arch/powerpc/platforms/cell/spufs/sched.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
   2 /* sched.c - SPU scheduler.
   3  *
   4  * Copyright (C) IBM 2005
   5  * Author: Mark Nutter <mnutter@us.ibm.com>
   6  *
   7  * 2006-03-31   NUMA domains added.
   8  */
   9
  10 #undef DEBUG
  11
  12 #include <linux/errno.h>
  13 #include <linux/sched/signal.h>
  14 #include <linux/sched/loadavg.h>
  15 #include <linux/sched/rt.h>
  16 #include <linux/kernel.h>
  17 #include <linux/mm.h>
  18 #include <linux/slab.h>
  19 #include <linux/completion.h>
  20 #include <linux/vmalloc.h>
  21 #include <linux/smp.h>
  22 #include <linux/stddef.h>
  23 #include <linux/unistd.h>
  24 #include <linux/numa.h>
  25 #include <linux/mutex.h>
  26 #include <linux/notifier.h>
  27 #include <linux/kthread.h>
  28 #include <linux/pid_namespace.h>
  29 #include <linux/proc_fs.h>
  30 #include <linux/seq_file.h>
  31
  32 #include <asm/io.h>
  33 #include <asm/mmu_context.h>
  34 #include <asm/spu.h>
  35 #include <asm/spu_csa.h>
  36 #include <asm/spu_priv1.h>
  37 #include "spufs.h"
  38 #define CREATE_TRACE_POINTS
  39 #include "sputrace.h"
  40
  41 struct spu_prio_array {
  42         DECLARE_BITMAP(bitmap, MAX_PRIO);
  43         struct list_head runq[MAX_PRIO];
  44         spinlock_t runq_lock;
  45         int nr_waiting;
  46 };
  47
  48 static unsigned long spu_avenrun[3];
  49 static struct spu_prio_array *spu_prio;
  50 static struct task_struct *spusched_task;
  51 static struct timer_list spusched_timer;
  52 static struct timer_list spuloadavg_timer;
  53
  54 /*
  55  * Priority of a normal, non-rt, non-niced'd process (aka nice level 0).
  56  */
  57 #define NORMAL_PRIO             120
  58
  59 /*
  60  * Frequency of the spu scheduler tick.  By default we do one SPU scheduler
  61  * tick for every 10 CPU scheduler ticks.
  62  */
  63 #define SPUSCHED_TICK           (10)
  64
  65 /*
  66  * These are the 'tuning knobs' of the scheduler:
  67  *
  68  * Minimum timeslice is 5 msecs (or 1 spu scheduler tick, whichever is
  69  * larger), default timeslice is 100 msecs, maximum timeslice is 800 msecs.
  70  */
  71 #define MIN_SPU_TIMESLICE       max(5 * HZ / (1000 * SPUSCHED_TICK), 1)
  72 #define DEF_SPU_TIMESLICE       (100 * HZ / (1000 * SPUSCHED_TICK))
  73
  74 #define SCALE_PRIO(x, prio) \
  75         max(x * (MAX_PRIO - prio) / (NICE_WIDTH / 2), MIN_SPU_TIMESLICE)
  76
  77 /*
  78  * scale user-nice values [ -20 ... 0 ... 19 ] to time slice values:
  79  * [800ms ... 100ms ... 5ms]
  80  *
  81  * The higher a thread's priority, the bigger timeslices
  82  * it gets during one round of execution. But even the lowest
  83  * priority thread gets MIN_TIMESLICE worth of execution time.
  84  */
  85 void spu_set_timeslice(struct spu_context *ctx)
  86 {
  87         if (ctx->prio < NORMAL_PRIO)
  88                 ctx->time_slice = SCALE_PRIO(DEF_SPU_TIMESLICE * 4, ctx->prio);
  89         else
  90                 ctx->time_slice = SCALE_PRIO(DEF_SPU_TIMESLICE, ctx->prio);
  91 }
  92
  93 /*
  94  * Update scheduling information from the owning thread.
