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         spu = affinity_check(ctx);
 511         if (spu)
 512                 return spu_alloc_spu(spu);
 513
 514         for (n = 0; n < MAX_NUMNODES; n++, node++) {
 515                 node = (node < MAX_NUMNODES) ? node : 0;
 516                 if (!node_allowed(ctx, node))
 517                         continue;
 518                 spu = spu_alloc_node(node);
 519                 if (spu)
 520                         break;
 521         }
 522         return spu;
 523 }
 524
 525 /**
 526  * find_victim - find a lower priority context to preempt
 527  * @ctx:        canidate context for running
 528  *
 529  * Returns the freed physical spu to run the new context on.
 530  */
 531 static struct spu *find_victim(struct spu_context *ctx)
 532 {
 533         struct spu_context *victim = NULL;
 534         struct spu *spu;
 535         int node, n;
 536
 537         /*
 538          * Look for a possible preemption candidate on the local node first.
 539          * If there is no candidate look at the other nodes.  This isn't
 540          * exactly fair, but so far the whole spu schedule tries to keep
 541          * a strong node affinity.  We might want to fine-tune this in
 542          * the future.
 543          */
 544  restart:
 545         node = cpu_to_node(raw_smp_processor_id());
 546         for (n = 0; n < MAX_NUMNODES; n++, node++) {
 547                 node = (node < MAX_NUMNODES) ? node : 0;
 548                 if (!node_allowed(ctx, node))
 549                         continue;
 550
 551                 mutex_lock(&spu_prio->active_mutex[node]);
 552                 list_for_each_entry(spu, &spu_prio->active_list[node], list) {
 553                         struct spu_context *tmp = spu->ctx;
 554
 555                         if (tmp->prio > ctx->prio &&
 556                             (!victim || tmp->prio > victim->prio))
 557                                 victim = spu->ctx;
 558                 }
 559                 mutex_unlock(&spu_prio->active_mutex[node]);
 560
 561                 if (victim) {
 562                         /*
 563                          * This nests ctx->state_mutex, but we always lock
 564                          * higher priority contexts before lower priority
 565                          * ones, so this is safe until we introduce
 566                          * priority inheritance schemes.
 567                          */
 568                         if (!mutex_trylock(&victim->state_mutex)) {
 569                                 victim = NULL;
 570                                 goto restart;
 571                         }
 572
 573                         spu = victim->spu;
 574                         if (!spu) {
 575                                 /*
 576                                  * This race can happen because we've dropped
 577                                  * the active list mutex.  No a problem, just
 578                                  * restart the search.
 579                                  */
 580                                 mutex_unlock(&victim->state_mutex);
 581                                 victim = NULL;
 582                                 goto restart;
 583                         }
 584                         spu_remove_from_active_list(spu);
 585                         spu_unbind_context(spu, victim);
 586                         victim->stats.invol_ctx_switch++;
 587                         spu->stats.invol_ctx_switch++;
 588                         mutex_unlock(&victim->state_mutex);
 589                         /*
 590                          * We need to break out of the wait loop in spu_run
 591                          * manually to ensure this context gets put on the
 592                          * runqueue again ASAP.
 593                          */
 594                         wake_up(&victim->stop_wq);
 595                         return spu;
 596                 }
 597         }
 598
 599         return NULL;
 600 }
 601
 602 /**
 603  * spu_activate - find a free spu for a context and execute it
 604  * @ctx:        spu context to schedule
 605  * @flags:      flags (currently ignored)
 606  *
 607  * Tries to find a free spu to run @ctx.  If no free spu is available
 608  * add the context to the runqueue so it gets woken up once an spu
 609  * is available.
 610  */
 611 int spu_activate(struct spu_context *ctx, unsigned long flags)
 612 {
 613         do {
 614                 struct spu *spu;
 615
 616                 /*
 617                  * If there are multiple threads waiting for a single context
 618                  * only one actually binds the context while the others will
 619                  * only be able to acquire the state_mutex once the context
 620                  * already is in runnable state.
