Fix common misspellings
[linux-2.6.git] / 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/slab.h>
31 #include <linux/completion.h>
32 #include <linux/vmalloc.h>
33 #include <linux/smp.h>
34 #include <linux/stddef.h>
35 #include <linux/unistd.h>
36 #include <linux/numa.h>
37 #include <linux/mutex.h>
38 #include <linux/notifier.h>
39 #include <linux/kthread.h>
40 #include <linux/pid_namespace.h>
41 #include <linux/proc_fs.h>
42 #include <linux/seq_file.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 #define CREATE_TRACE_POINTS
51 #include "sputrace.h"
52
53 struct spu_prio_array {
54         DECLARE_BITMAP(bitmap, MAX_PRIO);
55         struct list_head runq[MAX_PRIO];
56         spinlock_t runq_lock;
57         int nr_waiting;
58 };
59
60 static unsigned long spu_avenrun[3];
61 static struct spu_prio_array *spu_prio;
62 static struct task_struct *spusched_task;
63 static struct timer_list spusched_timer;
64 static struct timer_list spuloadavg_timer;
65
66 /*
67  * Priority of a normal, non-rt, non-niced'd process (aka nice level 0).
68  */
69 #define NORMAL_PRIO             120
70
71 /*
72  * Frequency of the spu scheduler tick.  By default we do one SPU scheduler
73  * tick for every 10 CPU scheduler ticks.
74  */
75 #define SPUSCHED_TICK           (10)
76
77 /*
78  * These are the 'tuning knobs' of the scheduler:
79  *
80  * Minimum timeslice is 5 msecs (or 1 spu scheduler tick, whichever is
81  * larger), default timeslice is 100 msecs, maximum timeslice is 800 msecs.
82  */
83 #define MIN_SPU_TIMESLICE       max(5 * HZ / (1000 * SPUSCHED_TICK), 1)
84 #define DEF_SPU_TIMESLICE       (100 * HZ / (1000 * SPUSCHED_TICK))
85
86 #define MAX_USER_PRIO           (MAX_PRIO - MAX_RT_PRIO)
87 #define SCALE_PRIO(x, prio) \
88         max(x * (MAX_PRIO - prio) / (MAX_USER_PRIO / 2), MIN_SPU_TIMESLICE)
89
90 /*
91  * scale user-nice values [ -20 ... 0 ... 19 ] to time slice values:
92  * [800ms ... 100ms ... 5ms]
93  *
94  * The higher a thread's priority, the bigger timeslices
95  * it gets during one round of execution. But even the lowest
96  * priority thread gets MIN_TIMESLICE worth of execution time.
97  */
98 void spu_set_timeslice(struct spu_context *ctx)
99 {
100         if (ctx->prio < NORMAL_PRIO)
101                 ctx->time_slice = SCALE_PRIO(DEF_SPU_TIMESLICE * 4, ctx->prio);
102         else
103                 ctx->time_slice = SCALE_PRIO(DEF_SPU_TIMESLICE, ctx->prio);
104 }
105
106 /*
107  * Update scheduling information from the owning thread.
108  */
109 void __spu_update_sched_info(struct spu_context *ctx)
110 {
111         /*
112          * assert that the context is not on the runqueue, so it is safe
113          * to change its scheduling parameters.
114          */
115         BUG_ON(!list_empty(&ctx->rq));
116
117         /*
118          * 32-Bit assignments are atomic on powerpc, and we don't care about
119          * memory ordering here because retrieving the controlling thread is
120          * per definition racy.
121          */
122         ctx->tid = current->pid;
123
124         /*
125          * We do our own priority calculations, so we normally want
126          * ->static_prio to start with. Unfortunately this field
127          * contains junk for threads with a realtime scheduling
128          * policy so we have to look at ->prio in this case.
129          */
130         if (rt_prio(current->prio))
131                 ctx->prio = current->prio;
132         else
133                 ctx->prio = current->static_prio;
134         ctx->policy = current->policy;
135
136         /*
137          * TO DO: the context may be loaded, so we may need to activate
138          * it again on a different node. But it shouldn't hurt anything
139          * to update its parameters, because we know that the scheduler
140          * is not actively looking at this field, since it is not on the
141          * runqueue. The context will be rescheduled on the proper node
142          * if it is timesliced or preempted.
143          */
144         ctx->cpus_allowed = current->cpus_allowed;
145
146         /* Save the current cpu id for spu interrupt routing. */
147         ctx->last_ran = raw_smp_processor_id();
148 }
149
150 void spu_update_sched_info(struct spu_context *ctx)
151 {
152         int node;
153
154         if (ctx->state == SPU_STATE_RUNNABLE) {
155                 node = ctx->spu->node;
156
157                 /*
158                  * Take list_mutex to sync with find_victim().
