Merge branch 'sched-fixes-for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel...
[linux-2.6] / 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                 /*
316                  * "available_spus" counts how many spus are not potentially
317                  * going to be used by other affinity gangs whose reference
318                  * context is already in place. Although this code seeks to
319                  * avoid having affinity gangs with a summed amount of
320                  * contexts bigger than the amount of spus in the node,
321                  * this may happen sporadically. In this case, available_spus
322                  * becomes negative, which is harmless.
323                  */
324                 int available_spus;
325
326                 node = (node < MAX_NUMNODES) ? node : 0;
327                 if (!node_allowed(ctx, node))
328                         continue;
329
330                 available_spus = 0;
331                 mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
332                 list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus, cbe_list) {
333                         if (spu->ctx && spu->ctx->gang && !spu->ctx->aff_offset
334                                         && spu->ctx->gang->aff_ref_spu)
335                                 available_spus -= spu->ctx->gang->contexts;
336                         available_spus++;
337                 }
338                 if (available_spus < ctx->gang->contexts) {
339                         mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
340                         continue;
341                 }
342
343                 list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus, cbe_list) {
344                         if ((!mem_aff || spu->has_mem_affinity) &&
345                                                         sched_spu(spu)) {
346                                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
347                                 return spu;
348                         }
349                 }
350                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
351         }
352         return NULL;
353 }
354
355 static void aff_set_ref_point_location(struct spu_gang *gang)
356 {
357         int mem_aff, gs, lowest_offset;
358         struct spu_context *ctx;
359         struct spu *tmp;
360
361         mem_aff = gang->aff_ref_ctx->flags & SPU_CREATE_AFFINITY_MEM;
362         lowest_offset = 0;
363         gs = 0;
364
365         list_for_each_entry(tmp, &gang->aff_list_head, aff_list)
366                 gs++;
367
368         list_for_each_entry_reverse(ctx, &gang->aff_ref_ctx->aff_list,
369                                                                 aff_list) {
370                 if (&ctx->aff_list == &gang->aff_list_head)
371                         break;
372                 lowest_offset = ctx->aff_offset;
373         }
374
375         gang->aff_ref_spu = aff_ref_location(gang->aff_ref_ctx, mem_aff, gs,
376                                                         lowest_offset);
377 }
378
379 static struct spu *ctx_location(struct spu *ref, int offset, int node)
380 {
381         struct spu *spu;
382
383         spu = NULL;
384         if (offset >= 0) {
385                 list_for_each_entry(spu, ref->aff_list.prev, aff_list) {
386                         BUG_ON(spu->node != node);
387                         if (offset == 0)
388                                 break;
389                         if (sched_spu(spu))
390                                 offset--;
391                 }
392         } else {
393                 list_for_each_entry_reverse(spu, ref->aff_list.next, aff_list) {
394                         BUG_ON(spu->node != node);
395                         if (offset == 0)
396                                 break;
397                         if (sched_spu(spu))
398                                 offset++;
399                 }
400         }
401
402         return spu;
403 }
404
405 /*
406  * affinity_check is called each time a context is going to be scheduled.
407  * It returns the spu ptr on which the context must run.