 621                  */
 622                 if (ctx->spu)
 623                         return 0;
 624
 625                 spu = spu_get_idle(ctx);
 626                 /*
 627                  * If this is a realtime thread we try to get it running by
 628                  * preempting a lower priority thread.
 629                  */
 630                 if (!spu && rt_prio(ctx->prio))
 631                         spu = find_victim(ctx);
 632                 if (spu) {
 633                         spu_bind_context(spu, ctx);
 634                         spu_add_to_active_list(spu);
 635                         return 0;
 636                 }
 637
 638                 spu_prio_wait(ctx);
 639         } while (!signal_pending(current));
 640
 641         return -ERESTARTSYS;
 642 }
 643
 644 /**
 645  * grab_runnable_context - try to find a runnable context
 646  *
 647  * Remove the highest priority context on the runqueue and return it
 648  * to the caller.  Returns %NULL if no runnable context was found.
 649  */
 650 static struct spu_context *grab_runnable_context(int prio, int node)
 651 {
 652         struct spu_context *ctx;
 653         int best;
 654
 655         spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
 656         best = find_first_bit(spu_prio->bitmap, prio);
 657         while (best < prio) {
 658                 struct list_head *rq = &spu_prio->runq[best];
 659
 660                 list_for_each_entry(ctx, rq, rq) {
 661                         /* XXX(hch): check for affinity here aswell */
 662                         if (__node_allowed(ctx, node)) {
 663                                 __spu_del_from_rq(ctx);
 664                                 goto found;
 665                         }
 666                 }
 667                 best++;
 668         }
 669         ctx = NULL;
 670  found:
 671         spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
 672         return ctx;
 673 }
 674
 675 static int __spu_deactivate(struct spu_context *ctx, int force, int max_prio)
 676 {
 677         struct spu *spu = ctx->spu;
 678         struct spu_context *new = NULL;
 679
 680         if (spu) {
 681                 new = grab_runnable_context(max_prio, spu->node);
 682                 if (new || force) {
 683                         spu_remove_from_active_list(spu);
 684                         spu_unbind_context(spu, ctx);
 685                         ctx->stats.vol_ctx_switch++;
 686                         spu->stats.vol_ctx_switch++;
 687                         spu_free(spu);
 688                         if (new)
 689                                 wake_up(&new->stop_wq);
 690                 }
 691
 692         }
 693
 694         return new != NULL;
 695 }
 696
 697 /**
 698  * spu_deactivate - unbind a context from it's physical spu
 699  * @ctx:        spu context to unbind
 700  *
 701  * Unbind @ctx from the physical spu it is running on and schedule
 702  * the highest priority context to run on the freed physical spu.
 703  */
 704 void spu_deactivate(struct spu_context *ctx)
 705 {
 706         __spu_deactivate(ctx, 1, MAX_PRIO);
 707 }
 708
 709 /**
 710  * spu_yield -  yield a physical spu if others are waiting
 711  * @ctx:        spu context to yield
 712  *
 713  * Check if there is a higher priority context waiting and if yes
 714  * unbind @ctx from the physical spu and schedule the highest
 715  * priority context to run on the freed physical spu instead.
 716  */
 717 void spu_yield(struct spu_context *ctx)
 718 {
 719         if (!(ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED)) {
 720                 mutex_lock(&ctx->state_mutex);
 721                 __spu_deactivate(ctx, 0, MAX_PRIO);
 722                 mutex_unlock(&ctx->state_mutex);
 723         }
 724 }
 725
 726 static void spusched_tick(struct spu_context *ctx)
 727 {
 728         if (ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED)
 729                 return;
 730         if (ctx->policy == SCHED_FIFO)
 731                 return;
 732
 733         if (--ctx->time_slice)
 734                 return;
 735
 736         /*
 737          * Unfortunately active_mutex ranks outside of state_mutex, so
 738          * we have to trylock here.  If we fail give the context another
 739          * tick and try again.