159                  */
160                 mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
161                 __spu_update_sched_info(ctx);
162                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
163         } else {
164                 __spu_update_sched_info(ctx);
165         }
166 }
167
168 static int __node_allowed(struct spu_context *ctx, int node)
169 {
170         if (nr_cpus_node(node)) {
171                 const struct cpumask *mask = cpumask_of_node(node);
172
173                 if (cpumask_intersects(mask, &ctx->cpus_allowed))
174                         return 1;
175         }
176
177         return 0;
178 }
179
180 static int node_allowed(struct spu_context *ctx, int node)
181 {
182         int rval;
183
184         spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
185         rval = __node_allowed(ctx, node);
186         spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
187
188         return rval;
189 }
190
191 void do_notify_spus_active(void)
192 {
193         int node;
194
195         /*
196          * Wake up the active spu_contexts.
197          *
198          * When the awakened processes see their "notify_active" flag is set,
199          * they will call spu_switch_notify().
200          */
201         for_each_online_node(node) {
202                 struct spu *spu;
203
204                 mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
205                 list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus, cbe_list) {
206                         if (spu->alloc_state != SPU_FREE) {
207                                 struct spu_context *ctx = spu->ctx;
208                                 set_bit(SPU_SCHED_NOTIFY_ACTIVE,
209                                         &ctx->sched_flags);
210                                 mb();
211                                 wake_up_all(&ctx->stop_wq);
212                         }
213                 }
214                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
215         }
216 }
217
218 /**
219  * spu_bind_context - bind spu context to physical spu
220  * @spu:        physical spu to bind to
221  * @ctx:        context to bind
222  */
223 static void spu_bind_context(struct spu *spu, struct spu_context *ctx)
224 {
225         spu_context_trace(spu_bind_context__enter, ctx, spu);
226
227         spuctx_switch_state(ctx, SPU_UTIL_SYSTEM);
228
229         if (ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED)
230                 atomic_inc(&cbe_spu_info[spu->node].reserved_spus);
231
232         ctx->stats.slb_flt_base = spu->stats.slb_flt;
233         ctx->stats.class2_intr_base = spu->stats.class2_intr;
234
235         spu_associate_mm(spu, ctx->owner);
236
237         spin_lock_irq(&spu->register_lock);
238         spu->ctx = ctx;
239         spu->flags = 0;
240         ctx->spu = spu;
241         ctx->ops = &spu_hw_ops;
242         spu->pid = current->pid;
243         spu->tgid = current->tgid;
244         spu->ibox_callback = spufs_ibox_callback;
245         spu->wbox_callback = spufs_wbox_callback;
246         spu->stop_callback = spufs_stop_callback;
247         spu->mfc_callback = spufs_mfc_callback;
248         spin_unlock_irq(&spu->register_lock);
249
250         spu_unmap_mappings(ctx);
251
252         spu_switch_log_notify(spu, ctx, SWITCH_LOG_START, 0);
253         spu_restore(&ctx->csa, spu);
254         spu->timestamp = jiffies;
255         spu_switch_notify(spu, ctx);
256         ctx->state = SPU_STATE_RUNNABLE;
257
258         spuctx_switch_state(ctx, SPU_UTIL_USER);
259 }
260
261 /*
262  * Must be used with the list_mutex held.
263  */
264 static inline int sched_spu(struct spu *spu)
265 {
266         BUG_ON(!mutex_is_locked(&cbe_spu_info[spu->node].list_mutex));
267
268         return (!spu->ctx || !(spu->ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED));
269 }
270
271 static void aff_merge_remaining_ctxs(struct spu_gang *gang)
272 {
273         struct spu_context *ctx;
274
275         list_for_each_entry(ctx, &gang->aff_list_head, aff_list) {
276                 if (list_empty(&ctx->aff_list))
277                         list_add(&ctx->aff_list, &gang->aff_list_head);
278         }
279         gang->aff_flags |= AFF_MERGED;
280 }
281
282 static void aff_set_offsets(struct spu_gang *gang)
283 {
284         struct spu_context *ctx;
285         int offset;
286
287         offset = -1;
288         list_for_each_entry_reverse(ctx, &gang->aff_ref_ctx->aff_list,
289                                                                 aff_list) {
290                 if (&ctx->aff_list == &gang->aff_list_head)
291                         break;
292                 ctx->aff_offset = offset--;
293         }
294
295         offset = 0;
296         list_for_each_entry(ctx, gang->aff_ref_ctx->aff_list.prev, aff_list) {
297                 if (&ctx->aff_list == &gang->aff_list_head)
298                         break;
299                 ctx->aff_offset = offset++;
300         }
301
302         gang->aff_flags |= AFF_OFFSETS_SET;
303 }
304
305 static struct spu *aff_ref_location(struct spu_context *ctx, int mem_aff,
306                  int group_size, int lowest_offset)
307 {
308         struct spu *spu;
309         int node, n;
310
311         /*
312          * TODO: A better algorithm could be used to find a good spu to be
313          *       used as reference location for the ctxs chain.