  95  */
  96 void __spu_update_sched_info(struct spu_context *ctx)
  97 {
  98         /*
  99          * assert that the context is not on the runqueue, so it is safe
 100          * to change its scheduling parameters.
 101          */
 102         BUG_ON(!list_empty(&ctx->rq));
 103
 104         /*
 105          * 32-Bit assignments are atomic on powerpc, and we don't care about
 106          * memory ordering here because retrieving the controlling thread is
 107          * per definition racy.
 108          */
 109         ctx->tid = current->pid;
 110
 111         /*
 112          * We do our own priority calculations, so we normally want
 113          * ->static_prio to start with. Unfortunately this field
 114          * contains junk for threads with a realtime scheduling
 115          * policy so we have to look at ->prio in this case.
 116          */
 117         if (rt_prio(current->prio))
 118                 ctx->prio = current->prio;
 119         else
 120                 ctx->prio = current->static_prio;
 121         ctx->policy = current->policy;
 122
 123         /*
 124          * TO DO: the context may be loaded, so we may need to activate
 125          * it again on a different node. But it shouldn't hurt anything
 126          * to update its parameters, because we know that the scheduler
 127          * is not actively looking at this field, since it is not on the
 128          * runqueue. The context will be rescheduled on the proper node
 129          * if it is timesliced or preempted.
 130          */
 131         cpumask_copy(&ctx->cpus_allowed, current->cpus_ptr);
 132
 133         /* Save the current cpu id for spu interrupt routing. */
 134         ctx->last_ran = raw_smp_processor_id();
 135 }
 136
 137 void spu_update_sched_info(struct spu_context *ctx)
 138 {
 139         int node;
 140
 141         if (ctx->state == SPU_STATE_RUNNABLE) {
 142                 node = ctx->spu->node;
 143
 144                 /*
 145                  * Take list_mutex to sync with find_victim().
 146                  */
 147                 mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 148                 __spu_update_sched_info(ctx);
 149                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 150         } else {
 151                 __spu_update_sched_info(ctx);
 152         }
 153 }
 154
 155 static int __node_allowed(struct spu_context *ctx, int node)
 156 {
 157         if (nr_cpus_node(node)) {
 158                 const struct cpumask *mask = cpumask_of_node(node);
 159
 160                 if (cpumask_intersects(mask, &ctx->cpus_allowed))
 161                         return 1;
 162         }
 163
 164         return 0;
 165 }
 166
 167 static int node_allowed(struct spu_context *ctx, int node)
 168 {
 169         int rval;
 170
 171         spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
 172         rval = __node_allowed(ctx, node);
 173         spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
 174
 175         return rval;
 176 }
 177
 178 void do_notify_spus_active(void)
 179 {
 180         int node;
 181
 182         /*
 183          * Wake up the active spu_contexts.
