Pull randconfig into release branch
[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
43 #include <asm/io.h>
44 #include <asm/mmu_context.h>
45 #include <asm/spu.h>
46 #include <asm/spu_csa.h>
47 #include <asm/spu_priv1.h>
48 #include "spufs.h"
49
50 struct spu_prio_array {
51         DECLARE_BITMAP(bitmap, MAX_PRIO);
52         struct list_head runq[MAX_PRIO];
53         spinlock_t runq_lock;
54         int nr_waiting;
55 };
56
57 static unsigned long spu_avenrun[3];
58 static struct spu_prio_array *spu_prio;
59 static struct task_struct *spusched_task;
60 static struct timer_list spusched_timer;
61
62 /*
63  * Priority of a normal, non-rt, non-niced'd process (aka nice level 0).
64  */
65 #define NORMAL_PRIO             120
66
67 /*
68  * Frequency of the spu scheduler tick.  By default we do one SPU scheduler
69  * tick for every 10 CPU scheduler ticks.
70  */
71 #define SPUSCHED_TICK           (10)
72
73 /*
74  * These are the 'tuning knobs' of the scheduler:
75  *
76  * Minimum timeslice is 5 msecs (or 1 spu scheduler tick, whichever is
77  * larger), default timeslice is 100 msecs, maximum timeslice is 800 msecs.
78  */
79 #define MIN_SPU_TIMESLICE       max(5 * HZ / (1000 * SPUSCHED_TICK), 1)
80 #define DEF_SPU_TIMESLICE       (100 * HZ / (1000 * SPUSCHED_TICK))
81
82 #define MAX_USER_PRIO           (MAX_PRIO - MAX_RT_PRIO)
83 #define SCALE_PRIO(x, prio) \
84         max(x * (MAX_PRIO - prio) / (MAX_USER_PRIO / 2), MIN_SPU_TIMESLICE)
85
86 /*
87  * scale user-nice values [ -20 ... 0 ... 19 ] to time slice values:
88  * [800ms ... 100ms ... 5ms]
89  *
90  * The higher a thread's priority, the bigger timeslices
91  * it gets during one round of execution. But even the lowest
92  * priority thread gets MIN_TIMESLICE worth of execution time.
93  */
94 void spu_set_timeslice(struct spu_context *ctx)
95 {
96         if (ctx->prio < NORMAL_PRIO)
97                 ctx->time_slice = SCALE_PRIO(DEF_SPU_TIMESLICE * 4, ctx->prio);
98         else
99                 ctx->time_slice = SCALE_PRIO(DEF_SPU_TIMESLICE, ctx->prio);
100 }
101
102 /*
103  * Update scheduling information from the owning thread.
104  */
105 void __spu_update_sched_info(struct spu_context *ctx)
106 {
107         /*
108          * 32-Bit assignment are atomic on powerpc, and we don't care about
109          * memory ordering here because retriving the controlling thread is
110          * per defintion racy.
111          */
112         ctx->tid = current->pid;
113
114         /*
115          * We do our own priority calculations, so we normally want
116          * ->static_prio to start with. Unfortunately thies field
117          * contains junk for threads with a realtime scheduling
118          * policy so we have to look at ->prio in this case.
119          */
120         if (rt_prio(current->prio))
121                 ctx->prio = current->prio;
122         else
123                 ctx->prio = current->static_prio;
124         ctx->policy = current->policy;
125
126         /*
127          * A lot of places that don't hold list_mutex poke into
128          * cpus_allowed, including grab_runnable_context which
129          * already holds the runq_lock.  So abuse runq_lock
130          * to protect this field aswell.
