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/slab.h>
  31 #include <linux/completion.h>
  32 #include <linux/vmalloc.h>
  33 #include <linux/smp.h>
  34 #include <linux/stddef.h>
  35 #include <linux/unistd.h>
  36 #include <linux/numa.h>
  37 #include <linux/mutex.h>
  38 #include <linux/notifier.h>
  39 #include <linux/kthread.h>
  40 #include <linux/pid_namespace.h>
  41 #include <linux/proc_fs.h>
  42 #include <linux/seq_file.h>
  43
  44 #include <asm/io.h>
  45 #include <asm/mmu_context.h>
  46 #include <asm/spu.h>
  47 #include <asm/spu_csa.h>
  48 #include <asm/spu_priv1.h>
  49 #include "spufs.h"
  50 #define CREATE_TRACE_POINTS
  51 #include "sputrace.h"
  52
  53 struct spu_prio_array {
  54         DECLARE_BITMAP(bitmap, MAX_PRIO);
  55         struct list_head runq[MAX_PRIO];
  56         spinlock_t runq_lock;
  57         int nr_waiting;
  58 };
  59
  60 static unsigned long spu_avenrun[3];
  61 static struct spu_prio_array *spu_prio;
  62 static struct task_struct *spusched_task;
  63 static struct timer_list spusched_timer;
  64 static struct timer_list spuloadavg_timer;
  65
  66 /*
  67  * Priority of a normal, non-rt, non-niced'd process (aka nice level 0).
  68  */
  69 #define NORMAL_PRIO             120
  70
  71 /*
  72  * Frequency of the spu scheduler tick.  By default we do one SPU scheduler
  73  * tick for every 10 CPU scheduler ticks.
  74  */
  75 #define SPUSCHED_TICK           (10)
  76
  77 /*
  78  * These are the 'tuning knobs' of the scheduler:
  79  *
  80  * Minimum timeslice is 5 msecs (or 1 spu scheduler tick, whichever is
  81  * larger), default timeslice is 100 msecs, maximum timeslice is 800 msecs.
  82  */
  83 #define MIN_SPU_TIMESLICE       max(5 * HZ / (1000 * SPUSCHED_TICK), 1)
  84 #define DEF_SPU_TIMESLICE       (100 * HZ / (1000 * SPUSCHED_TICK))
  85
  86 #define MAX_USER_PRIO           (MAX_PRIO - MAX_RT_PRIO)
  87 #define SCALE_PRIO(x, prio) \
  88         max(x * (MAX_PRIO - prio) / (MAX_USER_PRIO / 2), MIN_SPU_TIMESLICE)
  89
  90 /*
  91  * scale user-nice values [ -20 ... 0 ... 19 ] to time slice values:
  92  * [800ms ... 100ms ... 5ms]
  93  *
  94  * The higher a thread's priority, the bigger timeslices
  95  * it gets during one round of execution. But even the lowest
  96  * priority thread gets MIN_TIMESLICE worth of execution time.
  97  */
  98 void spu_set_timeslice(struct spu_context *ctx)
  99 {
 100         if (ctx->prio < NORMAL_PRIO)
 101                 ctx->time_slice = SCALE_PRIO(DEF_SPU_TIMESLICE * 4, ctx->prio);
 102         else
 103                 ctx->time_slice = SCALE_PRIO(DEF_SPU_TIMESLICE, ctx->prio);
 104 }
 105
 106 /*
 107  * Update scheduling information from the owning thread.
 108  */
 109 void __spu_update_sched_info(struct spu_context *ctx)
 110 {
 111         /*
 112          * assert that the context is not on the runqueue, so it is safe
 113          * to change its scheduling parameters.
 114          */
 115         BUG_ON(!list_empty(&ctx->rq));
 116
 117         /*
 118          * 32-Bit assignments are atomic on powerpc, and we don't care about
 119          * memory ordering here because retrieving the controlling thread is
 120          * per definition racy.
 121          */
 122         ctx->tid = current->pid;
 123
 124         /*
 125          * We do our own priority calculations, so we normally want
 126          * ->static_prio to start with. Unfortunately this field
 127          * contains junk for threads with a realtime scheduling
 128          * policy so we have to look at ->prio in this case.
 129          */
 130         if (rt_prio(current->prio))
 131                 ctx->prio = current->prio;
 132         else
 133                 ctx->prio = current->static_prio;
 134         ctx->policy = current->policy;
 135
 136         /*
 137          * TO DO: the context may be loaded, so we may need to activate
 138          * it again on a different node. But it shouldn't hurt anything
 139          * to update its parameters, because we know that the scheduler
 140          * is not actively looking at this field, since it is not on the
 141          * runqueue. The context will be rescheduled on the proper node
 142          * if it is timesliced or preempted.
 143          */
 144         ctx->cpus_allowed = current->cpus_allowed;
 145
 146         /* Save the current cpu id for spu interrupt routing. */
 147         ctx->last_ran = raw_smp_processor_id();
 148 }
 149
 150 void spu_update_sched_info(struct spu_context *ctx)
 151 {
 152         int node;
 153
 154         if (ctx->state == SPU_STATE_RUNNABLE) {
 155                 node = ctx->spu->node;
 156
 157                 /*
 158                  * Take list_mutex to sync with find_victim().