408  */
409 static int has_affinity(struct spu_context *ctx)
410 {
411         struct spu_gang *gang = ctx->gang;
412
413         if (list_empty(&ctx->aff_list))
414                 return 0;
415
416         if (atomic_read(&ctx->gang->aff_sched_count) == 0)
417                 ctx->gang->aff_ref_spu = NULL;
418
419         if (!gang->aff_ref_spu) {
420                 if (!(gang->aff_flags & AFF_MERGED))
421                         aff_merge_remaining_ctxs(gang);
422                 if (!(gang->aff_flags & AFF_OFFSETS_SET))
423                         aff_set_offsets(gang);
424                 aff_set_ref_point_location(gang);
425         }
426
427         return gang->aff_ref_spu != NULL;
428 }
429
430 /**
431  * spu_unbind_context - unbind spu context from physical spu
432  * @spu:        physical spu to unbind from
433  * @ctx:        context to unbind
434  */
435 static void spu_unbind_context(struct spu *spu, struct spu_context *ctx)
436 {
437         u32 status;
438
439         spu_context_trace(spu_unbind_context__enter, ctx, spu);
440
441         spuctx_switch_state(ctx, SPU_UTIL_SYSTEM);
442
443         if (spu->ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED)
444                 atomic_dec(&cbe_spu_info[spu->node].reserved_spus);
445
446         if (ctx->gang)
447                 /*
448                  * If ctx->gang->aff_sched_count is positive, SPU affinity is
449                  * being considered in this gang. Using atomic_dec_if_positive
450                  * allow us to skip an explicit check for affinity in this gang
451                  */
452                 atomic_dec_if_positive(&ctx->gang->aff_sched_count);
453
454         spu_switch_notify(spu, NULL);
455         spu_unmap_mappings(ctx);
456         spu_save(&ctx->csa, spu);
457         spu_switch_log_notify(spu, ctx, SWITCH_LOG_STOP, 0);
458
459         spin_lock_irq(&spu->register_lock);
460         spu->timestamp = jiffies;
461         ctx->state = SPU_STATE_SAVED;
462         spu->ibox_callback = NULL;
463         spu->wbox_callback = NULL;
464         spu->stop_callback = NULL;
465         spu->mfc_callback = NULL;
466         spu->pid = 0;
467         spu->tgid = 0;
468         ctx->ops = &spu_backing_ops;
469         spu->flags = 0;
470         spu->ctx = NULL;
471         spin_unlock_irq(&spu->register_lock);
472
473         spu_associate_mm(spu, NULL);
474
475         ctx->stats.slb_flt +=
476                 (spu->stats.slb_flt - ctx->stats.slb_flt_base);
477         ctx->stats.class2_intr +=
478                 (spu->stats.class2_intr - ctx->stats.class2_intr_base);
479
480         /* This maps the underlying spu state to idle */
481         spuctx_switch_state(ctx, SPU_UTIL_IDLE_LOADED);
482         ctx->spu = NULL;
483
484         if (spu_stopped(ctx, &status))
485                 wake_up_all(&ctx->stop_wq);
486 }
487
488 /**
489  * spu_add_to_rq - add a context to the runqueue
490  * @ctx:       context to add
491  */
492 static void __spu_add_to_rq(struct spu_context *ctx)
493 {
494         /*
495          * Unfortunately this code path can be called from multiple threads
496          * on behalf of a single context due to the way the problem state
497          * mmap support works.
498          *
499          * Fortunately we need to wake up all these threads at the same time
500          * and can simply skip the runqueue addition for every but the first
501          * thread getting into this codepath.
502          *
503          * It's still quite hacky, and long-term we should proxy all other
504          * threads through the owner thread so that spu_run is in control
505          * of all the scheduling activity for a given context.
506          */
507         if (list_empty(&ctx->rq)) {
508                 list_add_tail(&ctx->rq, &spu_prio->runq[ctx->prio]);
509                 set_bit(ctx->prio, spu_prio->bitmap);
510                 if (!spu_prio->nr_waiting++)
511                         __mod_timer(&spusched_timer, jiffies + SPUSCHED_TICK);
512         }
513 }
514
515 static void spu_add_to_rq(struct spu_context *ctx)
516 {
517         spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
518         __spu_add_to_rq(ctx);
519         spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
520 }
521
522 static void __spu_del_from_rq(struct spu_context *ctx)
523 {
524         int prio = ctx->prio;
525
526         if (!list_empty(&ctx->rq)) {
527                 if (!--spu_prio->nr_waiting)
528                         del_timer(&spusched_timer);
529                 list_del_init(&ctx->rq);
530
531                 if (list_empty(&spu_prio->runq[prio]))
532                         clear_bit(prio, spu_prio->bitmap);
533         }
534 }
535
536 void spu_del_from_rq(struct spu_context *ctx)
537 {
538         spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
539         __spu_del_from_rq(ctx);
540         spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
541 }
542
543 static void spu_prio_wait(struct spu_context *ctx)
544 {
545         DEFINE_WAIT(wait);
546
547         /*
548          * The caller must explicitly wait for a context to be loaded
549          * if the nosched flag is set.  If NOSCHED is not set, the caller
550          * queues the context and waits for an spu event or error.