 184          */
 185         for_each_online_node(node) {
 186                 struct spu *spu;
 187
 188                 mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 189                 list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus, cbe_list) {
 190                         if (spu->alloc_state != SPU_FREE) {
 191                                 struct spu_context *ctx = spu->ctx;
 192                                 set_bit(SPU_SCHED_NOTIFY_ACTIVE,
 193                                         &ctx->sched_flags);
 194                                 mb();
 195                                 wake_up_all(&ctx->stop_wq);
 196                         }
 197                 }
 198                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 199         }
 200 }
 201
 202 /**
 203  * spu_bind_context - bind spu context to physical spu
 204  * @spu:        physical spu to bind to
 205  * @ctx:        context to bind
 206  */
 207 static void spu_bind_context(struct spu *spu, struct spu_context *ctx)
 208 {
 209         spu_context_trace(spu_bind_context__enter, ctx, spu);
 210
 211         spuctx_switch_state(ctx, SPU_UTIL_SYSTEM);
 212
 213         if (ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED)
 214                 atomic_inc(&cbe_spu_info[spu->node].reserved_spus);
 215
 216         ctx->stats.slb_flt_base = spu->stats.slb_flt;
 217         ctx->stats.class2_intr_base = spu->stats.class2_intr;
 218
 219         spu_associate_mm(spu, ctx->owner);
 220
 221         spin_lock_irq(&spu->register_lock);
 222         spu->ctx = ctx;
 223         spu->flags = 0;
 224         ctx->spu = spu;
 225         ctx->ops = &spu_hw_ops;
 226         spu->pid = current->pid;
 227         spu->tgid = current->tgid;
 228         spu->ibox_callback = spufs_ibox_callback;
 229         spu->wbox_callback = spufs_wbox_callback;
 230         spu->stop_callback = spufs_stop_callback;
 231         spu->mfc_callback = spufs_mfc_callback;
 232         spin_unlock_irq(&spu->register_lock);
 233
 234         spu_unmap_mappings(ctx);
 235
 236         spu_switch_log_notify(spu, ctx, SWITCH_LOG_START, 0);
 237         spu_restore(&ctx->csa, spu);
 238         spu->timestamp = jiffies;
 239         ctx->state = SPU_STATE_RUNNABLE;
 240
 241         spuctx_switch_state(ctx, SPU_UTIL_USER);
 242 }
 243
 244 /*
 245  * Must be used with the list_mutex held.
 246  */
 247 static inline int sched_spu(struct spu *spu)
 248 {
 249         BUG_ON(!mutex_is_locked(&cbe_spu_info[spu->node].list_mutex));
 250
 251         return (!spu->ctx || !(spu->ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED));
 252 }
 253
 254 static void aff_merge_remaining_ctxs(struct spu_gang *gang)
 255 {
 256         struct spu_context *ctx;
 257
 258         list_for_each_entry(ctx, &gang->aff_list_head, aff_list) {
 259                 if (list_empty(&ctx->aff_list))
 260                         list_add(&ctx->aff_list, &gang->aff_list_head);
 261         }
 262         gang->aff_flags |= AFF_MERGED;
 263 }
 264
 265 static void aff_set_offsets(struct spu_gang *gang)
 266 {
 267         struct spu_context *ctx;
 268         int offset;
 269
 270         offset = -1;
 271         list_for_each_entry_reverse(ctx, &gang->aff_ref_ctx->aff_list,
 272                                                                 aff_list) {
 273                 if (&ctx->aff_list == &gang->aff_list_head)
 274                         break;
 275                 ctx->aff_offset = offset--;
 276         }
 277
 278         offset = 0;
 279         list_for_each_entry(ctx, gang->aff_ref_ctx->aff_list.prev, aff_list) {
 280                 if (&ctx->aff_list == &gang->aff_list_head)
 281                         break;
 282                 ctx->aff_offset = offset++;
 283         }
 284
 285         gang->aff_flags |= AFF_OFFSETS_SET;
 286 }
 287
 288 static struct spu *aff_ref_location(struct spu_context *ctx, int mem_aff,
 289                  int group_size, int lowest_offset)
 290 {
 291         struct spu *spu;
 292         int node, n;
 293
 294         /*
 295          * TODO: A better algorithm could be used to find a good spu to be
 296          *       used as reference location for the ctxs chain.
 297          */
 298         node = cpu_to_node(raw_smp_processor_id());
 299         for (n = 0; n < MAX_NUMNODES; n++, node++) {
 300                 /*
 301                  * "available_spus" counts how many spus are not potentially
 302                  * going to be used by other affinity gangs whose reference
 303                  * context is already in place. Although this code seeks to
 304                  * avoid having affinity gangs with a summed amount of
 305                  * contexts bigger than the amount of spus in the node,
 306                  * this may happen sporadically. In this case, available_spus
 307                  * becomes negative, which is harmless.