314          */
315         node = cpu_to_node(raw_smp_processor_id());
316         for (n = 0; n < MAX_NUMNODES; n++, node++) {
317                 /*
318                  * "available_spus" counts how many spus are not potentially
319                  * going to be used by other affinity gangs whose reference
320                  * context is already in place. Although this code seeks to
321                  * avoid having affinity gangs with a summed amount of
322                  * contexts bigger than the amount of spus in the node,
323                  * this may happen sporadically. In this case, available_spus
324                  * becomes negative, which is harmless.
325                  */
326                 int available_spus;
327
328                 node = (node < MAX_NUMNODES) ? node : 0;
329                 if (!node_allowed(ctx, node))
330                         continue;
331
332                 available_spus = 0;
333                 mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
334                 list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus, cbe_list) {
335                         if (spu->ctx && spu->ctx->gang && !spu->ctx->aff_offset
336                                         && spu->ctx->gang->aff_ref_spu)
337                                 available_spus -= spu->ctx->gang->contexts;
338                         available_spus++;
339                 }
340                 if (available_spus < ctx->gang->contexts) {
341                         mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
342                         continue;
343                 }
344
345                 list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus, cbe_list) {
346                         if ((!mem_aff || spu->has_mem_affinity) &&
347                                                         sched_spu(spu)) {
348                                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
349                                 return spu;
350                         }
351                 }
352                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
353         }
354         return NULL;
355 }
356
357 static void aff_set_ref_point_location(struct spu_gang *gang)
358 {
359         int mem_aff, gs, lowest_offset;
360         struct spu_context *ctx;
361         struct spu *tmp;
362
363         mem_aff = gang->aff_ref_ctx->flags & SPU_CREATE_AFFINITY_MEM;
364         lowest_offset = 0;
365         gs = 0;
366
367         list_for_each_entry(tmp, &gang->aff_list_head, aff_list)
368                 gs++;
369
370         list_for_each_entry_reverse(ctx, &gang->aff_ref_ctx->aff_list,
371                                                                 aff_list) {
372                 if (&ctx->aff_list == &gang->aff_list_head)
373                         break;
374                 lowest_offset = ctx->aff_offset;
375         }
376
377         gang->aff_ref_spu = aff_ref_location(gang->aff_ref_ctx, mem_aff, gs,
378                                                         lowest_offset);
379 }
380
381 static struct spu *ctx_location(struct spu *ref, int offset, int node)
382 {
383         struct spu *spu;
384
385         spu = NULL;
386         if (offset >= 0) {
387                 list_for_each_entry(spu, ref->aff_list.prev, aff_list) {
388                         BUG_ON(spu->node != node);
389                         if (offset == 0)
390                                 break;
391                         if (sched_spu(spu))
392                                 offset--;
393                 }
394         } else {
395                 list_for_each_entry_reverse(spu, ref->aff_list.next, aff_list) {
396                         BUG_ON(spu->node != node);
397                         if (offset == 0)
398                                 break;
399                         if (sched_spu(spu))
400                                 offset++;
401                 }
402         }
403
404         return spu;
405 }
406
407 /*
408  * affinity_check is called each time a context is going to be scheduled.
409  * It returns the spu ptr on which the context must run.
410  */
411 static int has_affinity(struct spu_context *ctx)
412 {
413         struct spu_gang *gang = ctx->gang;
414
415         if (list_empty(&ctx->aff_list))
416                 return 0;
417
418         if (atomic_read(&ctx->gang->aff_sched_count) == 0)
419                 ctx->gang->aff_ref_spu = NULL;
420
421         if (!gang->aff_ref_spu) {
422                 if (!(gang->aff_flags & AFF_MERGED))
423                         aff_merge_remaining_ctxs(gang);
424                 if (!(gang->aff_flags & AFF_OFFSETS_SET))
425                         aff_set_offsets(gang);
426                 aff_set_ref_point_location(gang);
427         }
428
429         return gang->aff_ref_spu != NULL;
430 }
431
432 /**
433  * spu_unbind_context - unbind spu context from physical spu
434  * @spu:        physical spu to unbind from
435  * @ctx:        context to unbind
436  */
437 static void spu_unbind_context(struct spu *spu, struct spu_context *ctx)
438 {
439         u32 status;
440
441         spu_context_trace(spu_unbind_context__enter, ctx, spu);
442
443         spuctx_switch_state(ctx, SPU_UTIL_SYSTEM);
444
445         if (spu->ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED)
446                 atomic_dec(&cbe_spu_info[spu->node].reserved_spus);
447
448         if (ctx->gang)
449                 /*
450                  * If ctx->gang->aff_sched_count is positive, SPU affinity is
451                  * being considered in this gang. Using atomic_dec_if_positive
452                  * allow us to skip an explicit check for affinity in this gang
453                  */
454                 atomic_dec_if_positive(&ctx->gang->aff_sched_count);
455
456         spu_switch_notify(spu, NULL);
457         spu_unmap_mappings(ctx);
458         spu_save(&ctx->csa, spu);
459         spu_switch_log_notify(spu, ctx, SWITCH_LOG_STOP, 0);
460
461         spin_lock_irq(&spu->register_lock);
462         spu->timestamp = jiffies;
463         ctx->state = SPU_STATE_SAVED;
464         spu->ibox_callback = NULL;
465         spu->wbox_callback = NULL;
466         spu->stop_callback = NULL;
467         spu->mfc_callback = NULL;
468         spu->pid = 0;
469         spu->tgid = 0;