551          */
552         BUG_ON(!(ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED));
553
554         spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
555         prepare_to_wait_exclusive(&ctx->stop_wq, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
556         if (!signal_pending(current)) {
557                 __spu_add_to_rq(ctx);
558                 spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
559                 mutex_unlock(&ctx->state_mutex);
560                 schedule();
561                 mutex_lock(&ctx->state_mutex);
562                 spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
563                 __spu_del_from_rq(ctx);
564         }
565         spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
566         __set_current_state(TASK_RUNNING);
567         remove_wait_queue(&ctx->stop_wq, &wait);
568 }
569
570 static struct spu *spu_get_idle(struct spu_context *ctx)
571 {
572         struct spu *spu, *aff_ref_spu;
573         int node, n;
574
575         spu_context_nospu_trace(spu_get_idle__enter, ctx);
576
577         if (ctx->gang) {
578                 mutex_lock(&ctx->gang->aff_mutex);
579                 if (has_affinity(ctx)) {
580                         aff_ref_spu = ctx->gang->aff_ref_spu;
581                         atomic_inc(&ctx->gang->aff_sched_count);
582                         mutex_unlock(&ctx->gang->aff_mutex);
583                         node = aff_ref_spu->node;
584
585                         mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
586                         spu = ctx_location(aff_ref_spu, ctx->aff_offset, node);
587                         if (spu && spu->alloc_state == SPU_FREE)
588                                 goto found;
589                         mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
590
591                         atomic_dec(&ctx->gang->aff_sched_count);
592                         goto not_found;
593                 }
594                 mutex_unlock(&ctx->gang->aff_mutex);
595         }
596         node = cpu_to_node(raw_smp_processor_id());
597         for (n = 0; n < MAX_NUMNODES; n++, node++) {
598                 node = (node < MAX_NUMNODES) ? node : 0;
599                 if (!node_allowed(ctx, node))
600                         continue;
601
602                 mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
603                 list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus, cbe_list) {
604                         if (spu->alloc_state == SPU_FREE)
605                                 goto found;
606                 }
607                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
608         }
609
610  not_found:
611         spu_context_nospu_trace(spu_get_idle__not_found, ctx);
612         return NULL;
613
614  found:
615         spu->alloc_state = SPU_USED;
616         mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
617         spu_context_trace(spu_get_idle__found, ctx, spu);
618         spu_init_channels(spu);
619         return spu;
620 }
621
622 /**
623  * find_victim - find a lower priority context to preempt
624  * @ctx:        canidate context for running
625  *
626  * Returns the freed physical spu to run the new context on.
627  */
628 static struct spu *find_victim(struct spu_context *ctx)
629 {
630         struct spu_context *victim = NULL;
631         struct spu *spu;
632         int node, n;
633
634         spu_context_nospu_trace(spu_find_victim__enter, ctx);
635
636         /*
637          * Look for a possible preemption candidate on the local node first.
638          * If there is no candidate look at the other nodes.  This isn't
639          * exactly fair, but so far the whole spu scheduler tries to keep
640          * a strong node affinity.  We might want to fine-tune this in
641          * the future.
642          */
643  restart:
644         node = cpu_to_node(raw_smp_processor_id());
645         for (n = 0; n < MAX_NUMNODES; n++, node++) {
646                 node = (node < MAX_NUMNODES) ? node : 0;
647                 if (!node_allowed(ctx, node))
648                         continue;
649
650                 mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
651                 list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus, cbe_list) {
652                         struct spu_context *tmp = spu->ctx;
653
654                         if (tmp && tmp->prio > ctx->prio &&
655                             !(tmp->flags & SPU_CREATE_NOSCHED) &&
656                             (!victim || tmp->prio > victim->prio)) {
657                                 victim = spu->ctx;
658                         }
659                 }
660                 if (victim)
661                         get_spu_context(victim);
662                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
663
664                 if (victim) {
665                         /*
666                          * This nests ctx->state_mutex, but we always lock
667                          * higher priority contexts before lower priority
668                          * ones, so this is safe until we introduce
669                          * priority inheritance schemes.
670                          *
671                          * XXX if the highest priority context is locked,
672                          * this can loop a long time.  Might be better to
673                          * look at another context or give up after X retries.
