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