 159                  */
 160                 mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 161                 __spu_update_sched_info(ctx);
 162                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 163         } else {
 164                 __spu_update_sched_info(ctx);
 165         }
 166 }
 167
 168 static int __node_allowed(struct spu_context *ctx, int node)
 169 {
 170         if (nr_cpus_node(node)) {
 171                 const struct cpumask *mask = cpumask_of_node(node);
 172
 173                 if (cpumask_intersects(mask, &ctx->cpus_allowed))
 174                         return 1;
 175         }
 176
 177         return 0;
 178 }
 179
 180 static int node_allowed(struct spu_context *ctx, int node)
 181 {
 182         int rval;
 183
 184         spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
 185         rval = __node_allowed(ctx, node);
 186         spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
 187
 188         return rval;
 189 }
 190
 191 void do_notify_spus_active(void)
 192 {
 193         int node;
 194
 195         /*
 196          * Wake up the active spu_contexts.
 197          *
 198          * When the awakened processes see their "notify_active" flag is set,
 199          * they will call spu_switch_notify().
 200          */
 201         for_each_online_node(node) {
 202                 struct spu *spu;
 203
 204                 mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 205                 list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus, cbe_list) {
 206                         if (spu->alloc_state != SPU_FREE) {
 207                                 struct spu_context *ctx = spu->ctx;
 208                                 set_bit(SPU_SCHED_NOTIFY_ACTIVE,
 209                                         &ctx->sched_flags);
 210                                 mb();
 211                                 wake_up_all(&ctx->stop_wq);
 212                         }
 213                 }
 214                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 215         }
 216 }
 217
 218 /**
 219  * spu_bind_context - bind spu context to physical spu
 220  * @spu:        physical spu to bind to
 221  * @ctx:        context to bind
 222  */
 223 static void spu_bind_context(struct spu *spu, struct spu_context *ctx)
 224 {
 225         spu_context_trace(spu_bind_context__enter, ctx, spu);
 226
 227         spuctx_switch_state(ctx, SPU_UTIL_SYSTEM);
 228
 229         if (ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED)
 230                 atomic_inc(&cbe_spu_info[spu->node].reserved_spus);
 231
 232         ctx->stats.slb_flt_base = spu->stats.slb_flt;
 233         ctx->stats.class2_intr_base = spu->stats.class2_intr;
 234
 235         spu_associate_mm(spu, ctx->owner);
 236
 237         spin_lock_irq(&spu->register_lock);
 238         spu->ctx = ctx;
 239         spu->flags = 0;
 240         ctx->spu = spu;
 241         ctx->ops = &spu_hw_ops;
 242         spu->pid = current->pid;
 243         spu->tgid = current->tgid;
 244         spu->ibox_callback = spufs_ibox_callback;
 245         spu->wbox_callback = spufs_wbox_callback;
 246         spu->stop_callback = spufs_stop_callback;
 247         spu->mfc_callback = spufs_mfc_callback;
 248         spin_unlock_irq(&spu->register_lock);
 249
 250         spu_unmap_mappings(ctx);
 251
 252         spu_switch_log_notify(spu, ctx, SWITCH_LOG_START, 0);
 253         spu_restore(&ctx->csa, spu);
 254         spu->timestamp = jiffies;
 255         spu_switch_notify(spu, ctx);
 256         ctx->state = SPU_STATE_RUNNABLE;
 257
 258         spuctx_switch_state(ctx, SPU_UTIL_USER);
 259 }
 260
 261 /*
 262  * Must be used with the list_mutex held.
 263  */
 264 static inline int sched_spu(struct spu *spu)
 265 {
 266         BUG_ON(!mutex_is_locked(&cbe_spu_info[spu->node].list_mutex));
 267
 268         return (!spu->ctx || !(spu->ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED));
 269 }
 270
 271 static void aff_merge_remaining_ctxs(struct spu_gang *gang)
 272 {
 273         struct spu_context *ctx;
 274
 275         list_for_each_entry(ctx, &gang->aff_list_head, aff_list) {
 276                 if (list_empty(&ctx->aff_list))
 277                         list_add(&ctx->aff_list, &gang->aff_list_head);
 278         }
 279         gang->aff_flags |= AFF_MERGED;
 280 }
 281
 282 static void aff_set_offsets(struct spu_gang *gang)
 283 {
 284         struct spu_context *ctx;
 285         int offset;
 286
 287         offset = -1;
 288         list_for_each_entry_reverse(ctx, &gang->aff_ref_ctx->aff_list,
 289                                                                 aff_list) {
 290                 if (&ctx->aff_list == &gang->aff_list_head)
 291                         break;
 292                 ctx->aff_offset = offset--;
 293         }
 294
 295         offset = 0;
 296         list_for_each_entry(ctx, gang->aff_ref_ctx->aff_list.prev, aff_list) {
 297                 if (&ctx->aff_list == &gang->aff_list_head)
 298                         break;
 299                 ctx->aff_offset = offset++;
 300         }
 301
 302         gang->aff_flags |= AFF_OFFSETS_SET;
 303 }
 304
 305 static struct spu *aff_ref_location(struct spu_context *ctx, int mem_aff,
 306                  int group_size, int lowest_offset)
 307 {
 308         struct spu *spu;
 309         int node, n;
 310
 311         /*
 312          * TODO: A better algorithm could be used to find a good spu to be
 313          *       used as reference location for the ctxs chain.
