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