spu_loadavg(struct seq_file *s, void *private)
 875 {
 876         int a, b, c;
 877
 878         a = spu_avenrun[0] + (FIXED_1/200);
 879         b = spu_avenrun[1] + (FIXED_1/200);
 880         c = spu_avenrun[2] + (FIXED_1/200);
 881
 882         /*
 883          * Note that last_pid doesn't really make much sense for the
 884          * SPU loadavg (it even seems very odd on the CPU side..),
 885          * but we include it here to have a 100% compatible interface.
 886          */
 887         seq_printf(s, "%d.%02d %d.%02d %d.%02d %ld/%d %d\n",
 888                 LOAD_INT(a), LOAD_FRAC(a),
 889                 LOAD_INT(b), LOAD_FRAC(b),
 890                 LOAD_INT(c), LOAD_FRAC(c),
 891                 count_active_contexts(),
 892                 atomic_read(&nr_spu_contexts),
 893                 current->nsproxy->pid_ns->last_pid);
 894         return 0;
 895 }
 896
 897 static int spu_loadavg_open(struct inode *inode, struct file *file)
 898 {
 899         return single_open(file, show_spu_loadavg, NULL);
 900 }
 901
 902 static const struct file_operations spu_loadavg_fops = {
 903         .open           = spu_loadavg_open,
 904         .read           = seq_read,
 905         .llseek         = seq_lseek,
 906         .release        = single_release,
 907 };
 908
 909 int __init spu_sched_init(void)
 910 {
 911         struct proc_dir_entry *entry;
 912         int err = -ENOMEM, i;
 913
 914         spu_prio = kzalloc(sizeof(struct spu_prio_array), GFP_KERNEL);
 915         if (!spu_prio)
 916                 goto out;
 917
 918         for (i = 0; i < MAX_PRIO; i++) {
 919                 INIT_LIST_HEAD(&spu_prio->runq[i]);
 920                 __clear_bit(i, spu_prio->bitmap);
 921         }
 922         spin_lock_init(&spu_prio->runq_lock);
 923
 924         setup_timer(&spusched_timer, spusched_wake, 0);
 925
 926         spusched_task = kthread_run(spusched_thread, NULL, "spusched");
 927         if (IS_ERR(spusched_task)) {
 928                 err = PTR_ERR(spusched_task);
 929                 goto out_free_spu_prio;
 930         }
 931
 932         entry = create_proc_entry("spu_loadavg", 0, NULL);
 933         if (!entry)
 934                 goto out_stop_kthread;
 935         entry->proc_fops = &spu_loadavg_fops;
 936
 937         pr_debug("spusched: tick: %d, min ticks: %d, default ticks: %d\n",
 938                         SPUSCHED_TICK, MIN_SPU_TIMESLICE, DEF_SPU_TIMESLICE);
 939         return 0;
 940
 941  out_stop_kthread:
 942         kthread_stop(spusched_task);
 943  out_free_spu_prio:
 944         kfree(spu_prio);
 945  out:
 946         return err;
 947 }
 948
 949 void spu_sched_exit(void)
 950 {
 951         struct spu *spu;
 952         int node;
 953
 954         remove_proc_entry("spu_loadavg", NULL);
 955
 956         del_timer_sync(&spusched_timer);
 957         kthread_stop(spusched_task);
 958
 959         for (node = 0; node < MAX_NUMNODES; node++) {
 960                 mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 961                 list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus, cbe_list)
 962                         if (spu->alloc_state != SPU_FREE)
 963                                 spu->alloc_state = SPU_FREE;
 964                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 965         }
 966         kfree(spu_prio);
 967 }