 314          */
 315         node = cpu_to_node(raw_smp_processor_id());
 316         for (n = 0; n < MAX_NUMNODES; n++, node++) {
 317                 /*
 318                  * "available_spus" counts how many spus are not potentially
 319                  * going to be used by other affinity gangs whose reference
 320                  * context is already in place. Although this code seeks to
 321                  * avoid having affinity gangs with a summed amount of
 322                  * contexts bigger than the amount of spus in the node,
 323                  * this may happen sporadically. In this case, available_spus
 324                  * becomes negative, which is harmless.
 325                  */
 326                 int available_spus;
 327
 328                 node = (node < MAX_NUMNODES) ? node : 0;
 329                 if (!node_allowed(ctx, node))
 330                         continue;
 331
 332                 available_spus = 0;
 333                 mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 334                 list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus, cbe_list) {
 335                         if (spu->ctx && spu->ctx->gang && !spu->ctx->aff_offset
 336                                         && spu->ctx->gang->aff_ref_spu)
 337                                 available_spus -= spu->ctx->gang->contexts;
 338                         available_spus++;
 339                 }
 340                 if (available_spus < ctx->gang->contexts) {
 341                         mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 342                         continue;
 343                 }
 344
 345                 list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus, cbe_list) {
 346                         if ((!mem_aff || spu->has_mem_affinity) &&
 347                                                         sched_spu(spu)) {
 348                                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 349                                 return spu;
 350                         }
 351                 }
 352                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 353         }
 354         return NULL;
 355 }
 356
 357 static void aff_set_ref_point_location(struct spu_gang *gang)
 358 {
 359         int mem_aff, gs, lowest_offset;
 360         struct spu_context *ctx;
 361         struct spu *tmp;
 362
 363         mem_aff = gang->aff_ref_ctx->flags & SPU_CREATE_AFFINITY_MEM;
 364         lowest_offset = 0;
 365         gs = 0;
 366
 367         list_for_each_entry(tmp, &gang->aff_list_head, aff_list)
 368                 gs++;
 369
 370         list_for_each_entry_reverse(ctx, &gang->aff_ref_ctx->aff_list,
 371                                                                 aff_list) {
 372                 if (&ctx->aff_list == &gang->aff_list_head)
 373                         break;
 374                 lowest_offset = ctx->aff_offset;
 375         }
 376
 377         gang->aff_ref_spu = aff_ref_location(gang->aff_ref_ctx, mem_aff, gs,
 378                                                         lowest_offset);
 379 }
 380
 381 static struct spu *ctx_location(struct spu *ref, int offset, int node)
 382 {
 383         struct spu *spu;
 384
 385         spu = NULL;
 386         if (offset >= 0) {
 387                 list_for_each_entry(spu, ref->aff_list.prev, aff_list) {
 388                         BUG_ON(spu->node != node);
 389                         if (offset == 0)
 390                                 break;
 391                         if (sched_spu(spu))
 392                                 offset--;
 393                 }
 394         } else {
 395                 list_for_each_entry_reverse(spu, ref->aff_list.next, aff_list) {
 396                         BUG_ON(spu->node != node);
 397                         if (offset == 0)
 398                                 break;
 399                         if (sched_spu(spu))
 400                                 offset++;
 401                 }
 402         }
 403
 404         return spu;
 405 }
 406
 407 /*
 408  * affinity_check is called each time a context is going to be scheduled.
 409  * It returns the spu ptr on which the context must run.
 410  */
 411 static int has_affinity(struct spu_context *ctx)
 412 {
 413         struct spu_gang *gang = ctx->gang;
 414
 415         if (list_empty(&ctx->aff_list))
 416                 return 0;
 417
 418         if (atomic_read(&ctx->gang->aff_sched_count) == 0)
 419                 ctx->gang->aff_ref_spu = NULL;
 420
 421         if (!gang->aff_ref_spu) {
 422                 if (!(gang->aff_flags & AFF_MERGED))
 423                         aff_merge_remaining_ctxs(gang);
 424                 if (!(gang->aff_flags & AFF_OFFSETS_SET))
 425                         aff_set_offsets(gang);