674                          */
675                         if (!mutex_trylock(&victim->state_mutex)) {
676                                 put_spu_context(victim);
677                                 victim = NULL;
678                                 goto restart;
679                         }
680
681                         spu = victim->spu;
682                         if (!spu || victim->prio <= ctx->prio) {
683                                 /*
684                                  * This race can happen because we've dropped
685                                  * the active list mutex.  Not a problem, just
686                                  * restart the search.
687                                  */
688                                 mutex_unlock(&victim->state_mutex);
689                                 put_spu_context(victim);
690                                 victim = NULL;
691                                 goto restart;
692                         }
693
694                         spu_context_trace(__spu_deactivate__unload, ctx, spu);
695
696                         mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
697                         cbe_spu_info[node].nr_active--;
698                         spu_unbind_context(spu, victim);
699                         mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
700
701                         victim->stats.invol_ctx_switch++;
702                         spu->stats.invol_ctx_switch++;
703                         if (test_bit(SPU_SCHED_SPU_RUN, &victim->sched_flags))
704                                 spu_add_to_rq(victim);
705
706                         mutex_unlock(&victim->state_mutex);
707                         put_spu_context(victim);
708
709                         return spu;
710                 }
711         }
712
713         return NULL;
714 }
715
716 static void __spu_schedule(struct spu *spu, struct spu_context *ctx)
717 {
718         int node = spu->node;
719         int success = 0;
720
721         spu_set_timeslice(ctx);
722
723         mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
724         if (spu->ctx == NULL) {
725                 spu_bind_context(spu, ctx);
726                 cbe_spu_info[node].nr_active++;
727                 spu->alloc_state = SPU_USED;
728                 success = 1;
729         }
730         mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
731
732         if (success)
733                 wake_up_all(&ctx->run_wq);
734         else
735                 spu_add_to_rq(ctx);
736 }
737
738 static void spu_schedule(struct spu *spu, struct spu_context *ctx)
739 {
740         /* not a candidate for interruptible because it's called either
741            from the scheduler thread or from spu_deactivate */
742         mutex_lock(&ctx->state_mutex);
743         if (ctx->state == SPU_STATE_SAVED)
744                 __spu_schedule(spu, ctx);
745         spu_release(ctx);
746 }
747
748 /**
749  * spu_unschedule - remove a context from a spu, and possibly release it.
750  * @spu:        The SPU to unschedule from
751  * @ctx:        The context currently scheduled on the SPU
752  * @free_spu    Whether to free the SPU for other contexts
753  *
754  * Unbinds the context @ctx from the SPU @spu. If @free_spu is non-zero, the
755  * SPU is made available for other contexts (ie, may be returned by
756  * spu_get_idle). If this is zero, the caller is expected to schedule another
757  * context to this spu.
758  *
759  * Should be called with ctx->state_mutex held.
760  */
761 static void spu_unschedule(struct spu *spu, struct spu_context *ctx,
762                 int free_spu)
763 {
764         int node = spu->node;
765
766         mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
767         cbe_spu_info[node].nr_active--;
768         if (free_spu)
769                 spu->alloc_state = SPU_FREE;
770         spu_unbind_context(spu, ctx);
771         ctx->stats.invol_ctx_switch++;
772         spu->stats.invol_ctx_switch++;
773         mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
774 }
775
776 /**
777  * spu_activate - find a free spu for a context and execute it
778  * @ctx:        spu context to schedule
779  * @flags:      flags (currently ignored)
780  *
781  * Tries to find a free spu to run @ctx.  If no free spu is available
782  * add the context to the runqueue so it gets woken up once an spu
783  * is available.
784  */
785 int spu_activate(struct spu_context *ctx, unsigned long flags)
786 {
787         struct spu *spu;
788
789         /*
790          * If there are multiple threads waiting for a single context
791          * only one actually binds the context while the others will
792          * only be able to acquire the state_mutex once the context
793          * already is in runnable state.
794          */
795         if (ctx->spu)
796                 return 0;
797
798 spu_activate_top:
799         if (signal_pending(current))
800                 return -ERESTARTSYS;
801
802         spu = spu_get_idle(ctx);
803         /*
804          * If this is a realtime thread we try to get it running by
805          * preempting a lower priority thread.