470         ctx->ops = &spu_backing_ops;
471         spu->flags = 0;
472         spu->ctx = NULL;
473         spin_unlock_irq(&spu->register_lock);
474
475         spu_associate_mm(spu, NULL);
476
477         ctx->stats.slb_flt +=
478                 (spu->stats.slb_flt - ctx->stats.slb_flt_base);
479         ctx->stats.class2_intr +=
480                 (spu->stats.class2_intr - ctx->stats.class2_intr_base);
481
482         /* This maps the underlying spu state to idle */
483         spuctx_switch_state(ctx, SPU_UTIL_IDLE_LOADED);
484         ctx->spu = NULL;
485
486         if (spu_stopped(ctx, &status))
487                 wake_up_all(&ctx->stop_wq);
488 }
489
490 /**
491  * spu_add_to_rq - add a context to the runqueue
492  * @ctx:       context to add
493  */
494 static void __spu_add_to_rq(struct spu_context *ctx)
495 {
496         /*
497          * Unfortunately this code path can be called from multiple threads
498          * on behalf of a single context due to the way the problem state
499          * mmap support works.
500          *
501          * Fortunately we need to wake up all these threads at the same time
502          * and can simply skip the runqueue addition for every but the first
503          * thread getting into this codepath.
504          *
505          * It's still quite hacky, and long-term we should proxy all other
506          * threads through the owner thread so that spu_run is in control
507          * of all the scheduling activity for a given context.
508          */
509         if (list_empty(&ctx->rq)) {
510                 list_add_tail(&ctx->rq, &spu_prio->runq[ctx->prio]);
511                 set_bit(ctx->prio, spu_prio->bitmap);
512                 if (!spu_prio->nr_waiting++)
513                         mod_timer(&spusched_timer, jiffies + SPUSCHED_TICK);
514         }
515 }
516
517 static void spu_add_to_rq(struct spu_context *ctx)
518 {
519         spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
520         __spu_add_to_rq(ctx);
521         spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
522 }
523
524 static void __spu_del_from_rq(struct spu_context *ctx)
525 {
526         int prio = ctx->prio;
527
528         if (!list_empty(&ctx->rq)) {
529                 if (!--spu_prio->nr_waiting)
530                         del_timer(&spusched_timer);
531                 list_del_init(&ctx->rq);
532
533                 if (list_empty(&spu_prio->runq[prio]))
534                         clear_bit(prio, spu_prio->bitmap);
535         }
536 }
537
538 void spu_del_from_rq(struct spu_context *ctx)
539 {
540         spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
541         __spu_del_from_rq(ctx);
542         spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
543 }
544
545 static void spu_prio_wait(struct spu_context *ctx)
546 {
547         DEFINE_WAIT(wait);
548
549         /*
550          * The caller must explicitly wait for a context to be loaded
551          * if the nosched flag is set.  If NOSCHED is not set, the caller
552          * queues the context and waits for an spu event or error.
553          */
554         BUG_ON(!(ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED));
555
556         spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
557         prepare_to_wait_exclusive(&ctx->stop_wq, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
558         if (!signal_pending(current)) {
559                 __spu_add_to_rq(ctx);
560                 spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
561                 mutex_unlock(&ctx->state_mutex);
562                 schedule();
563                 mutex_lock(&ctx->state_mutex);
564                 spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
565                 __spu_del_from_rq(ctx);
566         }
567         spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
568         __set_current_state(TASK_RUNNING);
569         remove_wait_queue(&ctx->stop_wq, &wait);
570 }
571
572 static struct spu *spu_get_idle(struct spu_context *ctx)
573 {
574         struct spu *spu, *aff_ref_spu;
575         int node, n;
576
577         spu_context_nospu_trace(spu_get_idle__enter, ctx);
578
579         if (ctx->gang) {
580                 mutex_lock(&ctx->gang->aff_mutex);
581                 if (has_affinity(ctx)) {
582                         aff_ref_spu = ctx->gang->aff_ref_spu;
583                         atomic_inc(&ctx->gang->aff_sched_count);
584                         mutex_unlock(&ctx->gang->aff_mutex);
585                         node = aff_ref_spu->node;
586
587                         mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
588                         spu = ctx_location(aff_ref_spu, ctx->aff_offset, node);
589                         if (spu && spu->alloc_state == SPU_FREE)
590                                 goto found;
591                         mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
592
593                         atomic_dec(&ctx->gang->aff_sched_count);
594                         goto not_found;
595                 }
596                 mutex_unlock(&ctx->gang->aff_mutex);
597         }
598         node = cpu_to_node(raw_smp_processor_id());
599         for (n = 0; n < MAX_NUMNODES; n++, node++) {
600                 node = (node < MAX_NUMNODES) ? node : 0;
601                 if (!node_allowed(ctx, node))
602                         continue;
603
604                 mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
605                 list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus, cbe_list) {
606                         if (spu->alloc_state == SPU_FREE)
607                                 goto found;
608                 }
609                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
610         }
611
612  not_found:
613         spu_context_nospu_trace(spu_get_idle__not_found, ctx);
614         return NULL;
615
616  found:
617         spu->alloc_state = SPU_USED;
618         mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
619         spu_context_trace(spu_get_idle__found, ctx, spu);
620         spu_init_channels(spu);
621         return spu;
622 }
623
624 /**
625  * find_victim - find a lower priority context to preempt
626  * @ctx:        canidate context for running
627  *
628  * Returns the freed physical spu to run the new context on.