131          */
132         spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
133         ctx->cpus_allowed = current->cpus_allowed;
134         spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
135 }
136
137 void spu_update_sched_info(struct spu_context *ctx)
138 {
139         int node = ctx->spu->node;
140
141         mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
142         __spu_update_sched_info(ctx);
143         mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
144 }
145
146 static int __node_allowed(struct spu_context *ctx, int node)
147 {
148         if (nr_cpus_node(node)) {
149                 cpumask_t mask = node_to_cpumask(node);
150
151                 if (cpus_intersects(mask, ctx->cpus_allowed))
152                         return 1;
153         }
154
155         return 0;
156 }
157
158 static int node_allowed(struct spu_context *ctx, int node)
159 {
160         int rval;
161
162         spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
163         rval = __node_allowed(ctx, node);
164         spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
165
166         return rval;
167 }
168
169 static BLOCKING_NOTIFIER_HEAD(spu_switch_notifier);
170
171 void spu_switch_notify(struct spu *spu, struct spu_context *ctx)
172 {
173         blocking_notifier_call_chain(&spu_switch_notifier,
174                             ctx ? ctx->object_id : 0, spu);
175 }
176
177 static void notify_spus_active(void)
178 {
179         int node;
180
181         /*
182          * Wake up the active spu_contexts.
183          *
184          * When the awakened processes see their "notify_active" flag is set,
185          * they will call spu_switch_notify();
186          */
187         for_each_online_node(node) {
188                 struct spu *spu;
189
190                 mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
191                 list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus, cbe_list) {
192                         if (spu->alloc_state != SPU_FREE) {
193                                 struct spu_context *ctx = spu->ctx;
194                                 set_bit(SPU_SCHED_NOTIFY_ACTIVE,
195                                         &ctx->sched_flags);
196                                 mb();
197                                 wake_up_all(&ctx->stop_wq);
198                         }
199                 }
200                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
201         }
202 }
203
204 int spu_switch_event_register(struct notifier_block * n)
205 {
206         int ret;
207         ret = blocking_notifier_chain_register(&spu_switch_notifier, n);
208         if (!ret)
209                 notify_spus_active();
210         return ret;
211 }
212 EXPORT_SYMBOL_GPL(spu_switch_event_register);
213
214 int spu_switch_event_unregister(struct notifier_block * n)
215 {
216         return blocking_notifier_chain_unregister(&spu_switch_notifier, n);
217 }
218 EXPORT_SYMBOL_GPL(spu_switch_event_unregister);
219
220 /**
221  * spu_bind_context - bind spu context to physical spu
222  * @spu:        physical spu to bind to
223  * @ctx:        context to bind
224  */
225 static void spu_bind_context(struct spu *spu, struct spu_context *ctx)
226 {
227         pr_debug("%s: pid=%d SPU=%d NODE=%d\n", __FUNCTION__, current->pid,
228                  spu->number, spu->node);
229         spuctx_switch_state(ctx, SPU_UTIL_SYSTEM);
230
231         if (ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED)
232                 atomic_inc(&cbe_spu_info[spu->node].reserved_spus);
233         if (!list_empty(&ctx->aff_list))
234                 atomic_inc(&ctx->gang->aff_sched_count);
235
236         ctx->stats.slb_flt_base = spu->stats.slb_flt;
237         ctx->stats.class2_intr_base = spu->stats.class2_intr;
238
239         spu->ctx = ctx;
240         spu->flags = 0;
241         ctx->spu = spu;
242         ctx->ops = &spu_hw_ops;
243         spu->pid = current->pid;
244         spu->tgid = current->tgid;
245         spu_associate_mm(spu, ctx->owner);
246         spu->ibox_callback = spufs_ibox_callback;
247         spu->wbox_callback = spufs_wbox_callback;
248         spu->stop_callback = spufs_stop_callback;
249         spu->mfc_callback = spufs_mfc_callback;
250         spu->dma_callback = spufs_dma_callback;
251         mb();
252         spu_unmap_mappings(ctx);
253         spu_restore(&ctx->csa, spu);
254         spu->timestamp = jiffies;
255         spu_cpu_affinity_set(spu, raw_smp_processor_id());
256         spu_switch_notify(spu, ctx);
257         ctx->state = SPU_STATE_RUNNABLE;
258
259         spuctx_switch_state(ctx, SPU_UTIL_IDLE_LOADED);
260 }
261
262 /*
263  * Must be used with the list_mutex held.