 740          */
 741         if (mutex_trylock(&ctx->state_mutex)) {
 742                 struct spu *spu = ctx->spu;
 743                 struct spu_context *new;
 744
 745                 new = grab_runnable_context(ctx->prio + 1, spu->node);
 746                 if (new) {
 747
 748                         __spu_remove_from_active_list(spu);
 749                         spu_unbind_context(spu, ctx);
 750                         ctx->stats.invol_ctx_switch++;
 751                         spu->stats.invol_ctx_switch++;
 752                         spu_free(spu);
 753                         wake_up(&new->stop_wq);
 754                         /*
 755                          * We need to break out of the wait loop in
 756                          * spu_run manually to ensure this context
 757                          * gets put on the runqueue again ASAP.
 758                          */
 759                         wake_up(&ctx->stop_wq);
 760                 }
 761                 spu_set_timeslice(ctx);
 762                 mutex_unlock(&ctx->state_mutex);
 763         } else {
 764                 ctx->time_slice++;
 765         }
 766 }
 767
 768 /**
 769  * count_active_contexts - count nr of active tasks
 770  *
 771  * Return the number of tasks currently running or waiting to run.
 772  *
 773  * Note that we don't take runq_lock / active_mutex here.  Reading
 774  * a single 32bit value is atomic on powerpc, and we don't care
 775  * about memory ordering issues here.
 776  */
 777 static unsigned long count_active_contexts(void)
 778 {
 779         int nr_active = 0, node;
 780
 781         for (node = 0; node < MAX_NUMNODES; node++)
 782                 nr_active += spu_prio->nr_active[node];
 783         nr_active += spu_prio->nr_waiting;
 784
 785         return nr_active;
 786 }
 787
 788 /**
 789  * spu_calc_load - given tick count, update the avenrun load estimates.
 790  * @tick:       tick count
 791  *
 792  * No locking against reading these values from userspace, as for
 793  * the CPU loadavg code.
 794  */
 795 static void spu_calc_load(unsigned long ticks)
 796 {
 797         unsigned long active_tasks; /* fixed-point */
 798         static int count = LOAD_FREQ;
 799
 800         count -= ticks;
 801
 802         if (unlikely(count < 0)) {
 803                 active_tasks = count_active_contexts() * FIXED_1;
 804                 do {
 805                         CALC_LOAD(spu_avenrun[0], EXP_1, active_tasks);
 806                         CALC_LOAD(spu_avenrun[1], EXP_5, active_tasks);
 807                         CALC_LOAD(spu_avenrun[2], EXP_15, active_tasks);
 808                         count += LOAD_FREQ;
 809                 } while (count < 0);
 810         }
 811 }
 812
 813 static void spusched_wake(unsigned long data)
 814 {
 815         mod_timer(&spusched_timer, jiffies + SPUSCHED_TICK);
 816         wake_up_process(spusched_task);
 817         spu_calc_load(SPUSCHED_TICK);
 818 }
 819
 820 static int spusched_thread(void *unused)
 821 {
 822         struct spu *spu, *next;
 823         int node;
 824
 825         while (!kthread_should_stop()) {
 826                 set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);
 827                 schedule();
 828                 for (node = 0; node < MAX_NUMNODES; node++) {
 829                         mutex_lock(&spu_prio->active_mutex[node]);
 830                         list_for_each_entry_safe(spu, next,
 831                                                  &spu_prio->active_list[node],
 832                                                  list)
 833                                 spusched_tick(spu->ctx);
 834                         mutex_unlock(&spu_prio->active_mutex[node]);
 835                 }
 836         }
 837
 838         return 0;
 839 }
 840
 841 #define LOAD_INT(x) ((x) >> FSHIFT)
 842 #define LOAD_FRAC(x) LOAD_INT(((x) & (FIXED_1-1)) * 100)
 843
 844 static int show_spu_loadavg(struct seq_file *s, void *private)
 845 {
 846         int a, b, c;
 847
 848         a = spu_avenrun[0] + (FIXED_1/200);
 849         b = spu_avenrun[1] + (FIXED_1/200);
 850         c = spu_avenrun[2] + (FIXED_1/200);
 851
 852         /*
 853          * Note that last_pid doesn't really make much sense for the
 854          * SPU loadavg (it even seems very odd on the CPU side..),
 855          * but we include it here to have a 100% compatible interface.
