git.oblomov.eu Git - linux-2.6/blob - 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 static struct timer_list spuloadavg_timer;
  62
  63 /*
  64  * Priority of a normal, non-rt, non-niced'd process (aka nice level 0).
  65  */
  66 #define NORMAL_PRIO             120
  67
  68 /*
  69  * Frequency of the spu scheduler tick.  By default we do one SPU scheduler
  70  * tick for every 10 CPU scheduler ticks.
  71  */
  72 #define SPUSCHED_TICK           (10)
  73
  74 /*
  75  * These are the 'tuning knobs' of the scheduler:
  76  *
  77  * Minimum timeslice is 5 msecs (or 1 spu scheduler tick, whichever is
  78  * larger), default timeslice is 100 msecs, maximum timeslice is 800 msecs.
  79  */
  80 #define MIN_SPU_TIMESLICE       max(5 * HZ / (1000 * SPUSCHED_TICK), 1)
  81 #define DEF_SPU_TIMESLICE       (100 * HZ / (1000 * SPUSCHED_TICK))
  82
  83 #define MAX_USER_PRIO           (MAX_PRIO - MAX_RT_PRIO)
  84 #define SCALE_PRIO(x, prio) \
  85         max(x * (MAX_PRIO - prio) / (MAX_USER_PRIO / 2), MIN_SPU_TIMESLICE)
  86
  87 /*
  88  * scale user-nice values [ -20 ... 0 ... 19 ] to time slice values:
  89  * [800ms ... 100ms ... 5ms]
  90  *
  91  * The higher a thread's priority, the bigger timeslices
  92  * it gets during one round of execution. But even the lowest
  93  * priority thread gets MIN_TIMESLICE worth of execution time.
  94  */
  95 void spu_set_timeslice(struct spu_context *ctx)
  96 {
  97         if (ctx->prio < NORMAL_PRIO)
  98                 ctx->time_slice = SCALE_PRIO(DEF_SPU_TIMESLICE * 4, ctx->prio);
  99         else
 100                 ctx->time_slice = SCALE_PRIO(DEF_SPU_TIMESLICE, ctx->prio);
 101 }
 102
 103 /*
 104  * Update scheduling information from the owning thread.
 105  */
 106 void __spu_update_sched_info(struct spu_context *ctx)
 107 {
 108         /*
 109          * assert that the context is not on the runqueue, so it is safe
 110          * to change its scheduling parameters.
 111          */
 112         BUG_ON(!list_empty(&ctx->rq));
 113
 114         /*
 115          * 32-Bit assignments are atomic on powerpc, and we don't care about
 116          * memory ordering here because retrieving the controlling thread is
 117          * per definition racy.
 118          */
 119         ctx->tid = current->pid;
 120
 121         /*
 122          * We do our own priority calculations, so we normally want
 123          * ->static_prio to start with. Unfortunately this field
 124          * contains junk for threads with a realtime scheduling
 125          * policy so we have to look at ->prio in this case.
 126          */
 127         if (rt_prio(current->prio))
 128                 ctx->prio = current->prio;
 129         else
 130                 ctx->prio = current->static_prio;
 131         ctx->policy = current->policy;
 132
 133         /*
 134          * TO DO: the context may be loaded, so we may need to activate
 135          * it again on a different node. But it shouldn't hurt anything
 136          * to update its parameters, because we know that the scheduler
 137          * is not actively looking at this field, since it is not on the
 138          * runqueue. The context will be rescheduled on the proper node
 139          * if it is timesliced or preempted.
 140          */
 141         ctx->cpus_allowed = current->cpus_allowed;
 142 }
 143
 144 void spu_update_sched_info(struct spu_context *ctx)
 145 {
 146         int node;
 147
 148         if (ctx->state == SPU_STATE_RUNNABLE) {
 149                 node = ctx->spu->node;
 150
 151                 /*
 152                  * Take list_mutex to sync with find_victim().
 153                  */
 154                 mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 155                 __spu_update_sched_info(ctx);
 156                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 157         } else {
 158                 __spu_update_sched_info(ctx);
 159         }
 160 }
 161
 162 static int __node_allowed(struct spu_context *ctx, int node)
 163 {
 164         if (nr_cpus_node(node)) {
 165                 cpumask_t mask = node_to_cpumask(node);
 166
 167                 if (cpus_intersects(mask, ctx->cpus_allowed))
 168                         return 1;
 169         }
 170
 171         return 0;
 172 }
 173
 174 static int node_allowed(struct spu_context *ctx, int node)
 175 {
 176         int rval;
 177
 178         spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
 179         rval = __node_allowed(ctx, node);
 180         spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
 181
 182         return rval;
 183 }
 184
 185 static BLOCKING_NOTIFIER_HEAD(spu_switch_notifier);
 186
 187 void spu_switch_notify(struct spu *spu, struct spu_context *ctx)
 188 {
 189         blocking_notifier_call_chain(&spu_switch_notifier,
 190                             ctx ? ctx->object_id : 0, spu);
 191 }
 192
 193 static void notify_spus_active(void)
 194 {
 195         int node;
 196
 197         /*
 198          * Wake up the active spu_contexts.