 426                 aff_set_ref_point_location(gang);
 427         }
 428
 429         return gang->aff_ref_spu != NULL;
 430 }
 431
 432 /**
 433  * spu_unbind_context - unbind spu context from physical spu
 434  * @spu:        physical spu to unbind from
 435  * @ctx:        context to unbind
 436  */
 437 static void spu_unbind_context(struct spu *spu, struct spu_context *ctx)
 438 {
 439         u32 status;
 440
 441         spu_context_trace(spu_unbind_context__enter, ctx, spu);
 442
 443         spuctx_switch_state(ctx, SPU_UTIL_SYSTEM);
 444
 445         if (spu->ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED)
 446                 atomic_dec(&cbe_spu_info[spu->node].reserved_spus);
 447
 448         if (ctx->gang)
 449                 /*
 450                  * If ctx->gang->aff_sched_count is positive, SPU affinity is
 451                  * being considered in this gang. Using atomic_dec_if_positive
 452                  * allow us to skip an explicit check for affinity in this gang
 453                  */
 454                 atomic_dec_if_positive(&ctx->gang->aff_sched_count);
 455
 456         spu_switch_notify(spu, NULL);
 457         spu_unmap_mappings(ctx);
 458         spu_save(&ctx->csa, spu);
 459         spu_switch_log_notify(spu, ctx, SWITCH_LOG_STOP, 0);
 460
 461         spin_lock_irq(&spu->register_lock);
 462         spu->timestamp = jiffies;
 463         ctx->state = SPU_STATE_SAVED;
 464         spu->ibox_callback = NULL;
 465         spu->wbox_callback = NULL;
 466         spu->stop_callback = NULL;
 467         spu->mfc_callback = NULL;
 468         spu->pid = 0;
 469         spu->tgid = 0;
 470         ctx->ops = &spu_backing_ops;
 471         spu->flags = 0;
 472         spu->ctx = NULL;
 473         spin_unlock_irq(&spu->register_lock);
 474
 475         spu_associate_mm(spu, NULL);
 476
 477         ctx->stats.slb_flt +=
 478                 (spu->stats.slb_flt - ctx->stats.slb_flt_base);
 479         ctx->stats.class2_intr +=
 480                 (spu->stats.class2_intr - ctx->stats.class2_intr_base);
 481
 482         /* This maps the underlying spu state to idle */
 483         spuctx_switch_state(ctx, SPU_UTIL_IDLE_LOADED);
 484         ctx->spu = NULL;
 485
 486         if (spu_stopped(ctx, &status))
 487                 wake_up_all(&ctx->stop_wq);
 488 }
 489
 490 /**
 491  * spu_add_to_rq - add a context to the runqueue
 492  * @ctx:       context to add
 493  */
 494 static void __spu_add_to_rq(struct spu_context *ctx)
 495 {
 496         /*
 497          * Unfortunately this code path can be called from multiple threads
 498          * on behalf of a single context due to the way the problem state
 499          * mmap support works.
 500          *
 501          * Fortunately we need to wake up all these threads at the same time
 502          * and can simply skip the runqueue addition for every but the first
 503          * thread getting into this codepath.
 504          *
 505          * It's still quite hacky, and long-term we should proxy all other
 506          * threads through the owner thread so that spu_run is in control
 507          * of all the scheduling activity for a given context.
 508          */
 509         if (list_empty(&ctx->rq)) {
 510                 list_add_tail(&ctx->rq, &spu_prio->runq[ctx->prio]);
 511                 set_bit(ctx->prio, spu_prio->bitmap);
 512                 if (!spu_prio->nr_waiting++)
 513                         mod_timer(&spusched_timer, jiffies + SPUSCHED_TICK);
 514         }
 515 }
 516
 517 static void spu_add_to_rq(struct spu_context *ctx)
 518 {
 519         spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
 520         __spu_add_to_rq(ctx);
 521         spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
 522 }
 523
 524 static void __spu_del_from_rq(struct spu_context *ctx)
 525 {
 526         int prio = ctx->prio;
 527
 528         if (!list_empty(&ctx->rq)) {
 529                 if (!--spu_prio->nr_waiting)
 530                         del_timer(&spusched_timer);
 531                 list_del_init(&ctx->rq);
 532
 533                 if (list_empty(&spu_prio->runq[prio]))
 534                         clear_bit(prio, spu_prio->bitmap);
 535         }
 536 }
 537
 538 void spu_del_from_rq(struct spu_context *ctx)
 539 {
 540         spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
 541         __spu_del_from_rq(ctx);
 542         spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
 543 }
 544
 545 static void spu_prio_wait(struct spu_context *ctx)
 546 {
 547         DEFINE_WAIT(wait);
 548
 549         /*
 550          * The caller must explicitly wait for a context to be loaded
 551          * if the nosched flag is set.  If NOSCHED is not set, the caller
 552          * queues the context and waits for an spu event or error.