264  */
265 static inline int sched_spu(struct spu *spu)
266 {
267         BUG_ON(!mutex_is_locked(&cbe_spu_info[spu->node].list_mutex));
268
269         return (!spu->ctx || !(spu->ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED));
270 }
271
272 static void aff_merge_remaining_ctxs(struct spu_gang *gang)
273 {
274         struct spu_context *ctx;
275
276         list_for_each_entry(ctx, &gang->aff_list_head, aff_list) {
277                 if (list_empty(&ctx->aff_list))
278                         list_add(&ctx->aff_list, &gang->aff_list_head);
279         }
280         gang->aff_flags |= AFF_MERGED;
281 }
282
283 static void aff_set_offsets(struct spu_gang *gang)
284 {
285         struct spu_context *ctx;
286         int offset;
287
288         offset = -1;
289         list_for_each_entry_reverse(ctx, &gang->aff_ref_ctx->aff_list,
290                                                                 aff_list) {
291                 if (&ctx->aff_list == &gang->aff_list_head)
292                         break;
293                 ctx->aff_offset = offset--;
294         }
295
296         offset = 0;
297         list_for_each_entry(ctx, gang->aff_ref_ctx->aff_list.prev, aff_list) {
298                 if (&ctx->aff_list == &gang->aff_list_head)
299                         break;
300                 ctx->aff_offset = offset++;
301         }
302
303         gang->aff_flags |= AFF_OFFSETS_SET;
304 }
305
306 static struct spu *aff_ref_location(struct spu_context *ctx, int mem_aff,
307                  int group_size, int lowest_offset)
308 {
309         struct spu *spu;
310         int node, n;
311
312         /*
313          * TODO: A better algorithm could be used to find a good spu to be
314          *       used as reference location for the ctxs chain.
315          */
316         node = cpu_to_node(raw_smp_processor_id());
317         for (n = 0; n < MAX_NUMNODES; n++, node++) {
318                 node = (node < MAX_NUMNODES) ? node : 0;
319                 if (!node_allowed(ctx, node))
320                         continue;
321                 mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
322                 list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus, cbe_list) {
323                         if ((!mem_aff || spu->has_mem_affinity) &&
324                                                         sched_spu(spu)) {
325                                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
326                                 return spu;
327                         }
328                 }
329                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
330         }
331         return NULL;
332 }
333
334 static void aff_set_ref_point_location(struct spu_gang *gang)
335 {
336         int mem_aff, gs, lowest_offset;
337         struct spu_context *ctx;
338         struct spu *tmp;
339
340         mem_aff = gang->aff_ref_ctx->flags & SPU_CREATE_AFFINITY_MEM;
341         lowest_offset = 0;
342         gs = 0;
343
344         list_for_each_entry(tmp, &gang->aff_list_head, aff_list)
345                 gs++;
346
347         list_for_each_entry_reverse(ctx, &gang->aff_ref_ctx->aff_list,
348                                                                 aff_list) {
349                 if (&ctx->aff_list == &gang->aff_list_head)
350                         break;
351                 lowest_offset = ctx->aff_offset;
352         }
353
354         gang->aff_ref_spu = aff_ref_location(gang->aff_ref_ctx, mem_aff, gs,
355                                                         lowest_offset);
356 }
357
358 static struct spu *ctx_location(struct spu *ref, int offset, int node)
359 {
360         struct spu *spu;
361
362         spu = NULL;
363         if (offset >= 0) {
364                 list_for_each_entry(spu, ref->aff_list.prev, aff_list) {
365                         BUG_ON(spu->node != node);
366                         if (offset == 0)
367                                 break;
368                         if (sched_spu(spu))
369                                 offset--;
370                 }
371         } else {
372                 list_for_each_entry_reverse(spu, ref->aff_list.next, aff_list) {
373                         BUG_ON(spu->node != node);
374                         if (offset == 0)
375                                 break;
376                         if (sched_spu(spu))
377                                 offset++;
378                 }
379         }
380
381         return spu;
382 }
383
384 /*
385  * affinity_check is called each time a context is going to be scheduled.