 308                  */
 309                 int available_spus;
 310
 311                 node = (node < MAX_NUMNODES) ? node : 0;
 312                 if (!node_allowed(ctx, node))
 313                         continue;
 314
 315                 available_spus = 0;
 316                 mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 317                 list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus, cbe_list) {
 318                         if (spu->ctx && spu->ctx->gang && !spu->ctx->aff_offset
 319                                         && spu->ctx->gang->aff_ref_spu)
 320                                 available_spus -= spu->ctx->gang->contexts;
 321                         available_spus++;
 322                 }
 323                 if (available_spus < ctx->gang->contexts) {
 324                         mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 325                         continue;
 326                 }
 327
 328                 list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus, cbe_list) {
 329                         if ((!mem_aff || spu->has_mem_affinity) &&
 330                                                         sched_spu(spu)) {
 331                                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 332                                 return spu;
 333                         }
 334                 }
 335                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 336         }
 337         return NULL;
 338 }
 339
 340 static void aff_set_ref_point_location(struct spu_gang *gang)
 341 {
 342         int mem_aff, gs, lowest_offset;
 343         struct spu_context *tmp, *ctx;
 344
 345         mem_aff = gang->aff_ref_ctx->flags & SPU_CREATE_AFFINITY_MEM;
 346         lowest_offset = 0;
 347         gs = 0;
 348
 349         list_for_each_entry(tmp, &gang->aff_list_head, aff_list)
 350                 gs++;
 351
 352         list_for_each_entry_reverse(ctx, &gang->aff_ref_ctx->aff_list,
 353                                                                 aff_list) {
 354                 if (&ctx->aff_list == &gang->aff_list_head)
 355                         break;
 356                 lowest_offset = ctx->aff_offset;
 357         }
 358
 359         gang->aff_ref_spu = aff_ref_location(gang->aff_ref_ctx, mem_aff, gs,
 360                                                         lowest_offset);
 361 }
 362
 363 static struct spu *ctx_location(struct spu *ref, int offset, int node)
 364 {
 365         struct spu *spu;
 366
 367         spu = NULL;
 368         if (offset >= 0) {
 369                 list_for_each_entry(spu, ref->aff_list.prev, aff_list) {
 370                         BUG_ON(spu->node != node);
 371                         if (offset == 0)
 372                                 break;
 373                         if (sched_spu(spu))
 374                                 offset--;
 375                 }
 376         } else {
 377                 list_for_each_entry_reverse(spu, ref->aff_list.next, aff_list) {
 378                         BUG_ON(spu->node != node);
 379                         if (offset == 0)
 380                                 break;
 381                         if (sched_spu(spu))
 382                                 offset++;
 383                 }
 384         }
 385
 386         return spu;
 387 }
 388
 389 /*
 390  * affinity_check is called each time a context is going to be scheduled.
 391  * It returns the spu ptr on which the context must run.
