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