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