 392  */
 393 static int has_affinity(struct spu_context *ctx)
 394 {
 395         struct spu_gang *gang = ctx->gang;
 396
 397         if (list_empty(&ctx->aff_list))
 398                 return 0;
 399
 400         if (atomic_read(&ctx->gang->aff_sched_count) == 0)
 401                 ctx->gang->aff_ref_spu = NULL;
 402
 403         if (!gang->aff_ref_spu) {
 404                 if (!(gang->aff_flags & AFF_MERGED))
 405                         aff_merge_remaining_ctxs(gang);
 406                 if (!(gang->aff_flags & AFF_OFFSETS_SET))
 407                         aff_set_offsets(gang);
 408                 aff_set_ref_point_location(gang);
 409         }
 410
 411         return gang->aff_ref_spu != NULL;
 412 }
 413
 414 /**
 415  * spu_unbind_context - unbind spu context from physical spu
 416  * @spu:        physical spu to unbind from
 417  * @ctx:        context to unbind
 418  */
 419 static void spu_unbind_context(struct spu *spu, struct spu_context *ctx)
 420 {
 421         u32 status;
 422
 423         spu_context_trace(spu_unbind_context__enter, ctx, spu);
 424
 425         spuctx_switch_state(ctx, SPU_UTIL_SYSTEM);
 426
 427         if (spu->ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED)
 428                 atomic_dec(&cbe_spu_info[spu->node].reserved_spus);
 429
 430         if (ctx->gang)
 431                 /*
 432                  * If ctx->gang->aff_sched_count is positive, SPU affinity is
 433                  * being considered in this gang. Using atomic_dec_if_positive
 434                  * allow us to skip an explicit check for affinity in this gang
 435                  */
 436                 atomic_dec_if_positive(&ctx->gang->aff_sched_count);
 437
 438         spu_unmap_mappings(ctx);
 439         spu_save(&ctx->csa, spu);
 440         spu_switch_log_notify(spu, ctx, SWITCH_LOG_STOP, 0);
 441
 442         spin_lock_irq(&spu->register_lock);
 443         spu->timestamp = jiffies;
 444         ctx->state = SPU_STATE_SAVED;
 445         spu->ibox_callback = NULL;
 446         spu->wbox_callback = NULL;
 447         spu->stop_callback = NULL;
 448         spu->mfc_callback = NULL;
 449         spu->pid = 0;
 450         spu->tgid = 0;
 451         ctx->ops = &spu_backing_ops;
 452         spu->flags = 0;
 453         spu->ctx = NULL;
 454         spin_unlock_irq(&spu->register_lock);
 455
 456         spu_associate_mm(spu, NULL);
 457
 458         ctx->stats.slb_flt +=
 459                 (spu->stats.slb_flt - ctx->stats.slb_flt_base);
 460         ctx->stats.class2_intr +=
 461                 (spu->stats.class2_intr - ctx->stats.class2_intr_base);
 462
 463         /* This maps the underlying spu state to idle */
 464         spuctx_switch_state(ctx, SPU_UTIL_IDLE_LOADED);
 465         ctx->spu = NULL;
 466
 467         if (spu_stopped(ctx, &status))
 468                 wake_up_all(&ctx->stop_wq);
 469 }
 470
 471 /**
 472  * spu_add_to_rq - add a context to the runqueue
 473  * @ctx:       context to add
 474  */
 475 static void __spu_add_to_rq(struct spu_context *ctx)
 476 {
 477         /*
 478          * Unfortunately this code path can be called from multiple threads
 479          * on behalf of a single context due to the way the problem state
 480          * mmap support works.
 481          *
 482          * Fortunately we need to wake up all these threads at the same time
 483          * and can simply skip the runqueue addition for every but the first
 484          * thread getting into this codepath.
 485          *
 486          * It's still quite hacky, and long-term we should proxy all other
 487          * threads through the owner thread so that spu_run is in control
 488          * of all the scheduling activity for a given context.
 489          */
 490         if (list_empty(&ctx->rq)) {
 491                 list_add_tail(&ctx->rq, &spu_prio->runq[ctx->prio]);
 492                 set_bit(ctx->prio, spu_prio->bitmap);
 493                 if (!spu_prio->nr_waiting++)
 494                         mod_timer(&spusched_timer, jiffies + SPUSCHED_TICK);
 495         }
 496 }
 497
 498 static void spu_add_to_rq(struct spu_context *ctx)
 499 {
 500         spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
 501         __spu_add_to_rq(ctx);
 502         spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
 503 }
 504
 505 static void __spu_del_from_rq(struct spu_context *ctx)
 506 {
 507         int prio = ctx->prio;
 508
 509         if (!list_empty(&ctx->rq)) {
 510                 if (!--spu_prio->nr_waiting)
 511                         del_timer(&spusched_timer);
 512                 list_del_init(&ctx->rq);
 513
 514                 if (list_empty(&spu_prio->runq[prio]))
 515                         clear_bit(prio, spu_prio->bitmap);
 516         }
 517 }
 518
 519 void spu_del_from_rq(struct spu_context *ctx)
 520 {
 521         spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
 522         __spu_del_from_rq(ctx);
 523         spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
 524 }
 525
 526 static void spu_prio_wait(struct spu_context *ctx)
 527 {
 528         DEFINE_WAIT(wait);
 529
 530         /*
 531          * The caller must explicitly wait for a context to be loaded
 532          * if the nosched flag is set.  If NOSCHED is not set, the caller
 533          * queues the context and waits for an spu event or error.