 553          */
 554         BUG_ON(!(ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED));
 555
 556         spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
 557         prepare_to_wait_exclusive(&ctx->stop_wq, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
 558         if (!signal_pending(current)) {
 559                 __spu_add_to_rq(ctx);
 560                 spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
 561                 mutex_unlock(&ctx->state_mutex);
 562                 schedule();
 563                 mutex_lock(&ctx->state_mutex);
 564                 spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
 565                 __spu_del_from_rq(ctx);
 566         }
 567         spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
 568         __set_current_state(TASK_RUNNING);
 569         remove_wait_queue(&ctx->stop_wq, &wait);
 570 }
 571
 572 static struct spu *spu_get_idle(struct spu_context *ctx)
 573 {
 574         struct spu *spu, *aff_ref_spu;
 575         int node, n;
 576
 577         spu_context_nospu_trace(spu_get_idle__enter, ctx);
 578
 579         if (ctx->gang) {
 580                 mutex_lock(&ctx->gang->aff_mutex);
 581                 if (has_affinity(ctx)) {
 582                         aff_ref_spu = ctx->gang->aff_ref_spu;
 583                         atomic_inc(&ctx->gang->aff_sched_count);
 584                         mutex_unlock(&ctx->gang->aff_mutex);
 585                         node = aff_ref_spu->node;
 586
 587                         mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 588                         spu = ctx_location(aff_ref_spu, ctx->aff_offset, node);
 589                         if (spu && spu->alloc_state == SPU_FREE)
 590                                 goto found;
 591                         mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 592
 593                         atomic_dec(&ctx->gang->aff_sched_count);
 594                         goto not_found;
 595                 }
 596                 mutex_unlock(&ctx->gang->aff_mutex);
 597         }
 598         node = cpu_to_node(raw_smp_processor_id());
 599         for (n = 0; n < MAX_NUMNODES; n++, node++) {
 600                 node = (node < MAX_NUMNODES) ? node : 0;
 601                 if (!node_allowed(ctx, node))
 602                         continue;
 603
 604                 mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 605                 list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus, cbe_list) {
 606                         if (spu->alloc_state == SPU_FREE)
 607                                 goto found;
 608                 }
 609                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 610         }
 611
 612  not_found:
 613         spu_context_nospu_trace(spu_get_idle__not_found, ctx);
 614         return NULL;
 615
 616  found:
 617         spu->alloc_state = SPU_USED;
 618         mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 619         spu_context_trace(spu_get_idle__found, ctx, spu);
 620         spu_init_channels(spu);
 621         return spu;
 622 }
 623
 624 /**
 625  * find_victim - find a lower priority context to preempt
 626  * @ctx:        canidate context for running
 627  *
 628  * Returns the freed physical spu to run the new context on.
 629  */
 630 static struct spu *find_victim(struct spu_context *ctx)
 631 {
 632         struct spu_context *victim = NULL;
 633         struct spu *spu;
 634         int node, n;
 635
 636         spu_context_nospu_trace(spu_find_victim__enter, ctx);
 637
 638         /*
 639          * Look for a possible preemption candidate on the local node first.
 640          * If there is no candidate look at the other nodes.  This isn't
 641          * exactly fair, but so far the whole spu scheduler tries to keep
 642          * a strong node affinity.  We might want to fine-tune this in
 643          * the future.
 644          */
 645  restart:
 646         node = cpu_to_node(raw_smp_processor_id());
 647         for (n = 0; n < MAX_NUMNODES; n++, node++) {
 648                 node = (node < MAX_NUMNODES) ? node : 0;
 649                 if (!node_allowed(ctx, node))
 650                         continue;
 651
 652                 mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 653                 list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus, cbe_list) {
 654                         struct spu_context *tmp = spu->ctx;
 655
 656                         if (tmp && tmp->prio > ctx->prio &&
 657                             !(tmp->flags & SPU_CREATE_NOSCHED) &&
 658                             (!victim || tmp->prio > victim->prio)) {
 659                                 victim = spu->ctx;
 660                         }
 661                 }
 662                 if (victim)
 663                         get_spu_context(victim);
 664                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 665
 666                 if (victim) {
 667                         /*
 668                          * This nests ctx->state_mutex, but we always lock
 669                          * higher priority contexts before lower priority
 670                          * ones, so this is safe until we introduce
 671                          * priority inheritance schemes.
 672                          *
 673                          * XXX if the highest priority context is locked,
 674                          * this can loop a long time.  Might be better to
 675                          * look at another context or give up after X retries.
 676                          */
 677                         if (!mutex_trylock(&victim->state_mutex)) {
 678                                 put_spu_context(victim);
 679                                 victim = NULL;
 680                                 goto restart;
 681                         }
 682
 683                         spu = victim->spu;
 684                         if (!spu || victim->prio <= ctx->prio) {
 685                                 /*
 686                                  * This race can happen because we've dropped
 687                                  * the active list mutex.  Not a problem, just
 688                                  * restart the search.
 689                                  */
 690                                 mutex_unlock(&victim->state_mutex);
 691                                 put_spu_context(victim);
 692                                 victim = NULL;
 693                                 goto restart;
 694                         }
 695
 696                         spu_context_trace(__spu_deactivate__unload, ctx, spu);
 697
 698                         mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 699                         cbe_spu_info[node].nr_active--;
 700                         spu_unbind_context(spu, victim);
 701                         mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 702
 703                         victim->stats.invol_ctx_switch++;
 704                         spu->stats.invol_ctx_switch++;
 705                         if (test_bit(SPU_SCHED_SPU_RUN, &victim->sched_flags))
 706                                 spu_add_to_rq(victim);
 707
 708                         mutex_unlock(&victim->state_mutex);
 709                         put_spu_context(victim);
 710
 711                         return spu;
 712                 }
 713         }
 714
 715         return NULL;
 716 }
 717
 718 static void __spu_schedule(struct spu *spu, struct spu_context *ctx)
 719 {
 720         int node = spu->node;
 721         int success = 0;
 722
 723         spu_set_timeslice(ctx);
 724
 725         mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 726         if (spu->ctx == NULL) {
 727                 spu_bind_context(spu, ctx);
 728                 cbe_spu_info[node].nr_active++;
 729                 spu->alloc_state = SPU_USED;
 730                 success = 1;
 731         }
 732         mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 733
 734         if (success)
 735                 wake_up_all(&ctx->run_wq);
 736         else
 737                 spu_add_to_rq(ctx);
 738 }
 739
 740 static void spu_schedule(struct spu *spu, struct spu_context *ctx)
 741 {
 742         /* not a candidate for interruptible because it's called either
 743            from the scheduler thread or from spu_deactivate */
 744         mutex_lock(&ctx->state_mutex);
 745         if (ctx->state == SPU_STATE_SAVED)
 746                 __spu_schedule(spu, ctx);
 747         spu_release(ctx);
 748 }
 749
 750 /**
 751  * spu_unschedule - remove a context from a spu, and possibly release it.