629  */
630 static struct spu *find_victim(struct spu_context *ctx)
631 {
632         struct spu_context *victim = NULL;
633         struct spu *spu;
634         int node, n;
635
636         spu_context_nospu_trace(spu_find_victim__enter, ctx);
637
638         /*
639          * Look for a possible preemption candidate on the local node first.
640          * If there is no candidate look at the other nodes.  This isn't
641          * exactly fair, but so far the whole spu scheduler tries to keep
642          * a strong node affinity.  We might want to fine-tune this in
643          * the future.
644          */
645  restart:
646         node = cpu_to_node(raw_smp_processor_id());
647         for (n = 0; n < MAX_NUMNODES; n++, node++) {
648                 node = (node < MAX_NUMNODES) ? node : 0;
649                 if (!node_allowed(ctx, node))
650                         continue;
651
652                 mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
653                 list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus, cbe_list) {
654                         struct spu_context *tmp = spu->ctx;
655
656                         if (tmp && tmp->prio > ctx->prio &&
657                             !(tmp->flags & SPU_CREATE_NOSCHED) &&
658                             (!victim || tmp->prio > victim->prio)) {
659                                 victim = spu->ctx;
660                         }
661                 }
662                 if (victim)
663                         get_spu_context(victim);
664                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
665
666                 if (victim) {
667                         /*
668                          * This nests ctx->state_mutex, but we always lock
669                          * higher priority contexts before lower priority
670                          * ones, so this is safe until we introduce
671                          * priority inheritance schemes.
672                          *
673                          * XXX if the highest priority context is locked,
674                          * this can loop a long time.  Might be better to
675                          * look at another context or give up after X retries.
676                          */
677                         if (!mutex_trylock(&victim->state_mutex)) {
678                                 put_spu_context(victim);
679                                 victim = NULL;
680                                 goto restart;
681                         }
682
683                         spu = victim->spu;
684                         if (!spu || victim->prio <= ctx->prio) {
685                                 /*
686                                  * This race can happen because we've dropped
687                                  * the active list mutex.  Not a problem, just
688                                  * restart the search.
689                                  */
690                                 mutex_unlock(&victim->state_mutex);
691                                 put_spu_context(victim);
692                                 victim = NULL;
693                                 goto restart;
694                         }
695
696                         spu_context_trace(__spu_deactivate__unload, ctx, spu);
697
698                         mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
699                         cbe_spu_info[node].nr_active--;
700                         spu_unbind_context(spu, victim);
701                         mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
702
703                         victim->stats.invol_ctx_switch++;
704                         spu->stats.invol_ctx_switch++;
705                         if (test_bit(SPU_SCHED_SPU_RUN, &victim->sched_flags))
706                                 spu_add_to_rq(victim);
707
708                         mutex_unlock(&victim->state_mutex);
709                         put_spu_context(victim);
710
711                         return spu;
712                 }
713         }
714
715         return NULL;
716 }
717
718 static void __spu_schedule(struct spu *spu, struct spu_context *ctx)
719 {
720         int node = spu->node;
721         int success = 0;
722
723         spu_set_timeslice(ctx);
724
725         mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
726         if (spu->ctx == NULL) {
727                 spu_bind_context(spu, ctx);
728                 cbe_spu_info[node].nr_active++;
729                 spu->alloc_state = SPU_USED;
730                 success = 1;
731         }
732         mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
733
734         if (success)
735                 wake_up_all(&ctx->run_wq);
736         else
737                 spu_add_to_rq(ctx);
738 }
739
740 static void spu_schedule(struct spu *spu, struct spu_context *ctx)
741 {
742         /* not a candidate for interruptible because it's called either
743            from the scheduler thread or from spu_deactivate */
744         mutex_lock(&ctx->state_mutex);
745         if (ctx->state == SPU_STATE_SAVED)
746                 __spu_schedule(spu, ctx);
747         spu_release(ctx);
748 }
749
750 /**
751  * spu_unschedule - remove a context from a spu, and possibly release it.