806          */
807         if (!spu && rt_prio(ctx->prio))
808                 spu = find_victim(ctx);
809         if (spu) {
810                 unsigned long runcntl;
811
812                 runcntl = ctx->ops->runcntl_read(ctx);
813                 __spu_schedule(spu, ctx);
814                 if (runcntl & SPU_RUNCNTL_RUNNABLE)
815                         spuctx_switch_state(ctx, SPU_UTIL_USER);
816
817                 return 0;
818         }
819
820         if (ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED) {
821                 spu_prio_wait(ctx);
822                 goto spu_activate_top;
823         }
824
825         spu_add_to_rq(ctx);
826
827         return 0;
828 }
829
830 /**
831  * grab_runnable_context - try to find a runnable context
832  *
833  * Remove the highest priority context on the runqueue and return it
834  * to the caller.  Returns %NULL if no runnable context was found.
835  */
836 static struct spu_context *grab_runnable_context(int prio, int node)
837 {
838         struct spu_context *ctx;
839         int best;
840
841         spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
842         best = find_first_bit(spu_prio->bitmap, prio);
843         while (best < prio) {
844                 struct list_head *rq = &spu_prio->runq[best];
845
846                 list_for_each_entry(ctx, rq, rq) {
847                         /* XXX(hch): check for affinity here aswell */
848                         if (__node_allowed(ctx, node)) {
849                                 __spu_del_from_rq(ctx);
850                                 goto found;
851                         }
852                 }
853                 best++;
854         }
855         ctx = NULL;
856  found:
857         spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
858         return ctx;
859 }
860
861 static int __spu_deactivate(struct spu_context *ctx, int force, int max_prio)
862 {
863         struct spu *spu = ctx->spu;
864         struct spu_context *new = NULL;
865
866         if (spu) {
867                 new = grab_runnable_context(max_prio, spu->node);
868                 if (new || force) {
869                         spu_unschedule(spu, ctx, new == NULL);
870                         if (new) {
871                                 if (new->flags & SPU_CREATE_NOSCHED)
872                                         wake_up(&new->stop_wq);
873                                 else {
874                                         spu_release(ctx);
875                                         spu_schedule(spu, new);
876                                         /* this one can't easily be made
877                                            interruptible */
878                                         mutex_lock(&ctx->state_mutex);
879                                 }
880                         }
881                 }
882         }
883
884         return new != NULL;
885 }
886
887 /**
888  * spu_deactivate - unbind a context from it's physical spu
889  * @ctx:        spu context to unbind
890  *
891  * Unbind @ctx from the physical spu it is running on and schedule
892  * the highest priority context to run on the freed physical spu.
893  */
894 void spu_deactivate(struct spu_context *ctx)
895 {
896         spu_context_nospu_trace(spu_deactivate__enter, ctx);
897         __spu_deactivate(ctx, 1, MAX_PRIO);
898 }
899
900 /**
901  * spu_yield -  yield a physical spu if others are waiting
902  * @ctx:        spu context to yield
903  *
904  * Check if there is a higher priority context waiting and if yes
905  * unbind @ctx from the physical spu and schedule the highest
906  * priority context to run on the freed physical spu instead.
907  */
908 void spu_yield(struct spu_context *ctx)
909 {
910         spu_context_nospu_trace(spu_yield__enter, ctx);
911         if (!(ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED)) {
912                 mutex_lock(&ctx->state_mutex);
913                 __spu_deactivate(ctx, 0, MAX_PRIO);
914                 mutex_unlock(&ctx->state_mutex);
915         }
916 }
917
918 static noinline void spusched_tick(struct spu_context *ctx)
919 {
920         struct spu_context *new = NULL;
921         struct spu *spu = NULL;
922
923         if (spu_acquire(ctx))
924                 BUG();  /* a kernel thread never has signals pending */
925
926         if (ctx->state != SPU_STATE_RUNNABLE)
927                 goto out;
928         if (ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED)
929                 goto out;
930         if (ctx->policy == SCHED_FIFO)
931                 goto out;
932
933         if (--ctx->time_slice && test_bit(SPU_SCHED_SPU_RUN, &ctx->sched_flags))
934                 goto out;
935
936         spu = ctx->spu;
937
938         spu_context_trace(spusched_tick__preempt, ctx, spu);
939
940         new = grab_runnable_context(ctx->prio + 1, spu->node);
941         if (new) {
942                 spu_unschedule(spu, ctx, 0);
943                 if (test_bit(SPU_SCHED_SPU_RUN, &ctx->sched_flags))
944                         spu_add_to_rq(ctx);
945         } else {
946                 spu_context_nospu_trace(spusched_tick__newslice, ctx);
947                 if (!ctx->time_slice)
948                         ctx->time_slice++;
949         }
950 out:
951         spu_release(ctx);
952
953         if (new)
954                 spu_schedule(spu, new);
955 }
956
957 /**
958  * count_active_contexts - count nr of active tasks
959  *
960  * Return the number of tasks currently running or waiting to run.