 199          *
 200          * When the awakened processes see their "notify_active" flag is set,
 201          * they will call spu_switch_notify().
 202          */
 203         for_each_online_node(node) {
 204                 struct spu *spu;
 205
 206                 mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 207                 list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus, cbe_list) {
 208                         if (spu->alloc_state != SPU_FREE) {
 209                                 struct spu_context *ctx = spu->ctx;
 210                                 set_bit(SPU_SCHED_NOTIFY_ACTIVE,
 211                                         &ctx->sched_flags);
 212                                 mb();
 213                                 wake_up_all(&ctx->stop_wq);
 214                         }
 215                 }
 216                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 217         }
 218 }
 219
 220 int spu_switch_event_register(struct notifier_block * n)
 221 {
 222         int ret;
 223         ret = blocking_notifier_chain_register(&spu_switch_notifier, n);
 224         if (!ret)
 225                 notify_spus_active();
 226         return ret;
 227 }
 228 EXPORT_SYMBOL_GPL(spu_switch_event_register);
 229
 230 int spu_switch_event_unregister(struct notifier_block * n)
 231 {
 232         return blocking_notifier_chain_unregister(&spu_switch_notifier, n);
 233 }
 234 EXPORT_SYMBOL_GPL(spu_switch_event_unregister);
 235
 236 /**
 237  * spu_bind_context - bind spu context to physical spu
 238  * @spu:        physical spu to bind to
 239  * @ctx:        context to bind
 240  */
 241 static void spu_bind_context(struct spu *spu, struct spu_context *ctx)
 242 {
 243         pr_debug("%s: pid=%d SPU=%d NODE=%d\n", __FUNCTION__, current->pid,
 244                  spu->number, spu->node);
 245         spuctx_switch_state(ctx, SPU_UTIL_SYSTEM);
 246
 247         if (ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED)
 248                 atomic_inc(&cbe_spu_info[spu->node].reserved_spus);
 249
 250         ctx->stats.slb_flt_base = spu->stats.slb_flt;
 251         ctx->stats.class2_intr_base = spu->stats.class2_intr;
 252
 253         spu->ctx = ctx;
 254         spu->flags = 0;
 255         ctx->spu = spu;
 256         ctx->ops = &spu_hw_ops;
 257         spu->pid = current->pid;
 258         spu->tgid = current->tgid;
 259         spu_associate_mm(spu, ctx->owner);
 260         spu->ibox_callback = spufs_ibox_callback;
 261         spu->wbox_callback = spufs_wbox_callback;
 262         spu->stop_callback = spufs_stop_callback;
 263         spu->mfc_callback = spufs_mfc_callback;
 264         mb();
 265         spu_unmap_mappings(ctx);
 266         spu_restore(&ctx->csa, spu);
 267         spu->timestamp = jiffies;
 268         spu_cpu_affinity_set(spu, raw_smp_processor_id());
 269         spu_switch_notify(spu, ctx);
 270         ctx->state = SPU_STATE_RUNNABLE;
 271
 272         spuctx_switch_state(ctx, SPU_UTIL_IDLE_LOADED);
 273 }
 274
 275 /*
 276  * Must be used with the list_mutex held.
 277  */
 278 static inline int sched_spu(struct spu *spu)
 279 {
 280         BUG_ON(!mutex_is_locked(&cbe_spu_info[spu->node].list_mutex));
 281
 282         return (!spu->ctx || !(spu->ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED));
 283 }
 284
 285 static void aff_merge_remaining_ctxs(struct spu_gang *gang)
 286 {
 287         struct spu_context *ctx;
 288
 289         list_for_each_entry(ctx, &gang->aff_list_head, aff_list) {
 290                 if (list_empty(&ctx->aff_list))
 291                         list_add(&ctx->aff_list, &gang->aff_list_head);
 292         }
 293         gang->aff_flags |= AFF_MERGED;
 294 }
 295
 296 static void aff_set_offsets(struct spu_gang *gang)
 297 {
 298         struct spu_context *ctx;
 299         int offset;
 300
 301         offset = -1;
 302         list_for_each_entry_reverse(ctx, &gang->aff_ref_ctx->aff_list,
 303                                                                 aff_list) {
 304                 if (&ctx->aff_list == &gang->aff_list_head)
 305                         break;
 306                 ctx->aff_offset = offset--;
 307         }
 308
 309         offset = 0;
 310         list_for_each_entry(ctx, gang->aff_ref_ctx->aff_list.prev, aff_list) {
 311                 if (&ctx->aff_list == &gang->aff_list_head)
 312                         break;
 313                 ctx->aff_offset = offset++;
 314         }
 315
 316         gang->aff_flags |= AFF_OFFSETS_SET;
 317 }
 318
 319 static struct spu *aff_ref_location(struct spu_context *ctx, int mem_aff,
 320                  int group_size, int lowest_offset)
 321 {
 322         struct spu *spu;
 323         int node, n;
 324
 325         /*
 326          * TODO: A better algorithm could be used to find a good spu to be
 327          *       used as reference location for the ctxs chain.