386  * It returns the spu ptr on which the context must run.
387  */
388 static int has_affinity(struct spu_context *ctx)
389 {
390         struct spu_gang *gang = ctx->gang;
391
392         if (list_empty(&ctx->aff_list))
393                 return 0;
394
395         mutex_lock(&gang->aff_mutex);
396         if (!gang->aff_ref_spu) {
397                 if (!(gang->aff_flags & AFF_MERGED))
398                         aff_merge_remaining_ctxs(gang);
399                 if (!(gang->aff_flags & AFF_OFFSETS_SET))
400                         aff_set_offsets(gang);
401                 aff_set_ref_point_location(gang);
402         }
403         mutex_unlock(&gang->aff_mutex);
404
405         return gang->aff_ref_spu != NULL;
406 }
407
408 /**
409  * spu_unbind_context - unbind spu context from physical spu
410  * @spu:        physical spu to unbind from
411  * @ctx:        context to unbind
412  */
413 static void spu_unbind_context(struct spu *spu, struct spu_context *ctx)
414 {
415         pr_debug("%s: unbind pid=%d SPU=%d NODE=%d\n", __FUNCTION__,
416                  spu->pid, spu->number, spu->node);
417         spuctx_switch_state(ctx, SPU_UTIL_SYSTEM);
418
419         if (spu->ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED)
420                 atomic_dec(&cbe_spu_info[spu->node].reserved_spus);
421         if (!list_empty(&ctx->aff_list))
422                 if (atomic_dec_and_test(&ctx->gang->aff_sched_count))
423                         ctx->gang->aff_ref_spu = NULL;
424         spu_switch_notify(spu, NULL);
425         spu_unmap_mappings(ctx);
426         spu_save(&ctx->csa, spu);
427         spu->timestamp = jiffies;
428         ctx->state = SPU_STATE_SAVED;
429         spu->ibox_callback = NULL;
430         spu->wbox_callback = NULL;
431         spu->stop_callback = NULL;
432         spu->mfc_callback = NULL;
433         spu->dma_callback = NULL;
434         spu_associate_mm(spu, NULL);
435         spu->pid = 0;
436         spu->tgid = 0;
437         ctx->ops = &spu_backing_ops;
438         spu->flags = 0;
439         spu->ctx = NULL;
440
441         ctx->stats.slb_flt +=
442                 (spu->stats.slb_flt - ctx->stats.slb_flt_base);
443         ctx->stats.class2_intr +=
444                 (spu->stats.class2_intr - ctx->stats.class2_intr_base);
445
446         /* This maps the underlying spu state to idle */
447         spuctx_switch_state(ctx, SPU_UTIL_IDLE_LOADED);
448         ctx->spu = NULL;
449 }
450
451 /**
452  * spu_add_to_rq - add a context to the runqueue
453  * @ctx:       context to add
454  */
455 static void __spu_add_to_rq(struct spu_context *ctx)
456 {
457         /*
458          * Unfortunately this code path can be called from multiple threads
459          * on behalf of a single context due to the way the problem state
460          * mmap support works.
461          *
462          * Fortunately we need to wake up all these threads at the same time
463          * and can simply skip the runqueue addition for every but the first
464          * thread getting into this codepath.
465          *
466          * It's still quite hacky, and long-term we should proxy all other
467          * threads through the owner thread so that spu_run is in control
468          * of all the scheduling activity for a given context.