 534          */
 535         BUG_ON(!(ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED));
 536
 537         spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
 538         prepare_to_wait_exclusive(&ctx->stop_wq, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
 539         if (!signal_pending(current)) {
 540                 __spu_add_to_rq(ctx);
 541                 spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
 542                 mutex_unlock(&ctx->state_mutex);
 543                 schedule();
 544                 mutex_lock(&ctx->state_mutex);
 545                 spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
 546                 __spu_del_from_rq(ctx);
 547         }
 548         spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
 549         __set_current_state(TASK_RUNNING);
 550         remove_wait_queue(&ctx->stop_wq, &wait);
 551 }
 552
 553 static struct spu *spu_get_idle(struct spu_context *ctx)
 554 {
 555         struct spu *spu, *aff_ref_spu;
 556         int node, n;
 557
 558         spu_context_nospu_trace(spu_get_idle__enter, ctx);
 559
 560         if (ctx->gang) {
 561                 mutex_lock(&ctx->gang->aff_mutex);
 562                 if (has_affinity(ctx)) {
 563                         aff_ref_spu = ctx->gang->aff_ref_spu;
 564                         atomic_inc(&ctx->gang->aff_sched_count);
 565                         mutex_unlock(&ctx->gang->aff_mutex);
 566                         node = aff_ref_spu->node;
 567
 568                         mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 569                         spu = ctx_location(aff_ref_spu, ctx->aff_offset, node);
 570                         if (spu && spu->alloc_state == SPU_FREE)
 571                                 goto found;
 572                         mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 573
 574                         atomic_dec(&ctx->gang->aff_sched_count);
 575                         goto not_found;
 576                 }
 577                 mutex_unlock(&ctx->gang->aff_mutex);
 578         }
 579         node = cpu_to_node(raw_smp_processor_id());
 580         for (n = 0; n < MAX_NUMNODES; n++, node++) {
 581                 node = (node < MAX_NUMNODES) ? node : 0;
 582                 if (!node_allowed(ctx, node))
 583                         continue;
 584
 585                 mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 586                 list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus, cbe_list) {
 587                         if (spu->alloc_state == SPU_FREE)
 588                                 goto found;
 589                 }
 590                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 591         }
 592
 593  not_found:
 594         spu_context_nospu_trace(spu_get_idle__not_found, ctx);
 595         return NULL;
 596
 597  found:
 598         spu->alloc_state = SPU_USED;
 599         mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 600         spu_context_trace(spu_get_idle__found, ctx, spu);
 601         spu_init_channels(spu);
 602         return spu;
 603 }
 604
 605 /**
 606  * find_victim - find a lower priority context to preempt
 607  * @ctx:        candidate context for running
 608  *
 609  * Returns the freed physical spu to run the new context on.
 610  */
 611 static struct spu *find_victim(struct spu_context *ctx)
 612 {
 613         struct spu_context *victim = NULL;
 614         struct spu *spu;
 615         int node, n;
 616
 617         spu_context_nospu_trace(spu_find_victim__enter, ctx);
 618
 619         /*
 620          * Look for a possible preemption candidate on the local node first.
 621          * If there is no candidate look at the other nodes.  This isn't
 622          * exactly fair, but so far the whole spu scheduler tries to keep
 623          * a strong node affinity.  We might want to fine-tune this in
 624          * the future.