 752  * @spu:        The SPU to unschedule from
 753  * @ctx:        The context currently scheduled on the SPU
 754  * @free_spu    Whether to free the SPU for other contexts
 755  *
 756  * Unbinds the context @ctx from the SPU @spu. If @free_spu is non-zero, the
 757  * SPU is made available for other contexts (ie, may be returned by
 758  * spu_get_idle). If this is zero, the caller is expected to schedule another
 759  * context to this spu.
 760  *
 761  * Should be called with ctx->state_mutex held.
 762  */
 763 static void spu_unschedule(struct spu *spu, struct spu_context *ctx,
 764                 int free_spu)
 765 {
 766         int node = spu->node;
 767
 768         mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 769         cbe_spu_info[node].nr_active--;
 770         if (free_spu)
 771                 spu->alloc_state = SPU_FREE;
 772         spu_unbind_context(spu, ctx);
 773         ctx->stats.invol_ctx_switch++;
 774         spu->stats.invol_ctx_switch++;
 775         mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 776 }
 777
 778 /**
 779  * spu_activate - find a free spu for a context and execute it
 780  * @ctx:        spu context to schedule
 781  * @flags:      flags (currently ignored)
 782  *
 783  * Tries to find a free spu to run @ctx.  If no free spu is available
 784  * add the context to the runqueue so it gets woken up once an spu
 785  * is available.
 786  */
 787 int spu_activate(struct spu_context *ctx, unsigned long flags)
 788 {
 789         struct spu *spu;
 790
 791         /*
 792          * If there are multiple threads waiting for a single context
 793          * only one actually binds the context while the others will
 794          * only be able to acquire the state_mutex once the context
 795          * already is in runnable state.
 796          */
 797         if (ctx->spu)
 798                 return 0;
 799
 800 spu_activate_top:
 801         if (signal_pending(current))
 802                 return -ERESTARTSYS;
 803
 804         spu = spu_get_idle(ctx);
 805         /*
 806          * If this is a realtime thread we try to get it running by
 807          * preempting a lower priority thread.
 808          */
 809         if (!spu && rt_prio(ctx->prio))
 810                 spu = find_victim(ctx);
 811         if (spu) {
 812                 unsigned long runcntl;
 813
 814                 runcntl = ctx->ops->runcntl_read(ctx);
 815                 __spu_schedule(spu, ctx);
 816                 if (runcntl & SPU_RUNCNTL_RUNNABLE)
 817                         spuctx_switch_state(ctx, SPU_UTIL_USER);
 818
 819                 return 0;
 820         }
 821
 822         if (ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED) {
 823                 spu_prio_wait(ctx);
 824                 goto spu_activate_top;
 825         }
 826
 827         spu_add_to_rq(ctx);
 828
 829         return 0;
 830 }
 831
 832 /**
 833  * grab_runnable_context - try to find a runnable context
 834  *
 835  * Remove the highest priority context on the runqueue and return it
 836  * to the caller.  Returns %NULL if no runnable context was found.
 837  */
 838 static struct spu_context *grab_runnable_context(int prio, int node)
 839 {
 840         struct spu_context *ctx;
 841         int best;
 842
 843         spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
 844         best = find_first_bit(spu_prio->bitmap, prio);
 845         while (best < prio) {
 846                 struct list_head *rq = &spu_prio->runq[best];
 847
 848                 list_for_each_entry(ctx, rq, rq) {
 849                         /* XXX(hch): check for affinity here aswell */
 850                         if (__node_allowed(ctx, node)) {
 851                                 __spu_del_from_rq(ctx);
 852                                 goto found;
 853                         }
 854                 }
 855                 best++;
 856         }
 857         ctx = NULL;
 858  found:
 859         spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
 860         return ctx;
 861 }
 862
 863 static int __spu_deactivate(struct spu_context *ctx, int force, int max_prio)
 864 {
 865         struct spu *spu = ctx->spu;
 866         struct spu_context *new = NULL;
 867
 868         if (spu) {
 869                 new = grab_runnable_context(max_prio, spu->node);
 870                 if (new || force) {
 871                         spu_unschedule(spu, ctx, new == NULL);
 872                         if (new) {
 873                                 if (new->flags & SPU_CREATE_NOSCHED)
 874                                         wake_up(&new->stop_wq);
 875                                 else {
 876                                         spu_release(ctx);
 877                                         spu_schedule(spu, new);
 878                                         /* this one can't easily be made
 879                                            interruptible */
 880                                         mutex_lock(&ctx->state_mutex);
 881                                 }
 882                         }
 883                 }
 884         }
 885
 886         return new != NULL;
 887 }
 888
 889 /**
 890  * spu_deactivate - unbind a context from it's physical spu
 891  * @ctx:        spu context to unbind
 892  *
 893  * Unbind @ctx from the physical spu it is running on and schedule
 894  * the highest priority context to run on the freed physical spu.