469          */
470         if (list_empty(&ctx->rq)) {
471                 list_add_tail(&ctx->rq, &spu_prio->runq[ctx->prio]);
472                 set_bit(ctx->prio, spu_prio->bitmap);
473                 if (!spu_prio->nr_waiting++)
474                         __mod_timer(&spusched_timer, jiffies + SPUSCHED_TICK);
475         }
476 }
477
478 static void __spu_del_from_rq(struct spu_context *ctx)
479 {
480         int prio = ctx->prio;
481
482         if (!list_empty(&ctx->rq)) {
483                 if (!--spu_prio->nr_waiting)
484                         del_timer(&spusched_timer);
485                 list_del_init(&ctx->rq);
486
487                 if (list_empty(&spu_prio->runq[prio]))
488                         clear_bit(prio, spu_prio->bitmap);
489         }
490 }
491
492 static void spu_prio_wait(struct spu_context *ctx)
493 {
494         DEFINE_WAIT(wait);
495
496         spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
497         prepare_to_wait_exclusive(&ctx->stop_wq, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
498         if (!signal_pending(current)) {
499                 __spu_add_to_rq(ctx);
500                 spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
501                 mutex_unlock(&ctx->state_mutex);
502                 schedule();
503                 mutex_lock(&ctx->state_mutex);
504                 spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
505                 __spu_del_from_rq(ctx);
506         }
507         spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
508         __set_current_state(TASK_RUNNING);
509         remove_wait_queue(&ctx->stop_wq, &wait);
510 }
511
512 static struct spu *spu_get_idle(struct spu_context *ctx)
513 {
514         struct spu *spu;
515         int node, n;
516
517         if (has_affinity(ctx)) {
518                 node = ctx->gang->aff_ref_spu->node;
519
520                 mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
521                 spu = ctx_location(ctx->gang->aff_ref_spu, ctx->aff_offset, node);
522                 if (spu && spu->alloc_state == SPU_FREE)
523                         goto found;
524                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
525                 return NULL;
526         }
527
528         node = cpu_to_node(raw_smp_processor_id());
529         for (n = 0; n < MAX_NUMNODES; n++, node++) {
530                 node = (node < MAX_NUMNODES) ? node : 0;
531                 if (!node_allowed(ctx, node))
532                         continue;
533
534                 mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
535                 list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus, cbe_list) {
536                         if (spu->alloc_state == SPU_FREE)
537                                 goto found;
538                 }
539                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
540         }
541
542         return NULL;
543
544  found:
545         spu->alloc_state = SPU_USED;
546         mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
547         pr_debug("Got SPU %d %d\n", spu->number, spu->node);
548         spu_init_channels(spu);
549         return spu;
550 }
551
552 /**
553  * find_victim - find a lower priority context to preempt
554  * @ctx:        canidate context for running
555  *
556  * Returns the freed physical spu to run the new context on.
557  */
558 static struct spu *find_victim(struct spu_context *ctx)
559 {
560         struct spu_context *victim = NULL;
561         struct spu *spu;
562         int node, n;
563
564         /*
565          * Look for a possible preemption candidate on the local node first.
566          * If there is no candidate look at the other nodes.  This isn't
567          * exactly fair, but so far the whole spu schedule tries to keep
568          * a strong node affinity.  We might want to fine-tune this in
569          * the future.
570          */
571  restart:
572         node = cpu_to_node(raw_smp_processor_id());
573         for (n = 0; n < MAX_NUMNODES; n++, node++) {
574                 node = (node < MAX_NUMNODES) ? node : 0;
575                 if (!node_allowed(ctx, node))
576                         continue;
577
578                 mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
579                 list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus, cbe_list) {
580                         struct spu_context *tmp = spu->ctx;
581
582                         if (tmp && tmp->prio > ctx->prio &&
583                             (!victim || tmp->prio > victim->prio))
584                                 victim = spu->ctx;
585                 }
586                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
587
588                 if (victim) {
589                         /*
590                          * This nests ctx->state_mutex, but we always lock
591                          * higher priority contexts before lower priority
592                          * ones, so this is safe until we introduce
593                          * priority inheritance schemes.
594                          */
595                         if (!mutex_trylock(&victim->state_mutex)) {
596                                 victim = NULL;
597                                 goto restart;
598                         }
599
600                         spu = victim->spu;
601                         if (!spu) {
602                                 /*
603                                  * This race can happen because we've dropped
604                                  * the active list mutex.  No a problem, just
605                                  * restart the search.