 328          */
 329         node = cpu_to_node(raw_smp_processor_id());
 330         for (n = 0; n < MAX_NUMNODES; n++, node++) {
 331                 node = (node < MAX_NUMNODES) ? node : 0;
 332                 if (!node_allowed(ctx, node))
 333                         continue;
 334                 mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 335                 list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus, cbe_list) {
 336                         if ((!mem_aff || spu->has_mem_affinity) &&
 337                                                         sched_spu(spu)) {
 338                                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 339                                 return spu;
 340                         }
 341                 }
 342                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 343         }
 344         return NULL;
 345 }
 346
 347 static void aff_set_ref_point_location(struct spu_gang *gang)
 348 {
 349         int mem_aff, gs, lowest_offset;
 350         struct spu_context *ctx;
 351         struct spu *tmp;
 352
 353         mem_aff = gang->aff_ref_ctx->flags & SPU_CREATE_AFFINITY_MEM;
 354         lowest_offset = 0;
 355         gs = 0;
 356
 357         list_for_each_entry(tmp, &gang->aff_list_head, aff_list)
 358                 gs++;
 359
 360         list_for_each_entry_reverse(ctx, &gang->aff_ref_ctx->aff_list,
 361                                                                 aff_list) {
 362                 if (&ctx->aff_list == &gang->aff_list_head)
 363                         break;
 364                 lowest_offset = ctx->aff_offset;
 365         }
 366
 367         gang->aff_ref_spu = aff_ref_location(gang->aff_ref_ctx, mem_aff, gs,
 368                                                         lowest_offset);
 369 }
 370
 371 static struct spu *ctx_location(struct spu *ref, int offset, int node)
 372 {
 373         struct spu *spu;
 374
 375         spu = NULL;
 376         if (offset >= 0) {
 377                 list_for_each_entry(spu, ref->aff_list.prev, aff_list) {
 378                         BUG_ON(spu->node != node);
 379                         if (offset == 0)
 380                                 break;
 381                         if (sched_spu(spu))
 382                                 offset--;
 383                 }
 384         } else {
 385                 list_for_each_entry_reverse(spu, ref->aff_list.next, aff_list) {
 386                         BUG_ON(spu->node != node);
 387                         if (offset == 0)
 388                                 break;
 389                         if (sched_spu(spu))
 390                                 offset++;
 391                 }
 392         }
 393
 394         return spu;
 395 }
 396
 397 /*
 398  * affinity_check is called each time a context is going to be scheduled.
 399  * It returns the spu ptr on which the context must run.
 400  */
 401 static int has_affinity(struct spu_context *ctx)
 402 {
 403         struct spu_gang *gang = ctx->gang;
 404
 405         if (list_empty(&ctx->aff_list))
 406                 return 0;
 407
 408         if (!gang->aff_ref_spu) {
 409                 if (!(gang->aff_flags & AFF_MERGED))
 410                         aff_merge_remaining_ctxs(gang);
 411                 if (!(gang->aff_flags & AFF_OFFSETS_SET))
 412                         aff_set_offsets(gang);
 413                 aff_set_ref_point_location(gang);
 414         }
 415
 416         return gang->aff_ref_spu != NULL;
 417 }
 418
 419 /**
 420  * spu_unbind_context - unbind spu context from physical spu
 421  * @spu:        physical spu to unbind from
 422  * @ctx:        context to unbind
 423  */
 424 static void spu_unbind_context(struct spu *spu, struct spu_context *ctx)
 425 {
 426         pr_debug("%s: unbind pid=%d SPU=%d NODE=%d\n", __FUNCTION__,
 427                  spu->pid, spu->number, spu->node);
 428         spuctx_switch_state(ctx, SPU_UTIL_SYSTEM);