 856          */
 857         seq_printf(s, "%d.%02d %d.%02d %d.%02d %ld/%d %d\n",
 858                 LOAD_INT(a), LOAD_FRAC(a),
 859                 LOAD_INT(b), LOAD_FRAC(b),
 860                 LOAD_INT(c), LOAD_FRAC(c),
 861                 count_active_contexts(),
 862                 atomic_read(&nr_spu_contexts),
 863                 current->nsproxy->pid_ns->last_pid);
 864         return 0;
 865 }
 866
 867 static int spu_loadavg_open(struct inode *inode, struct file *file)
 868 {
 869         return single_open(file, show_spu_loadavg, NULL);
 870 }
 871
 872 static const struct file_operations spu_loadavg_fops = {
 873         .open           = spu_loadavg_open,
 874         .read           = seq_read,
 875         .llseek         = seq_lseek,
 876         .release        = single_release,
 877 };
 878
 879 int __init spu_sched_init(void)
 880 {
 881         struct proc_dir_entry *entry;
 882         int err = -ENOMEM, i;
 883
 884         spu_prio = kzalloc(sizeof(struct spu_prio_array), GFP_KERNEL);
 885         if (!spu_prio)
 886                 goto out;
 887
 888         for (i = 0; i < MAX_PRIO; i++) {
 889                 INIT_LIST_HEAD(&spu_prio->runq[i]);
 890                 __clear_bit(i, spu_prio->bitmap);
 891         }
 892         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
 893                 mutex_init(&spu_prio->active_mutex[i]);
 894                 INIT_LIST_HEAD(&spu_prio->active_list[i]);
 895         }
 896         spin_lock_init(&spu_prio->runq_lock);
 897
 898         setup_timer(&spusched_timer, spusched_wake, 0);
 899
 900         spusched_task = kthread_run(spusched_thread, NULL, "spusched");
 901         if (IS_ERR(spusched_task)) {
 902                 err = PTR_ERR(spusched_task);
 903                 goto out_free_spu_prio;
 904         }
 905
 906         entry = create_proc_entry("spu_loadavg", 0, NULL);
 907         if (!entry)
 908                 goto out_stop_kthread;
 909         entry->proc_fops = &spu_loadavg_fops;
 910
 911         pr_debug("spusched: tick: %d, min ticks: %d, default ticks: %d\n",
 912                         SPUSCHED_TICK, MIN_SPU_TIMESLICE, DEF_SPU_TIMESLICE);
 913         return 0;
 914
 915  out_stop_kthread:
 916         kthread_stop(spusched_task);
 917  out_free_spu_prio:
 918         kfree(spu_prio);
 919  out:
 920         return err;
 921 }
 922
 923 void spu_sched_exit(void)
 924 {
 925         struct spu *spu, *tmp;
 926         int node;
 927
 928         remove_proc_entry("spu_loadavg", NULL);
 929
 930         del_timer_sync(&spusched_timer);
 931         kthread_stop(spusched_task);
 932
 933         for (node = 0; node < MAX_NUMNODES; node++) {
 934                 mutex_lock(&spu_prio->active_mutex[node]);
 935                 list_for_each_entry_safe(spu, tmp, &spu_prio->active_list[node],
 936                                          list) {
 937                         list_del_init(&spu->list);
 938                         spu_free(spu);
 939                 }
 940                 mutex_unlock(&spu_prio->active_mutex[node]);
 941         }
 942         kfree(spu_prio);
 943 }