 625          */
 626  restart:
 627         node = cpu_to_node(raw_smp_processor_id());
 628         for (n = 0; n < MAX_NUMNODES; n++, node++) {
 629                 node = (node < MAX_NUMNODES) ? node : 0;
 630                 if (!node_allowed(ctx, node))
 631                         continue;
 632
 633                 mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 634                 list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus, cbe_list) {
 635                         struct spu_context *tmp = spu->ctx;
 636
 637                         if (tmp && tmp->prio > ctx->prio &&
 638                             !(tmp->flags & SPU_CREATE_NOSCHED) &&
 639                             (!victim || tmp->prio > victim->prio)) {
 640                                 victim = spu->ctx;
 641                         }
 642                 }
 643                 if (victim)
 644                         get_spu_context(victim);
 645                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 646
 647                 if (victim) {
 648                         /*
 649                          * This nests ctx->state_mutex, but we always lock
 650                          * higher priority contexts before lower priority
 651                          * ones, so this is safe until we introduce
 652                          * priority inheritance schemes.
 653                          *
 654                          * XXX if the highest priority context is locked,
 655                          * this can loop a long time.  Might be better to
 656                          * look at another context or give up after X retries.
 657                          */
 658                         if (!mutex_trylock(&victim->state_mutex)) {
 659                                 put_spu_context(victim);
 660                                 victim = NULL;
 661                                 goto restart;
 662                         }
 663
 664                         spu = victim->spu;
 665                         if (!spu || victim->prio <= ctx->prio) {
 666                                 /*
 667                                  * This race can happen because we've dropped
 668                                  * the active list mutex.  Not a problem, just
 669                                  * restart the search.
 670                                  */
 671                                 mutex_unlock(&victim->state_mutex);
 672                                 put_spu_context(victim);
 673                                 victim = NULL;
 674                                 goto restart;
 675                         }
 676
 677                         spu_context_trace(__spu_deactivate__unload, ctx, spu);
 678
 679                         mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 680                         cbe_spu_info[node].nr_active--;
 681                         spu_unbind_context(spu, victim);
 682                         mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 683
 684                         victim->stats.invol_ctx_switch++;
 685                         spu->stats.invol_ctx_switch++;
 686                         if (test_bit(SPU_SCHED_SPU_RUN, &victim->sched_flags))
 687                                 spu_add_to_rq(victim);
 688
 689                         mutex_unlock(&victim->state_mutex);
 690                         put_spu_context(victim);
 691
 692                         return spu;
 693                 }
 694         }
 695
 696         return NULL;
 697 }
 698
 699 static void __spu_schedule(struct spu *spu, struct spu_context *ctx)
 700 {
 701         int node = spu->node;
 702         int success = 0;
 703
 704         spu_set_timeslice(ctx);
 705
 706         mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 707         if (spu->ctx == NULL) {
 708                 spu_bind_context(spu, ctx);
 709                 cbe_spu_info[node].nr_active++;
 710                 spu->alloc_state = SPU_USED;
 711                 success = 1;
 712         }
 713         mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 714
 715         if (success)
 716                 wake_up_all(&ctx->run_wq);
 717         else
 718                 spu_add_to_rq(ctx);
 719 }
 720
 721 static void spu_schedule(struct spu *spu, struct spu_context *ctx)
 722 {
 723         /* not a candidate for interruptible because it's called either
 724            from the scheduler thread or from spu_deactivate */
 725         mutex_lock(&ctx->state_mutex);
 726         if (ctx->state == SPU_STATE_SAVED)
 727                 __spu_schedule(spu, ctx);
 728         spu_release(ctx);
 729 }
 730
 731 /**
 732  * spu_unschedule - remove a context from a spu, and possibly release it.