 895  */
 896 void spu_deactivate(struct spu_context *ctx)
 897 {
 898         spu_context_nospu_trace(spu_deactivate__enter, ctx);
 899         __spu_deactivate(ctx, 1, MAX_PRIO);
 900 }
 901
 902 /**
 903  * spu_yield -  yield a physical spu if others are waiting
 904  * @ctx:        spu context to yield
 905  *
 906  * Check if there is a higher priority context waiting and if yes
 907  * unbind @ctx from the physical spu and schedule the highest
 908  * priority context to run on the freed physical spu instead.
 909  */
 910 void spu_yield(struct spu_context *ctx)
 911 {
 912         spu_context_nospu_trace(spu_yield__enter, ctx);
 913         if (!(ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED)) {
 914                 mutex_lock(&ctx->state_mutex);
 915                 __spu_deactivate(ctx, 0, MAX_PRIO);
 916                 mutex_unlock(&ctx->state_mutex);
 917         }
 918 }
 919
 920 static noinline void spusched_tick(struct spu_context *ctx)
 921 {
 922         struct spu_context *new = NULL;
 923         struct spu *spu = NULL;
 924
 925         if (spu_acquire(ctx))
 926                 BUG();  /* a kernel thread never has signals pending */
 927
 928         if (ctx->state != SPU_STATE_RUNNABLE)
 929                 goto out;
 930         if (ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED)
 931                 goto out;
 932         if (ctx->policy == SCHED_FIFO)
 933                 goto out;
 934
 935         if (--ctx->time_slice && test_bit(SPU_SCHED_SPU_RUN, &ctx->sched_flags))
 936                 goto out;
 937
 938         spu = ctx->spu;
 939
 940         spu_context_trace(spusched_tick__preempt, ctx, spu);
 941
 942         new = grab_runnable_context(ctx->prio + 1, spu->node);
 943         if (new) {
 944                 spu_unschedule(spu, ctx, 0);
 945                 if (test_bit(SPU_SCHED_SPU_RUN, &ctx->sched_flags))
 946                         spu_add_to_rq(ctx);
 947         } else {
 948                 spu_context_nospu_trace(spusched_tick__newslice, ctx);
 949                 if (!ctx->time_slice)
 950                         ctx->time_slice++;
 951         }
 952 out:
 953         spu_release(ctx);
 954
 955         if (new)
 956                 spu_schedule(spu, new);
 957 }
 958
 959 /**
 960  * count_active_contexts - count nr of active tasks
 961  *
 962  * Return the number of tasks currently running or waiting to run.
 963  *
 964  * Note that we don't take runq_lock / list_mutex here.  Reading
 965  * a single 32bit value is atomic on powerpc, and we don't care
 966  * about memory ordering issues here.
 967  */
 968 static unsigned long count_active_contexts(void)
 969 {
 970         int nr_active = 0, node;
 971
 972         for (node = 0; node < MAX_NUMNODES; node++)
 973                 nr_active += cbe_spu_info[node].nr_active;
 974         nr_active += spu_prio->nr_waiting;
 975
 976         return nr_active;
 977 }
 978
 979 /**
 980  * spu_calc_load - update the avenrun load estimates.
 981  *
 982  * No locking against reading these values from userspace, as for
 983  * the CPU loadavg code.
 984  */
 985 static void spu_calc_load(void)
 986 {
 987         unsigned long active_tasks; /* fixed-point */
 988
 989         active_tasks = count_active_contexts() * FIXED_1;
 990         CALC_LOAD(spu_avenrun[0], EXP_1, active_tasks);
 991         CALC_LOAD(spu_avenrun[1], EXP_5, active_tasks);
 992         CALC_LOAD(spu_avenrun[2], EXP_15, active_tasks);
 993 }
 994
 995 static void spusched_wake(unsigned long data)
 996 {
 997         mod_timer(&spusched_timer, jiffies + SPUSCHED_TICK);
 998         wake_up_process(spusched_task);
 999 }
1000
1001 static void spuloadavg_wake(unsigned long data)
1002 {
1003         mod_timer(&spuloadavg_timer, jiffies + LOAD_FREQ);
1004         spu_calc_load();
1005 }
1006
1007 static int spusched_thread(void *unused)
1008 {
1009         struct spu *spu;
1010         int node;
1011
1012         while (!kthread_should_stop()) {
1013                 set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);
1014                 schedule();
1015                 for (node = 0; node < MAX_NUMNODES; node++) {
1016                         struct mutex *mtx = &cbe_spu_info[node].list_mutex;
1017
1018                         mutex_lock(mtx);
1019                         list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus,
1020                                         cbe_list) {
1021                                 struct spu_context *ctx = spu->ctx;
1022
1023                                 if (ctx) {
1024                                         get_spu_context(ctx);
1025                                         mutex_unlock(mtx);
1026                                         spusched_tick(ctx);
1027                                         mutex_lock(mtx);
1028                                         put_spu_context(ctx);
1029                                 }
1030                         }
1031                         mutex_unlock(mtx);
1032                 }
1033         }
1034
1035         return 0;
1036 }
1037
1038 void spuctx_switch_state(struct spu_context *ctx,
1039                 enum spu_utilization_state new_state)
1040 {
1041         unsigned long long curtime;
1042         signed long long delta;
1043         struct timespec ts;
1044         struct spu *spu;
1045         enum spu_utilization_state old_state;
1046         int node;
1047
1048         ktime_get_ts(&ts);
1049         curtime = timespec_to_ns(&ts);
1050         delta = curtime - ctx->stats.tstamp;
1051
1052         WARN_ON(!mutex_is_locked(&ctx->state_mutex));
1053         WARN_ON(delta < 0);
1054
1055         spu = ctx->spu;
1056         old_state = ctx->stats.util_state;
1057         ctx->stats.util_state = new_state;
1058         ctx->stats.tstamp = curtime;
1059
1060         /*
1061          * Update the physical SPU utilization statistics.
