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