606                                  */
607                                 mutex_unlock(&victim->state_mutex);
608                                 victim = NULL;
609                                 goto restart;
610                         }
611
612                         mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
613                         cbe_spu_info[node].nr_active--;
614                         spu_unbind_context(spu, victim);
615                         mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
616
617                         victim->stats.invol_ctx_switch++;
618                         spu->stats.invol_ctx_switch++;
619                         mutex_unlock(&victim->state_mutex);
620                         /*
621                          * We need to break out of the wait loop in spu_run
622                          * manually to ensure this context gets put on the
623                          * runqueue again ASAP.
624                          */
625                         wake_up(&victim->stop_wq);
626                         return spu;
627                 }
628         }
629
630         return NULL;
631 }
632
633 /**
634  * spu_activate - find a free spu for a context and execute it
635  * @ctx:        spu context to schedule
636  * @flags:      flags (currently ignored)
637  *
638  * Tries to find a free spu to run @ctx.  If no free spu is available
639  * add the context to the runqueue so it gets woken up once an spu
640  * is available.
641  */
642 int spu_activate(struct spu_context *ctx, unsigned long flags)
643 {
644         do {
645                 struct spu *spu;
646
647                 /*
648                  * If there are multiple threads waiting for a single context
649                  * only one actually binds the context while the others will
650                  * only be able to acquire the state_mutex once the context
651                  * already is in runnable state.
652                  */
653                 if (ctx->spu)
654                         return 0;
655
656                 spu = spu_get_idle(ctx);
657                 /*
658                  * If this is a realtime thread we try to get it running by
659                  * preempting a lower priority thread.
660                  */
661                 if (!spu && rt_prio(ctx->prio))
662                         spu = find_victim(ctx);
663                 if (spu) {
664                         int node = spu->node;
665
666                         mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
667                         spu_bind_context(spu, ctx);
668                         cbe_spu_info[node].nr_active++;
669                         mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
670                         return 0;
671                 }
672
673                 spu_prio_wait(ctx);
674         } while (!signal_pending(current));
675
676         return -ERESTARTSYS;
677 }
678
679 /**
680  * grab_runnable_context - try to find a runnable context
681  *
682  * Remove the highest priority context on the runqueue and return it
683  * to the caller.  Returns %NULL if no runnable context was found.
684  */
685 static struct spu_context *grab_runnable_context(int prio, int node)
686 {
687         struct spu_context *ctx;
688         int best;
689
690         spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
691         best = find_first_bit(spu_prio->bitmap, prio);
692         while (best < prio) {
693                 struct list_head *rq = &spu_prio->runq[best];
694
695                 list_for_each_entry(ctx, rq, rq) {
696                         /* XXX(hch): check for affinity here aswell */
697                         if (__node_allowed(ctx, node)) {
698                                 __spu_del_from_rq(ctx);
699                                 goto found;
700                         }
701                 }
702                 best++;
703         }
704         ctx = NULL;
705  found:
706         spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
707         return ctx;
708 }
709
710 static int __spu_deactivate(struct spu_context *ctx, int force, int max_prio)
711 {
712         struct spu *spu = ctx->spu;
713         struct spu_context *new = NULL;
714
715         if (spu) {
716                 new = grab_runnable_context(max_prio, spu->node);
717                 if (new || force) {
718                         int node = spu->node;
719
720                         mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
721                         spu_unbind_context(spu, ctx);
722                         spu->alloc_state = SPU_FREE;
723                         cbe_spu_info[node].nr_active--;
724                         mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
725
726                         ctx->stats.vol_ctx_switch++;
727                         spu->stats.vol_ctx_switch++;
728
729                         if (new)
730                                 wake_up(&new->stop_wq);
731                 }
732
733         }
734
735         return new != NULL;
736 }
737
738 /**
739  * spu_deactivate - unbind a context from it's physical spu
740  * @ctx:        spu context to unbind
741  *
742  * Unbind @ctx from the physical spu it is running on and schedule
743  * the highest priority context to run on the freed physical spu.