 429
 430         if (spu->ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED)
 431                 atomic_dec(&cbe_spu_info[spu->node].reserved_spus);
 432
 433         if (ctx->gang){
 434                 mutex_lock(&ctx->gang->aff_mutex);
 435                 if (has_affinity(ctx)) {
 436                         if (atomic_dec_and_test(&ctx->gang->aff_sched_count))
 437                                 ctx->gang->aff_ref_spu = NULL;
 438                 }
 439                 mutex_unlock(&ctx->gang->aff_mutex);
 440         }
 441
 442         spu_switch_notify(spu, NULL);
 443         spu_unmap_mappings(ctx);
 444         spu_save(&ctx->csa, spu);
 445         spu->timestamp = jiffies;
 446         ctx->state = SPU_STATE_SAVED;
 447         spu->ibox_callback = NULL;
 448         spu->wbox_callback = NULL;
 449         spu->stop_callback = NULL;
 450         spu->mfc_callback = NULL;
 451         spu_associate_mm(spu, NULL);
 452         spu->pid = 0;
 453         spu->tgid = 0;
 454         ctx->ops = &spu_backing_ops;
 455         spu->flags = 0;
 456         spu->ctx = NULL;
 457
 458         ctx->stats.slb_flt +=
 459                 (spu->stats.slb_flt - ctx->stats.slb_flt_base);
 460         ctx->stats.class2_intr +=
 461                 (spu->stats.class2_intr - ctx->stats.class2_intr_base);
 462
 463         /* This maps the underlying spu state to idle */
 464         spuctx_switch_state(ctx, SPU_UTIL_IDLE_LOADED);
 465         ctx->spu = NULL;
 466 }
 467
 468 /**
 469  * spu_add_to_rq - add a context to the runqueue
 470  * @ctx:       context to add
 471  */
 472 static void __spu_add_to_rq(struct spu_context *ctx)
 473 {
 474         /*
 475          * Unfortunately this code path can be called from multiple threads
 476          * on behalf of a single context due to the way the problem state
 477          * mmap support works.
 478          *
 479          * Fortunately we need to wake up all these threads at the same time
 480          * and can simply skip the runqueue addition for every but the first
 481          * thread getting into this codepath.
 482          *
 483          * It's still quite hacky, and long-term we should proxy all other
 484          * threads through the owner thread so that spu_run is in control
 485          * of all the scheduling activity for a given context.
 486          */
 487         if (list_empty(&ctx->rq)) {
 488                 list_add_tail(&ctx->rq, &spu_prio->runq[ctx->prio]);
 489                 set_bit(ctx->prio, spu_prio->bitmap);
 490                 if (!spu_prio->nr_waiting++)
 491                         __mod_timer(&spusched_timer, jiffies + SPUSCHED_TICK);
 492         }
 493 }
 494
 495 static void spu_add_to_rq(struct spu_context *ctx)
 496 {
 497         spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
 498         __spu_add_to_rq(ctx);
 499         spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
 500 }
 501
 502 static void __spu_del_from_rq(struct spu_context *ctx)
 503 {
 504         int prio = ctx->prio;
 505
 506         if (!list_empty(&ctx->rq)) {
 507                 if (!--spu_prio->nr_waiting)
 508                         del_timer(&spusched_timer);
 509                 list_del_init(&ctx->rq);
 510
 511                 if (list_empty(&spu_prio->runq[prio]))
 512                         clear_bit(prio, spu_prio->bitmap);
 513         }
 514 }
 515
 516 void spu_del_from_rq(struct spu_context *ctx)
 517 {
 518         spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
 519         __spu_del_from_rq(ctx);
 520         spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
 521 }
 522
 523 static void spu_prio_wait(struct spu_context *ctx)
 524 {
 525         DEFINE_WAIT(wait);
 526
 527         /*
 528          * The caller must explicitly wait for a context to be loaded
 529          * if the nosched flag is set.  If NOSCHED is not set, the caller
 530          * queues the context and waits for an spu event or error.