1062          */
1063         if (spu) {
1064                 ctx->stats.times[old_state] += delta;
1065                 spu->stats.times[old_state] += delta;
1066                 spu->stats.util_state = new_state;
1067                 spu->stats.tstamp = curtime;
1068                 node = spu->node;
1069                 if (old_state == SPU_UTIL_USER)
1070                         atomic_dec(&cbe_spu_info[node].busy_spus);
1071                 if (new_state == SPU_UTIL_USER)
1072                         atomic_inc(&cbe_spu_info[node].busy_spus);
1073         }
1074 }
1075
1076 #define LOAD_INT(x) ((x) >> FSHIFT)
1077 #define LOAD_FRAC(x) LOAD_INT(((x) & (FIXED_1-1)) * 100)
1078
1079 static int show_spu_loadavg(struct seq_file *s, void *private)
1080 {
1081         int a, b, c;
1082
1083         a = spu_avenrun[0] + (FIXED_1/200);
1084         b = spu_avenrun[1] + (FIXED_1/200);
1085         c = spu_avenrun[2] + (FIXED_1/200);
1086
1087         /*
1088          * Note that last_pid doesn't really make much sense for the
1089          * SPU loadavg (it even seems very odd on the CPU side...),
1090          * but we include it here to have a 100% compatible interface.
1091          */
1092         seq_printf(s, "%d.%02d %d.%02d %d.%02d %ld/%d %d\n",
1093                 LOAD_INT(a), LOAD_FRAC(a),
1094                 LOAD_INT(b), LOAD_FRAC(b),
1095                 LOAD_INT(c), LOAD_FRAC(c),
1096                 count_active_contexts(),
1097                 atomic_read(&nr_spu_contexts),
1098                 current->nsproxy->pid_ns->last_pid);
1099         return 0;
1100 }
1101
1102 static int spu_loadavg_open(struct inode *inode, struct file *file)
1103 {
1104         return single_open(file, show_spu_loadavg, NULL);
1105 }
1106
1107 static const struct file_operations spu_loadavg_fops = {
1108         .open           = spu_loadavg_open,
1109         .read           = seq_read,
1110         .llseek         = seq_lseek,
1111         .release        = single_release,
1112 };
1113
1114 int __init spu_sched_init(void)
1115 {
1116         struct proc_dir_entry *entry;
1117         int err = -ENOMEM, i;
1118
1119         spu_prio = kzalloc(sizeof(struct spu_prio_array), GFP_KERNEL);
1120         if (!spu_prio)
1121                 goto out;
1122
1123         for (i = 0; i < MAX_PRIO; i++) {
1124                 INIT_LIST_HEAD(&spu_prio->runq[i]);
1125                 __clear_bit(i, spu_prio->bitmap);
1126         }
1127         spin_lock_init(&spu_prio->runq_lock);
1128
1129         setup_timer(&spusched_timer, spusched_wake, 0);
1130         setup_timer(&spuloadavg_timer, spuloadavg_wake, 0);
1131
1132         spusched_task = kthread_run(spusched_thread, NULL, "spusched");
1133         if (IS_ERR(spusched_task)) {
1134                 err = PTR_ERR(spusched_task);
1135                 goto out_free_spu_prio;
1136         }
1137
1138         mod_timer(&spuloadavg_timer, 0);
1139
1140         entry = proc_create("spu_loadavg", 0, NULL, &spu_loadavg_fops);
1141         if (!entry)
1142                 goto out_stop_kthread;
1143
1144         pr_debug("spusched: tick: %d, min ticks: %d, default ticks: %d\n",
1145                         SPUSCHED_TICK, MIN_SPU_TIMESLICE, DEF_SPU_TIMESLICE);
1146         return 0;
1147
1148  out_stop_kthread:
1149         kthread_stop(spusched_task);
1150  out_free_spu_prio:
1151         kfree(spu_prio);
1152  out:
1153         return err;
1154 }
1155
1156 void spu_sched_exit(void)
1157 {
1158         struct spu *spu;
1159         int node;
1160
1161         remove_proc_entry("spu_loadavg", NULL);
1162
1163         del_timer_sync(&spusched_timer);
1164         del_timer_sync(&spuloadavg_timer);
1165         kthread_stop(spusched_task);
1166
1167         for (node = 0; node < MAX_NUMNODES; node++) {
1168                 mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
1169                 list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus, cbe_list)
1170                         if (spu->alloc_state != SPU_FREE)
1171                                 spu->alloc_state = SPU_FREE;
1172                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
1173         }
1174         kfree(spu_prio);
1175 }