752  * @spu:        The SPU to unschedule from
753  * @ctx:        The context currently scheduled on the SPU
754  * @free_spu    Whether to free the SPU for other contexts
755  *
756  * Unbinds the context @ctx from the SPU @spu. If @free_spu is non-zero, the
757  * SPU is made available for other contexts (ie, may be returned by
758  * spu_get_idle). If this is zero, the caller is expected to schedule another
759  * context to this spu.
760  *
761  * Should be called with ctx->state_mutex held.
762  */
763 static void spu_unschedule(struct spu *spu, struct spu_context *ctx,
764                 int free_spu)
765 {
766         int node = spu->node;
767
768         mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
769         cbe_spu_info[node].nr_active--;
770         if (free_spu)
771                 spu->alloc_state = SPU_FREE;
772         spu_unbind_context(spu, ctx);
773         ctx->stats.invol_ctx_switch++;
774         spu->stats.invol_ctx_switch++;
775         mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
776 }
777
778 /**
779  * spu_activate - find a free spu for a context and execute it
780  * @ctx:        spu context to schedule
781  * @flags:      flags (currently ignored)
782  *
783  * Tries to find a free spu to run @ctx.  If no free spu is available
784  * add the context to the runqueue so it gets woken up once an spu
785  * is available.
786  */
787 int spu_activate(struct spu_context *ctx, unsigned long flags)
788 {
789         struct spu *spu;
790
791         /*
792          * If there are multiple threads waiting for a single context
793          * only one actually binds the context while the others will
794          * only be able to acquire the state_mutex once the context
795          * already is in runnable state.
796          */
797         if (ctx->spu)
798                 return 0;
799
800 spu_activate_top:
801         if (signal_pending(current))
802                 return -ERESTARTSYS;
803
804         spu = spu_get_idle(ctx);
805         /*
806          * If this is a realtime thread we try to get it running by
807          * preempting a lower priority thread.
808          */
809         if (!spu && rt_prio(ctx->prio))
810                 spu = find_victim(ctx);
811         if (spu) {
812                 unsigned long runcntl;
813
814                 runcntl = ctx->ops->runcntl_read(ctx);
815                 __spu_schedule(spu, ctx);
816                 if (runcntl & SPU_RUNCNTL_RUNNABLE)
817                         spuctx_switch_state(ctx, SPU_UTIL_USER);
818
819                 return 0;
820         }
821
822         if (ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED) {
823                 spu_prio_wait(ctx);
824                 goto spu_activate_top;
825         }
826
827         spu_add_to_rq(ctx);
828
829         return 0;
830 }
831
832 /**
833  * grab_runnable_context - try to find a runnable context
834  *
835  * Remove the highest priority context on the runqueue and return it
836  * to the caller.  Returns %NULL if no runnable context was found.
837  */
838 static struct spu_context *grab_runnable_context(int prio, int node)
839 {
840         struct spu_context *ctx;
841         int best;
842
843         spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
844         best = find_first_bit(spu_prio->bitmap, prio);
845         while (best < prio) {
846                 struct list_head *rq = &spu_prio->runq[best];
847
848                 list_for_each_entry(ctx, rq, rq) {
849                         /* XXX(hch): check for affinity here as well */
850                         if (__node_allowed(ctx, node)) {
851                                 __spu_del_from_rq(ctx);
852                                 goto found;
853                         }
854                 }
855                 best++;
856         }
857         ctx = NULL;
858  found:
859         spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
860         return ctx;
861 }
862
863 static int __spu_deactivate(struct spu_context *ctx, int force, int max_prio)
864 {
865         struct spu *spu = ctx->spu;
866         struct spu_context *new = NULL;
867
868         if (spu) {
869                 new = grab_runnable_context(max_prio, spu->node);
870                 if (new || force) {
871                         spu_unschedule(spu, ctx, new == NULL);
872                         if (new) {
873                                 if (new->flags & SPU_CREATE_NOSCHED)
874                                         wake_up(&new->stop_wq);
875                                 else {
876                                         spu_release(ctx);
877                                         spu_schedule(spu, new);
878                                         /* this one can't easily be made
879                                            interruptible */
880                                         mutex_lock(&ctx->state_mutex);
881                                 }
882                         }
883                 }
884         }
885
886         return new != NULL;
887 }
888
889 /**
890  * spu_deactivate - unbind a context from it's physical spu
891  * @ctx:        spu context to unbind
892  *
893  * Unbind @ctx from the physical spu it is running on and schedule
894  * the highest priority context to run on the freed physical spu.
895  */
896 void spu_deactivate(struct spu_context *ctx)
897 {
898         spu_context_nospu_trace(spu_deactivate__enter, ctx);
899         __spu_deactivate(ctx, 1, MAX_PRIO);
900 }
901
902 /**
903  * spu_yield -  yield a physical spu if others are waiting
904  * @ctx:        spu context to yield
905  *
906  * Check if there is a higher priority context waiting and if yes
907  * unbind @ctx from the physical spu and schedule the highest
908  * priority context to run on the freed physical spu instead.