 531          */
 532         BUG_ON(!(ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED));
 533
 534         spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
 535         prepare_to_wait_exclusive(&ctx->stop_wq, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
 536         if (!signal_pending(current)) {
 537                 __spu_add_to_rq(ctx);
 538                 spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
 539                 mutex_unlock(&ctx->state_mutex);
 540                 schedule();
 541                 mutex_lock(&ctx->state_mutex);
 542                 spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
 543                 __spu_del_from_rq(ctx);
 544         }
 545         spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
 546         __set_current_state(TASK_RUNNING);
 547         remove_wait_queue(&ctx->stop_wq, &wait);
 548 }
 549
 550 static struct spu *spu_get_idle(struct spu_context *ctx)
 551 {
 552         struct spu *spu, *aff_ref_spu;
 553         int node, n;
 554
 555         if (ctx->gang) {
 556                 mutex_lock(&ctx->gang->aff_mutex);
 557                 if (has_affinity(ctx)) {
 558                         aff_ref_spu = ctx->gang->aff_ref_spu;
 559                         atomic_inc(&ctx->gang->aff_sched_count);
 560                         mutex_unlock(&ctx->gang->aff_mutex);
 561                         node = aff_ref_spu->node;
 562
 563                         mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 564                         spu = ctx_location(aff_ref_spu, ctx->aff_offset, node);
 565                         if (spu && spu->alloc_state == SPU_FREE)
 566                                 goto found;
 567                         mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 568
 569                         mutex_lock(&ctx->gang->aff_mutex);
 570                         if (atomic_dec_and_test(&ctx->gang->aff_sched_count))
 571                                 ctx->gang->aff_ref_spu = NULL;
 572                         mutex_unlock(&ctx->gang->aff_mutex);
 573
 574                         return NULL;
 575                 }
 576                 mutex_unlock(&ctx->gang->aff_mutex);
 577         }
 578         node = cpu_to_node(raw_smp_processor_id());
 579         for (n = 0; n < MAX_NUMNODES; n++, node++) {
 580                 node = (node < MAX_NUMNODES) ? node : 0;
 581                 if (!node_allowed(ctx, node))
 582                         continue;
 583
 584                 mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 585                 list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus, cbe_list) {
 586                         if (spu->alloc_state == SPU_FREE)
 587                                 goto found;
 588                 }
 589                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 590         }
 591
 592         return NULL;
 593
 594  found:
 595         spu->alloc_state = SPU_USED;
 596         mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 597         pr_debug("Got SPU %d %d\n", spu->number, spu->node);
 598         spu_init_channels(spu);
 599         return spu;
 600 }
 601
 602 /**
 603  * find_victim - find a lower priority context to preempt
 604  * @ctx:        canidate context for running
 605  *
 606  * Returns the freed physical spu to run the new context on.
 607  */
 608 static struct spu *find_victim(struct spu_context *ctx)
 609 {
 610         struct spu_context *victim = NULL;
 611         struct spu *spu;
 612         int node, n;
 613
 614         /*
 615          * Look for a possible preemption candidate on the local node first.
 616          * If there is no candidate look at the other nodes.  This isn't
 617          * exactly fair, but so far the whole spu scheduler tries to keep
 618          * a strong node affinity.  We might want to fine-tune this in
 619          * the future.
 620          */
 621  restart:
 622         node = cpu_to_node(raw_smp_processor_id());
 623         for (n = 0; n < MAX_NUMNODES; n++, node++) {
 624                 node = (node < MAX_NUMNODES) ? node : 0;
 625                 if (!node_allowed(ctx, node))
 626                         continue;
 627
 628                 mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 629                 list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus, cbe_list) {
 630                         struct spu_context *tmp = spu->ctx;
 631
 632                         if (tmp && tmp->prio > ctx->prio &&
 633                             !(tmp->flags & SPU_CREATE_NOSCHED) &&
 634                             (!victim || tmp->prio > victim->prio))
 635                                 victim = spu->ctx;
 636                 }
 637                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 638
 639                 if (victim) {
 640                         /*
 641                          * This nests ctx->state_mutex, but we always lock
 642                          * higher priority contexts before lower priority
 643                          * ones, so this is safe until we introduce
 644                          * priority inheritance schemes.
 645                          *
 646                          * XXX if the highest priority context is locked,
 647                          * this can loop a long time.  Might be better to
 648                          * look at another context or give up after X retries.
 649                          */
 650                         if (!mutex_trylock(&victim->state_mutex)) {
 651                                 victim = NULL;
 652                                 goto restart;
 653                         }
 654
 655                         spu = victim->spu;
 656                         if (!spu || victim->prio <= ctx->prio) {
 657                                 /*
 658                                  * This race can happen because we've dropped
 659                                  * the active list mutex.  Not a problem, just
 660                                  * restart the search.
 661                                  */
 662                                 mutex_unlock(&victim->state_mutex);
 663                                 victim = NULL;
 664                                 goto restart;
 665                         }
 666
 667                         mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 668                         cbe_spu_info[node].nr_active--;
 669                         spu_unbind_context(spu, victim);
 670                         mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 671
 672                         victim->stats.invol_ctx_switch++;
 673                         spu->stats.invol_ctx_switch++;
 674                         spu_add_to_rq(victim);
 675
 676                         mutex_unlock(&victim->state_mutex);
 677
 678                         return spu;
 679                 }
 680         }
 681
 682         return NULL;
 683 }
 684
 685 static void __spu_schedule(struct spu *spu, struct spu_context *ctx)
 686 {
 687         int node = spu->node;
 688         int success = 0;
 689
 690         spu_set_timeslice(ctx);
 691
 692         mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 693         if (spu->ctx == NULL) {
 694                 spu_bind_context(spu, ctx);
 695                 cbe_spu_info[node].nr_active++;
 696                 spu->alloc_state = SPU_USED;
 697                 success = 1;
 698         }
 699         mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 700
 701         if (success)
 702                 wake_up_all(&ctx->run_wq);
 703         else
 704                 spu_add_to_rq(ctx);
 705 }
 706
 707 static void spu_schedule(struct spu *spu, struct spu_context *ctx)
 708 {
 709         /* not a candidate for interruptible because it's called either
 710            from the scheduler thread or from spu_deactivate */
 711         mutex_lock(&ctx->state_mutex);
 712         __spu_schedule(spu, ctx);
 713         spu_release(ctx);
 714 }
 715
 716 static void spu_unschedule(struct spu *spu, struct spu_context *ctx)
 717 {
 718         int node = spu->node;
 719
 720         mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 721         cbe_spu_info[node].nr_active--;
 722         spu->alloc_state = SPU_FREE;
 723         spu_unbind_context(spu, ctx);
 724         ctx->stats.invol_ctx_switch++;
 725         spu->stats.invol_ctx_switch++;
 726         mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 727 }
 728
 729 /**
 730  * spu_activate - find a free spu for a context and execute it
 731  * @ctx:        spu context to schedule
 732  * @flags:      flags (currently ignored)
 733  *
 734  * Tries to find a free spu to run @ctx.  If no free spu is available
 735  * add the context to the runqueue so it gets woken up once an spu
 736  * is available.