744  */
745 void spu_deactivate(struct spu_context *ctx)
746 {
747         __spu_deactivate(ctx, 1, MAX_PRIO);
748 }
749
750 /**
751  * spu_yield -  yield a physical spu if others are waiting
752  * @ctx:        spu context to yield
753  *
754  * Check if there is a higher priority context waiting and if yes
755  * unbind @ctx from the physical spu and schedule the highest
756  * priority context to run on the freed physical spu instead.
757  */
758 void spu_yield(struct spu_context *ctx)
759 {
760         if (!(ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED)) {
761                 mutex_lock(&ctx->state_mutex);
762                 __spu_deactivate(ctx, 0, MAX_PRIO);
763                 mutex_unlock(&ctx->state_mutex);
764         }
765 }
766
767 static noinline void spusched_tick(struct spu_context *ctx)
768 {
769         if (ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED)
770                 return;
771         if (ctx->policy == SCHED_FIFO)
772                 return;
773
774         if (--ctx->time_slice)
775                 return;
776
777         /*
778          * Unfortunately list_mutex ranks outside of state_mutex, so
779          * we have to trylock here.  If we fail give the context another
780          * tick and try again.
781          */
782         if (mutex_trylock(&ctx->state_mutex)) {
783                 struct spu *spu = ctx->spu;
784                 struct spu_context *new;
785
786                 new = grab_runnable_context(ctx->prio + 1, spu->node);
787                 if (new) {
788                         spu_unbind_context(spu, ctx);
789                         ctx->stats.invol_ctx_switch++;
790                         spu->stats.invol_ctx_switch++;
791                         spu->alloc_state = SPU_FREE;
792                         cbe_spu_info[spu->node].nr_active--;
793                         wake_up(&new->stop_wq);
794                         /*
795                          * We need to break out of the wait loop in
796                          * spu_run manually to ensure this context
797                          * gets put on the runqueue again ASAP.
798                          */
799                         wake_up(&ctx->stop_wq);
800                 }
801                 spu_set_timeslice(ctx);
802                 mutex_unlock(&ctx->state_mutex);
803         } else {
804                 ctx->time_slice++;
805         }
806 }
807
808 /**
809  * count_active_contexts - count nr of active tasks
810  *
811  * Return the number of tasks currently running or waiting to run.
812  *
813  * Note that we don't take runq_lock / list_mutex here.  Reading
814  * a single 32bit value is atomic on powerpc, and we don't care
815  * about memory ordering issues here.
816  */
817 static unsigned long count_active_contexts(void)
818 {
819         int nr_active = 0, node;
820
821         for (node = 0; node < MAX_NUMNODES; node++)
822                 nr_active += cbe_spu_info[node].nr_active;
823         nr_active += spu_prio->nr_waiting;
824
825         return nr_active;
826 }
827
828 /**
829  * spu_calc_load - given tick count, update the avenrun load estimates.
830  * @tick:       tick count
831  *
832  * No locking against reading these values from userspace, as for
833  * the CPU loadavg code.
