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