 737  */
 738 int spu_activate(struct spu_context *ctx, unsigned long flags)
 739 {
 740         struct spu *spu;
 741
 742         /*
 743          * If there are multiple threads waiting for a single context
 744          * only one actually binds the context while the others will
 745          * only be able to acquire the state_mutex once the context
 746          * already is in runnable state.
 747          */
 748         if (ctx->spu)
 749                 return 0;
 750
 751 spu_activate_top:
 752         if (signal_pending(current))
 753                 return -ERESTARTSYS;
 754
 755         spu = spu_get_idle(ctx);
 756         /*
 757          * If this is a realtime thread we try to get it running by
 758          * preempting a lower priority thread.
 759          */
 760         if (!spu && rt_prio(ctx->prio))
 761                 spu = find_victim(ctx);
 762         if (spu) {
 763                 unsigned long runcntl;
 764
 765                 runcntl = ctx->ops->runcntl_read(ctx);
 766                 __spu_schedule(spu, ctx);
 767                 if (runcntl & SPU_RUNCNTL_RUNNABLE)
 768                         spuctx_switch_state(ctx, SPU_UTIL_USER);
 769
 770                 return 0;
 771         }
 772
 773         if (ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED) {
 774                 spu_prio_wait(ctx);
 775                 goto spu_activate_top;
 776         }
 777
 778         spu_add_to_rq(ctx);
 779
 780         return 0;
 781 }
 782
 783 /**
 784  * grab_runnable_context - try to find a runnable context
 785  *
 786  * Remove the highest priority context on the runqueue and return it
 787  * to the caller.  Returns %NULL if no runnable context was found.
 788  */
 789 static struct spu_context *grab_runnable_context(int prio, int node)
 790 {
 791         struct spu_context *ctx;
 792         int best;
 793
 794         spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
 795         best = find_first_bit(spu_prio->bitmap, prio);
 796         while (best < prio) {
 797                 struct list_head *rq = &spu_prio->runq[best];
 798
 799                 list_for_each_entry(ctx, rq, rq) {
 800                         /* XXX(hch): check for affinity here aswell */
 801                         if (__node_allowed(ctx, node)) {
 802                                 __spu_del_from_rq(ctx);
 803                                 goto found;
 804                         }
 805                 }
 806                 best++;
 807         }
 808         ctx = NULL;
 809  found:
 810         spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
 811         return ctx;
 812 }
 813
 814 static int __spu_deactivate(struct spu_context *ctx, int force, int max_prio)
 815 {
 816         struct spu *spu = ctx->spu;
 817         struct spu_context *new = NULL;
 818
 819         if (spu) {
 820                 new = grab_runnable_context(max_prio, spu->node);
 821                 if (new || force) {
 822                         spu_unschedule(spu, ctx);
 823                         if (new) {
 824                                 if (new->flags & SPU_CREATE_NOSCHED)
 825                                         wake_up(&new->stop_wq);
 826                                 else {
 827                                         spu_release(ctx);
 828                                         spu_schedule(spu, new);
 829                                         /* this one can't easily be made
 830                                            interruptible */
 831                                         mutex_lock(&ctx->state_mutex);
 832                                 }
 833                         }
 834                 }
 835         }
 836
 837         return new != NULL;
 838 }
 839
 840 /**
 841  * spu_deactivate - unbind a context from it's physical spu
 842  * @ctx:        spu context to unbind
 843  *
 844  * Unbind @ctx from the physical spu it is running on and schedule
 845  * the highest priority context to run on the freed physical spu.