909  */
910 void spu_yield(struct spu_context *ctx)
911 {
912         spu_context_nospu_trace(spu_yield__enter, ctx);
913         if (!(ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED)) {
914                 mutex_lock(&ctx->state_mutex);
915                 __spu_deactivate(ctx, 0, MAX_PRIO);
916                 mutex_unlock(&ctx->state_mutex);
917         }
918 }
919
920 static noinline void spusched_tick(struct spu_context *ctx)
921 {
922         struct spu_context *new = NULL;
923         struct spu *spu = NULL;
924
925         if (spu_acquire(ctx))
926                 BUG();  /* a kernel thread never has signals pending */
927
928         if (ctx->state != SPU_STATE_RUNNABLE)
929                 goto out;
930         if (ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED)
931                 goto out;
932         if (ctx->policy == SCHED_FIFO)
933                 goto out;
934
935         if (--ctx->time_slice && test_bit(SPU_SCHED_SPU_RUN, &ctx->sched_flags))
936                 goto out;
937
938         spu = ctx->spu;
939
940         spu_context_trace(spusched_tick__preempt, ctx, spu);
941
942         new = grab_runnable_context(ctx->prio + 1, spu->node);
943         if (new) {
944                 spu_unschedule(spu, ctx, 0);
945                 if (test_bit(SPU_SCHED_SPU_RUN, &ctx->sched_flags))
946                         spu_add_to_rq(ctx);
947         } else {
948                 spu_context_nospu_trace(spusched_tick__newslice, ctx);
949                 if (!ctx->time_slice)
950                         ctx->time_slice++;
951         }
952 out:
953         spu_release(ctx);
954
955         if (new)
956                 spu_schedule(spu, new);
957 }
958
959 /**
960  * count_active_contexts - count nr of active tasks
961  *
962  * Return the number of tasks currently running or waiting to run.
963  *
964  * Note that we don't take runq_lock / list_mutex here.  Reading
965  * a single 32bit value is atomic on powerpc, and we don't care
966  * about memory ordering issues here.
967  */
968 static unsigned long count_active_contexts(void)
969 {
970         int nr_active = 0, node;
971
972         for (node = 0; node < MAX_NUMNODES; node++)
973                 nr_active += cbe_spu_info[node].nr_active;
974         nr_active += spu_prio->nr_waiting;
975
976         return nr_active;
977 }
978
979 /**
980  * spu_calc_load - update the avenrun load estimates.
981  *
982  * No locking against reading these values from userspace, as for
983  * the CPU loadavg code.
984  */
985 static void spu_calc_load(void)
986 {
987         unsigned long active_tasks; /* fixed-point */
988
989         active_tasks = count_active_contexts() * FIXED_1;
990         CALC_LOAD(spu_avenrun[0], EXP_1, active_tasks);
991         CALC_LOAD(spu_avenrun[1], EXP_5, active_tasks);
992         CALC_LOAD(spu_avenrun[2], EXP_15, active_tasks);
993 }
994
995 static void spusched_wake(unsigned long data)
996 {
997         mod_timer(&spusched_timer, jiffies + SPUSCHED_TICK);
998         wake_up_process(spusched_task);
999 }
1000
1001 static void spuloadavg_wake(unsigned long data)
1002 {
1003         mod_timer(&spuloadavg_timer, jiffies + LOAD_FREQ);
1004         spu_calc_load();
1005 }
1006
1007 static int spusched_thread(void *unused)
1008 {
1009         struct spu *spu;
1010         int node;
1011
1012         while (!kthread_should_stop()) {
1013                 set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);
1014                 schedule();
1015                 for (node = 0; node < MAX_NUMNODES; node++) {
1016                         struct mutex *mtx = &cbe_spu_info[node].list_mutex;
1017
1018                         mutex_lock(mtx);
1019                         list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus,
1020                                         cbe_list) {
1021                                 struct spu_context *ctx = spu->ctx;
1022
1023                                 if (ctx) {
1024                                         get_spu_context(ctx);
1025                                         mutex_unlock(mtx);
1026                                         spusched_tick(ctx);
1027                                         mutex_lock(mtx);
1028                                         put_spu_context(ctx);
1029                                 }
1030                         }
1031                         mutex_unlock(mtx);
1032                 }
1033         }
1034
1035         return 0;
1036 }
1037
1038 void spuctx_switch_state(struct spu_context *ctx,
1039                 enum spu_utilization_state new_state)
1040 {
1041         unsigned long long curtime;
1042         signed long long delta;
1043         struct timespec ts;
1044         struct spu *spu;
1045         enum spu_utilization_state old_state;
1046         int node;
1047
1048         ktime_get_ts(&ts);
1049         curtime = timespec_to_ns(&ts);
1050         delta = curtime - ctx->stats.tstamp;
1051
1052         WARN_ON(!mutex_is_locked(&ctx->state_mutex));
1053         WARN_ON(delta < 0);
1054
1055         spu = ctx->spu;
1056         old_state = ctx->stats.util_state;
1057         ctx->stats.util_state = new_state;
1058         ctx->stats.tstamp = curtime;
1059
1060         /*
1061          * Update the physical SPU utilization statistics.