834  */
835 static void spu_calc_load(unsigned long ticks)
836 {
837         unsigned long active_tasks; /* fixed-point */
838         static int count = LOAD_FREQ;
839
840         count -= ticks;
841
842         if (unlikely(count < 0)) {
843                 active_tasks = count_active_contexts() * FIXED_1;
844                 do {
845                         CALC_LOAD(spu_avenrun[0], EXP_1, active_tasks);
846                         CALC_LOAD(spu_avenrun[1], EXP_5, active_tasks);
847                         CALC_LOAD(spu_avenrun[2], EXP_15, active_tasks);
848                         count += LOAD_FREQ;
849                 } while (count < 0);
850         }
851 }
852
853 static void spusched_wake(unsigned long data)
854 {
855         mod_timer(&spusched_timer, jiffies + SPUSCHED_TICK);
856         wake_up_process(spusched_task);
857         spu_calc_load(SPUSCHED_TICK);
858 }
859
860 static int spusched_thread(void *unused)
861 {
862         struct spu *spu;
863         int node;
864
865         while (!kthread_should_stop()) {
866                 set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);
867                 schedule();
868                 for (node = 0; node < MAX_NUMNODES; node++) {
869                         mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
870                         list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus, cbe_list)
871                                 if (spu->ctx)
872                                         spusched_tick(spu->ctx);
873                         mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
874                 }
875         }
876
877         return 0;
878 }
879
880 #define LOAD_INT(x) ((x) >> FSHIFT)
881 #define LOAD_FRAC(x) LOAD_INT(((x) & (FIXED_1-1)) * 100)
882
883 static int show_spu_loadavg(struct seq_file *s, void *private)
884 {
885         int a, b, c;
886
887         a = spu_avenrun[0] + (FIXED_1/200);
888         b = spu_avenrun[1] + (FIXED_1/200);
889         c = spu_avenrun[2] + (FIXED_1/200);
890
891         /*
892          * Note that last_pid doesn't really make much sense for the
893          * SPU loadavg (it even seems very odd on the CPU side..),
894          * but we include it here to have a 100% compatible interface.
895          */
896         seq_printf(s, "%d.%02d %d.%02d %d.%02d %ld/%d %d\n",
897                 LOAD_INT(a), LOAD_FRAC(a),
898                 LOAD_INT(b), LOAD_FRAC(b),
899                 LOAD_INT(c), LOAD_FRAC(c),
900                 count_active_contexts(),
901                 atomic_read(&nr_spu_contexts),
902                 current->nsproxy->pid_ns->last_pid);
903         return 0;
904 }
905
906 static int spu_loadavg_open(struct inode *inode, struct file *file)
907 {
908         return single_open(file, show_spu_loadavg, NULL);
909 }
910
911 static const struct file_operations spu_loadavg_fops = {
912         .open           = spu_loadavg_open,
913         .read           = seq_read,
914         .llseek         = seq_lseek,
915         .release        = single_release,
916 };
917
918 int __init spu_sched_init(void)
919 {
920         struct proc_dir_entry *entry;
921         int err = -ENOMEM, i;
922
923         spu_prio = kzalloc(sizeof(struct spu_prio_array), GFP_KERNEL);
924         if (!spu_prio)
925                 goto out;
926
927         for (i = 0; i < MAX_PRIO; i++) {
928                 INIT_LIST_HEAD(&spu_prio->runq[i]);
929                 __clear_bit(i, spu_prio->bitmap);
930         }
931         spin_lock_init(&spu_prio->runq_lock);
932
933         setup_timer(&spusched_timer, spusched_wake, 0);
934
935         spusched_task = kthread_run(spusched_thread, NULL, "spusched");
936         if (IS_ERR(spusched_task)) {
937                 err = PTR_ERR(spusched_task);
938                 goto out_free_spu_prio;
939         }
940
941         entry = create_proc_entry("spu_loadavg", 0, NULL);
942         if (!entry)
943                 goto out_stop_kthread;
944         entry->proc_fops = &spu_loadavg_fops;
945
946         pr_debug("spusched: tick: %d, min ticks: %d, default ticks: %d\n",
947                         SPUSCHED_TICK, MIN_SPU_TIMESLICE, DEF_SPU_TIMESLICE);
948         return 0;
949
950  out_stop_kthread:
951         kthread_stop(spusched_task);
952  out_free_spu_prio:
953         kfree(spu_prio);
954  out:
955         return err;
956 }
957
958 void spu_sched_exit(void)
959 {
960         struct spu *spu;
961         int node;
962
963         remove_proc_entry("spu_loadavg", NULL);
964
965         del_timer_sync(&spusched_timer);
966         kthread_stop(spusched_task);
967
968         for (node = 0; node < MAX_NUMNODES; node++) {
969                 mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
970                 list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus, cbe_list)
971                         if (spu->alloc_state != SPU_FREE)
972                                 spu->alloc_state = SPU_FREE;
973                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
974         }
975         kfree(spu_prio);
976 }