 846  */
 847 void spu_deactivate(struct spu_context *ctx)
 848 {
 849         __spu_deactivate(ctx, 1, MAX_PRIO);
 850 }
 851
 852 /**
 853  * spu_yield -  yield a physical spu if others are waiting
 854  * @ctx:        spu context to yield
 855  *
 856  * Check if there is a higher priority context waiting and if yes
 857  * unbind @ctx from the physical spu and schedule the highest
 858  * priority context to run on the freed physical spu instead.
 859  */
 860 void spu_yield(struct spu_context *ctx)
 861 {
 862         if (!(ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED)) {
 863                 mutex_lock(&ctx->state_mutex);
 864                 __spu_deactivate(ctx, 0, MAX_PRIO);
 865                 mutex_unlock(&ctx->state_mutex);
 866         }
 867 }
 868
 869 static noinline void spusched_tick(struct spu_context *ctx)
 870 {
 871         struct spu_context *new = NULL;
 872         struct spu *spu = NULL;
 873         u32 status;
 874
 875         if (spu_acquire(ctx))
 876                 BUG();  /* a kernel thread never has signals pending */
 877
 878         if (ctx->state != SPU_STATE_RUNNABLE)
 879                 goto out;
 880         if (spu_stopped(ctx, &status))
 881                 goto out;
 882         if (ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED)
 883                 goto out;
 884         if (ctx->policy == SCHED_FIFO)
 885                 goto out;
 886
 887         if (--ctx->time_slice)
 888                 goto out;
 889
 890         spu = ctx->spu;
 891         new = grab_runnable_context(ctx->prio + 1, spu->node);
 892         if (new) {
 893                 spu_unschedule(spu, ctx);
 894                 spu_add_to_rq(ctx);
 895         } else {
 896                 ctx->time_slice++;
 897         }
 898 out:
 899         spu_release(ctx);
 900
 901         if (new)
 902                 spu_schedule(spu, new);
 903 }
 904
 905 /**
 906  * count_active_contexts - count nr of active tasks
 907  *
 908  * Return the number of tasks currently running or waiting to run.
 909  *
 910  * Note that we don't take runq_lock / list_mutex here.  Reading
 911  * a single 32bit value is atomic on powerpc, and we don't care
 912  * about memory ordering issues here.
 913  */
 914 static unsigned long count_active_contexts(void)
 915 {
 916         int nr_active = 0, node;
 917
 918         for (node = 0; node < MAX_NUMNODES; node++)
 919                 nr_active += cbe_spu_info[node].nr_active;
 920         nr_active += spu_prio->nr_waiting;
 921
 922         return nr_active;
 923 }
 924
 925 /**
 926  * spu_calc_load - update the avenrun load estimates.
 927  *
 928  * No locking against reading these values from userspace, as for
 929  * the CPU loadavg code.
 930  */
 931 static void spu_calc_load(void)
 932 {
 933         unsigned long active_tasks; /* fixed-point */
 934
 935         active_tasks = count_active_contexts() * FIXED_1;
 936         CALC_LOAD(spu_avenrun[0], EXP_1, active_tasks);
 937         CALC_LOAD(spu_avenrun[1], EXP_5, active_tasks);
 938         CALC_LOAD(spu_avenrun[2], EXP_15, active_tasks);
 939 }
 940
 941 static void spusched_wake(unsigned long data)
 942 {
 943         mod_timer(&spusched_timer, jiffies + SPUSCHED_TICK);
 944         wake_up_process(spusched_task);
 945 }
 946
 947 static void spuloadavg_wake(unsigned long data)
 948 {
 949         mod_timer(&spuloadavg_timer, jiffies + LOAD_FREQ);
 950         spu_calc_load();
 951 }
 952
 953 static int spusched_thread(void *unused)
 954 {
 955         struct spu *spu;
 956         int node;
 957
 958         while (!kthread_should_stop()) {
 959                 set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);
 960                 schedule();
 961                 for (node = 0; node < MAX_NUMNODES; node++) {
 962                         struct mutex *mtx = &cbe_spu_info[node].list_mutex;
 963
 964                         mutex_lock(mtx);
 965                         list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus,
 966                                         cbe_list) {
 967                                 struct spu_context *ctx = spu->ctx;
 968
 969                                 if (ctx) {
 970                                         mutex_unlock(mtx);
 971                                         spusched_tick(ctx);
 972                                         mutex_lock(mtx);
 973                                 }
 974                         }
 975                         mutex_unlock(mtx);
 976                 }
 977         }
 978
 979         return 0;
 980 }
 981
 982 void spuctx_switch_state(struct spu_context *ctx,
 983                 enum spu_utilization_state new_state)
 984 {
 985         unsigned long long curtime;
 986         signed long long delta;
 987         struct timespec ts;
 988         struct spu *spu;
 989         enum spu_utilization_state old_state;
 990
 991         ktime_get_ts(&ts);
 992         curtime = timespec_to_ns(&ts);
 993         delta = curtime - ctx->stats.tstamp;
 994
 995         WARN_ON(!mutex_is_locked(&ctx->state_mutex));
 996         WARN_ON(delta < 0);
 997
 998         spu = ctx->spu;
 999         old_state = ctx->stats.util_state;
1000         ctx->stats.util_state = new_state;
1001         ctx->stats.tstamp = curtime;
1002
1003         /*
1004          * Update the physical SPU utilization statistics.