961  *
962  * Note that we don't take runq_lock / list_mutex here.  Reading
963  * a single 32bit value is atomic on powerpc, and we don't care
964  * about memory ordering issues here.
965  */
966 static unsigned long count_active_contexts(void)
967 {
968         int nr_active = 0, node;
969
970         for (node = 0; node < MAX_NUMNODES; node++)
971                 nr_active += cbe_spu_info[node].nr_active;
972         nr_active += spu_prio->nr_waiting;
973
974         return nr_active;
975 }
976
977 /**
978  * spu_calc_load - update the avenrun load estimates.
979  *
980  * No locking against reading these values from userspace, as for
981  * the CPU loadavg code.
982  */
983 static void spu_calc_load(void)
984 {
985         unsigned long active_tasks; /* fixed-point */
986
987         active_tasks = count_active_contexts() * FIXED_1;
988         CALC_LOAD(spu_avenrun[0], EXP_1, active_tasks);
989         CALC_LOAD(spu_avenrun[1], EXP_5, active_tasks);
990         CALC_LOAD(spu_avenrun[2], EXP_15, active_tasks);
991 }
992
993 static void spusched_wake(unsigned long data)
994 {
995         mod_timer(&spusched_timer, jiffies + SPUSCHED_TICK);
996         wake_up_process(spusched_task);
997 }
998
999 static void spuloadavg_wake(unsigned long data)
1000 {
1001         mod_timer(&spuloadavg_timer, jiffies + LOAD_FREQ);
1002         spu_calc_load();
1003 }
1004
1005 static int spusched_thread(void *unused)
1006 {
1007         struct spu *spu;
1008         int node;
1009
1010         while (!kthread_should_stop()) {
1011                 set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);
1012                 schedule();
1013                 for (node = 0; node < MAX_NUMNODES; node++) {
1014                         struct mutex *mtx = &cbe_spu_info[node].list_mutex;
1015
1016                         mutex_lock(mtx);
1017                         list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus,
1018                                         cbe_list) {
1019                                 struct spu_context *ctx = spu->ctx;
1020
1021                                 if (ctx) {
1022                                         get_spu_context(ctx);
1023                                         mutex_unlock(mtx);
1024                                         spusched_tick(ctx);
1025                                         mutex_lock(mtx);
1026                                         put_spu_context(ctx);
1027                                 }
1028                         }
1029                         mutex_unlock(mtx);
1030                 }
1031         }
1032
1033         return 0;
1034 }
1035
1036 void spuctx_switch_state(struct spu_context *ctx,
1037                 enum spu_utilization_state new_state)
1038 {
1039         unsigned long long curtime;
1040         signed long long delta;
1041         struct timespec ts;
1042         struct spu *spu;
1043         enum spu_utilization_state old_state;
1044         int node;
1045
1046         ktime_get_ts(&ts);
1047         curtime = timespec_to_ns(&ts);
1048         delta = curtime - ctx->stats.tstamp;
1049
1050         WARN_ON(!mutex_is_locked(&ctx->state_mutex));
1051         WARN_ON(delta < 0);
1052
1053         spu = ctx->spu;
1054         old_state = ctx->stats.util_state;
1055         ctx->stats.util_state = new_state;
1056         ctx->stats.tstamp = curtime;
1057
1058         /*
1059          * Update the physical SPU utilization statistics.