1062          */
1063         if (spu) {
1064                 ctx->stats.times[old_state] += delta;
1065                 spu->stats.times[old_state] += delta;
1066                 spu->stats.util_state = new_state;
1067                 spu->stats.tstamp = curtime;
1068                 node = spu->node;
1069                 if (old_state == SPU_UTIL_USER)
1070                         atomic_dec(&cbe_spu_info[node].busy_spus);
1071                 if (new_state == SPU_UTIL_USER)
1072                         atomic_inc(&cbe_spu_info[node].busy_spus);
1073         }
1074 }
1075
1076 #define LOAD_INT(x) ((x) >> FSHIFT)
1077 #define LOAD_FRAC(x) LOAD_INT(((x) & (FIXED_1-1)) * 100)
1078
1079 static int show_spu_loadavg(struct seq_file *s, void *private)
1080 {
1081         int a, b, c;
1082
1083         a = spu_avenrun[0] + (FIXED_1/200);
1084         b = spu_avenrun[1] + (FIXED_1/200);
1085         c = spu_avenrun[2] + (FIXED_1/200);
1086
1087         /*
1088          * Note that last_pid doesn't really make much sense for the
1089          * SPU loadavg (it even seems very odd on the CPU side...),
1090          * but we include it here to have a 100% compatible interface.
1091          */
1092         seq_printf(s, "%d.%02d %d.%02d %d.%02d %ld/%d %d\n",
1093                 LOAD_INT(a), LOAD_FRAC(a),
1094                 LOAD_INT(b), LOAD_FRAC(b),
1095                 LOAD_INT(c), LOAD_FRAC(c),
1096                 count_active_contexts(),
1097                 atomic_read(&nr_spu_contexts),
1098                 current->nsproxy->pid_ns->last_pid);
1099         return 0;
1100 }
1101
1102 static int spu_loadavg_open(struct inode *inode, struct file *file)
1103 {
1104         return single_open(file, show_spu_loadavg, NULL);
1105 }
1106
1107 static const struct file_operations spu_loadavg_fops = {
1108         .open           = spu_loadavg_open,
1109         .read           = seq_read,
1110         .llseek         = seq_lseek,
1111         .release        = single_release,
1112 };
1113
1114 int __init spu_sched_init(void)
1115 {
1116         struct proc_dir_entry *entry;
1117         int err = -ENOMEM, i;
1118
1119         spu_prio = kzalloc(sizeof(struct spu_prio_array), GFP_KERNEL);
1120         if (!spu_prio)
1121                 goto out;
1122
1123         for (i = 0; i < MAX_PRIO; i++) {
1124                 INIT_LIST_HEAD(&spu_prio->runq[i]);
1125                 __clear_bit(i, spu_prio->bitmap);
1126         }
1127         spin_lock_init(&spu_prio->runq_lock);
1128
1129         setup_timer(&spusched_timer, spusched_wake, 0);
1130         setup_timer(&spuloadavg_timer, spuloadavg_wake, 0);
1131
1132         spusched_task = kthread_run(spusched_thread, NULL, "spusched");
1133         if (IS_ERR(spusched_task)) {
1134                 err = PTR_ERR(spusched_task);
1135                 goto out_free_spu_prio;
1136         }
1137
1138         mod_timer(&spuloadavg_timer, 0);
1139
1140         entry = proc_create("spu_loadavg", 0, NULL, &spu_loadavg_fops);
1141         if (!entry)
1142                 goto out_stop_kthread;
1143
1144         pr_debug("spusched: tick: %d, min ticks: %d, default ticks: %d\n",
1145                         SPUSCHED_TICK, MIN_SPU_TIMESLICE, DEF_SPU_TIMESLICE);
1146         return 0;
1147
1148  out_stop_kthread:
1149         kthread_stop(spusched_task);
1150  out_free_spu_prio:
1151         kfree(spu_prio);
1152  out:
1153         return err;
1154 }
1155
1156 void spu_sched_exit(void)
1157 {
1158         struct spu *spu;
1159         int node;
1160
1161         remove_proc_entry("spu_loadavg", NULL);
1162
1163         del_timer_sync(&spusched_timer);
1164         del_timer_sync(&spuloadavg_timer);
1165         kthread_stop(spusched_task);
1166
1167         for (node = 0; node < MAX_NUMNODES; node++) {
1168                 mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
1169                 list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus, cbe_list)
1170                         if (spu->alloc_state != SPU_FREE)
1171                                 spu->alloc_state = SPU_FREE;
1172                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
1173         }
1174         kfree(spu_prio);
1175 }