1005          */
1006         if (spu) {
1007                 ctx->stats.times[old_state] += delta;
1008                 spu->stats.times[old_state] += delta;
1009                 spu->stats.util_state = new_state;
1010                 spu->stats.tstamp = curtime;
1011         }
1012 }
1013
1014 #define LOAD_INT(x) ((x) >> FSHIFT)
1015 #define LOAD_FRAC(x) LOAD_INT(((x) & (FIXED_1-1)) * 100)
1016
1017 static int show_spu_loadavg(struct seq_file *s, void *private)
1018 {
1019         int a, b, c;
1020
1021         a = spu_avenrun[0] + (FIXED_1/200);
1022         b = spu_avenrun[1] + (FIXED_1/200);
1023         c = spu_avenrun[2] + (FIXED_1/200);
1024
1025         /*
1026          * Note that last_pid doesn't really make much sense for the
1027          * SPU loadavg (it even seems very odd on the CPU side...),
1028          * but we include it here to have a 100% compatible interface.
1029          */
1030         seq_printf(s, "%d.%02d %d.%02d %d.%02d %ld/%d %d\n",
1031                 LOAD_INT(a), LOAD_FRAC(a),
1032                 LOAD_INT(b), LOAD_FRAC(b),
1033                 LOAD_INT(c), LOAD_FRAC(c),
1034                 count_active_contexts(),
1035                 atomic_read(&nr_spu_contexts),
1036                 current->nsproxy->pid_ns->last_pid);
1037         return 0;
1038 }
1039
1040 static int spu_loadavg_open(struct inode *inode, struct file *file)
1041 {
1042         return single_open(file, show_spu_loadavg, NULL);
1043 }
1044
1045 static const struct file_operations spu_loadavg_fops = {
1046         .open           = spu_loadavg_open,
1047         .read           = seq_read,
1048         .llseek         = seq_lseek,
1049         .release        = single_release,
1050 };
1051
1052 int __init spu_sched_init(void)
1053 {
1054         struct proc_dir_entry *entry;
1055         int err = -ENOMEM, i;
1056
1057         spu_prio = kzalloc(sizeof(struct spu_prio_array), GFP_KERNEL);
1058         if (!spu_prio)
1059                 goto out;
1060
1061         for (i = 0; i < MAX_PRIO; i++) {
1062                 INIT_LIST_HEAD(&spu_prio->runq[i]);
1063                 __clear_bit(i, spu_prio->bitmap);
1064         }
1065         spin_lock_init(&spu_prio->runq_lock);
1066
1067         setup_timer(&spusched_timer, spusched_wake, 0);
1068         setup_timer(&spuloadavg_timer, spuloadavg_wake, 0);
1069
1070         spusched_task = kthread_run(spusched_thread, NULL, "spusched");
1071         if (IS_ERR(spusched_task)) {
1072                 err = PTR_ERR(spusched_task);
1073                 goto out_free_spu_prio;
1074         }
1075
1076         mod_timer(&spuloadavg_timer, 0);
1077
1078         entry = create_proc_entry("spu_loadavg", 0, NULL);
1079         if (!entry)
1080                 goto out_stop_kthread;
1081         entry->proc_fops = &spu_loadavg_fops;
1082
1083         pr_debug("spusched: tick: %d, min ticks: %d, default ticks: %d\n",
1084                         SPUSCHED_TICK, MIN_SPU_TIMESLICE, DEF_SPU_TIMESLICE);
1085         return 0;
1086
1087  out_stop_kthread:
1088         kthread_stop(spusched_task);
1089  out_free_spu_prio:
1090         kfree(spu_prio);
1091  out:
1092         return err;
1093 }
1094
1095 void spu_sched_exit(void)
1096 {
1097         struct spu *spu;
1098         int node;
1099
1100         remove_proc_entry("spu_loadavg", NULL);
1101
1102         del_timer_sync(&spusched_timer);
1103         del_timer_sync(&spuloadavg_timer);
1104         kthread_stop(spusched_task);
1105
1106         for (node = 0; node < MAX_NUMNODES; node++) {
1107                 mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
1108                 list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus, cbe_list)
1109                         if (spu->alloc_state != SPU_FREE)
1110                                 spu->alloc_state = SPU_FREE;
1111                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
1112         }
1113         kfree(spu_prio);
1114 }