1060          */
1061         if (spu) {
1062                 ctx->stats.times[old_state] += delta;
1063                 spu->stats.times[old_state] += delta;
1064                 spu->stats.util_state = new_state;
1065                 spu->stats.tstamp = curtime;
1066                 node = spu->node;
1067                 if (old_state == SPU_UTIL_USER)
1068                         atomic_dec(&cbe_spu_info[node].busy_spus);
1069                 if (new_state == SPU_UTIL_USER)
1070                         atomic_inc(&cbe_spu_info[node].busy_spus);
1071         }
1072 }
1073
1074 #define LOAD_INT(x) ((x) >> FSHIFT)
1075 #define LOAD_FRAC(x) LOAD_INT(((x) & (FIXED_1-1)) * 100)
1076
1077 static int show_spu_loadavg(struct seq_file *s, void *private)
1078 {
1079         int a, b, c;
1080
1081         a = spu_avenrun[0] + (FIXED_1/200);
1082         b = spu_avenrun[1] + (FIXED_1/200);
1083         c = spu_avenrun[2] + (FIXED_1/200);
1084
1085         /*
1086          * Note that last_pid doesn't really make much sense for the
1087          * SPU loadavg (it even seems very odd on the CPU side...),
1088          * but we include it here to have a 100% compatible interface.
1089          */
1090         seq_printf(s, "%d.%02d %d.%02d %d.%02d %ld/%d %d\n",
1091                 LOAD_INT(a), LOAD_FRAC(a),
1092                 LOAD_INT(b), LOAD_FRAC(b),
1093                 LOAD_INT(c), LOAD_FRAC(c),
1094                 count_active_contexts(),
1095                 atomic_read(&nr_spu_contexts),
1096                 current->nsproxy->pid_ns->last_pid);
1097         return 0;
1098 }
1099
1100 static int spu_loadavg_open(struct inode *inode, struct file *file)
1101 {
1102         return single_open(file, show_spu_loadavg, NULL);
1103 }
1104
1105 static const struct file_operations spu_loadavg_fops = {
1106         .open           = spu_loadavg_open,
1107         .read           = seq_read,
1108         .llseek         = seq_lseek,
1109         .release        = single_release,
1110 };
1111
1112 int __init spu_sched_init(void)
1113 {
1114         struct proc_dir_entry *entry;
1115         int err = -ENOMEM, i;
1116
1117         spu_prio = kzalloc(sizeof(struct spu_prio_array), GFP_KERNEL);
1118         if (!spu_prio)
1119                 goto out;
1120
1121         for (i = 0; i < MAX_PRIO; i++) {
1122                 INIT_LIST_HEAD(&spu_prio->runq[i]);
1123                 __clear_bit(i, spu_prio->bitmap);
1124         }
1125         spin_lock_init(&spu_prio->runq_lock);
1126
1127         setup_timer(&spusched_timer, spusched_wake, 0);
1128         setup_timer(&spuloadavg_timer, spuloadavg_wake, 0);
1129
1130         spusched_task = kthread_run(spusched_thread, NULL, "spusched");
1131         if (IS_ERR(spusched_task)) {
1132                 err = PTR_ERR(spusched_task);
1133                 goto out_free_spu_prio;
1134         }
1135
1136         mod_timer(&spuloadavg_timer, 0);
1137
1138         entry = proc_create("spu_loadavg", 0, NULL, &spu_loadavg_fops);
1139         if (!entry)
1140                 goto out_stop_kthread;
1141
1142         pr_debug("spusched: tick: %d, min ticks: %d, default ticks: %d\n",
1143                         SPUSCHED_TICK, MIN_SPU_TIMESLICE, DEF_SPU_TIMESLICE);
1144         return 0;
1145
1146  out_stop_kthread:
1147         kthread_stop(spusched_task);
1148  out_free_spu_prio:
1149         kfree(spu_prio);
1150  out:
1151         return err;
1152 }
1153
1154 void spu_sched_exit(void)
1155 {
1156         struct spu *spu;
1157         int node;
1158
1159         remove_proc_entry("spu_loadavg", NULL);
1160
1161         del_timer_sync(&spusched_timer);
1162         del_timer_sync(&spuloadavg_timer);
1163         kthread_stop(spusched_task);
1164
1165         for (node = 0; node < MAX_NUMNODES; node++) {
1166                 mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
1167                 list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus, cbe_list)
1168                         if (spu->alloc_state != SPU_FREE)
1169                                 spu->alloc_state = SPU_FREE;
1170                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
1171         }
1172         kfree(spu_prio);
1173 }