 733  * @spu:        The SPU to unschedule from
 734  * @ctx:        The context currently scheduled on the SPU
 735  * @free_spu    Whether to free the SPU for other contexts
 736  *
 737  * Unbinds the context @ctx from the SPU @spu. If @free_spu is non-zero, the
 738  * SPU is made available for other contexts (ie, may be returned by
 739  * spu_get_idle). If this is zero, the caller is expected to schedule another
 740  * context to this spu.
 741  *
 742  * Should be called with ctx->state_mutex held.
 743  */
 744 static void spu_unschedule(struct spu *spu, struct spu_context *ctx,
 745                 int free_spu)
 746 {
 747         int node = spu->node;
 748
 749         mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 750         cbe_spu_info[node].nr_active--;
 751         if (free_spu)
 752                 spu->alloc_state = SPU_FREE;
 753         spu_unbind_context(spu, ctx);
 754         ctx->stats.invol_ctx_switch++;
 755         spu->stats.invol_ctx_switch++;
 756         mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
 757 }
 758
 759 /**
 760  * spu_activate - find a free spu for a context and execute it
 761  * @ctx:        spu context to schedule
 762  * @flags:      flags (currently ignored)
 763  *
 764  * Tries to find a free spu to run @ctx.  If no free spu is available
 765  * add the context to the runqueue so it gets woken up once an spu
 766  * is available.
 767  */
 768 int spu_activate(struct spu_context *ctx, unsigned long flags)
 769 {
 770         struct spu *spu;
 771
 772         /*
 773          * If there are multiple threads waiting for a single context
 774          * only one actually binds the context while the others will
 775          * only be able to acquire the state_mutex once the context
 776          * already is in runnable state.
 777          */
 778         if (ctx->spu)
 779                 return 0;
 780
 781 spu_activate_top:
 782         if (signal_pending(current))
 783                 return -ERESTARTSYS;
 784
 785         spu = spu_get_idle(ctx);
 786         /*
 787          * If this is a realtime thread we try to get it running by
 788          * preempting a lower priority thread.
 789          */
 790         if (!spu && rt_prio(ctx->prio))
 791                 spu = find_victim(ctx);
 792         if (spu) {
 793                 unsigned long runcntl;
 794
 795                 runcntl = ctx->ops->runcntl_read(ctx);
 796                 __spu_schedule(spu, ctx);
 797                 if (runcntl & SPU_RUNCNTL_RUNNABLE)
 798                         spuctx_switch_state(ctx, SPU_UTIL_USER);
 799
 800                 return 0;
 801         }
 802
 803         if (ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED) {
 804                 spu_prio_wait(ctx);
 805                 goto spu_activate_top;
 806         }
 807
 808         spu_add_to_rq(ctx);
 809
 810         return 0;
 811 }
 812
 813 /**
 814  * grab_runnable_context - try to find a runnable context
 815  *
 816  * Remove the highest priority context on the runqueue and return it
 817  * to the caller.  Returns %NULL if no runnable context was found.
 818  */
 819 static struct spu_context *grab_runnable_context(int prio, int node)
 820 {
 821         struct spu_context *ctx;
 822         int best;
 823
 824         spin_lock(&spu_prio->runq_lock);
 825         best = find_first_bit(spu_prio->bitmap, prio);
 826         while (best < prio) {
 827                 struct list_head *rq = &spu_prio->runq[best];
 828
 829                 list_for_each_entry(ctx, rq, rq) {
 830                         /* XXX(hch): check for affinity here as well */
 831                         if (__node_allowed(ctx, node)) {
 832                                 __spu_del_from_rq(ctx);
 833                                 goto found;
 834                         }
 835                 }
 836                 best++;
 837         }
 838         ctx = NULL;
 839  found:
 840         spin_unlock(&spu_prio->runq_lock);
 841         return ctx;
 842 }
 843
 844 static int __spu_deactivate(struct spu_context *ctx, int force, int max_prio)
 845 {
 846         struct spu *spu = ctx->spu;
 847         struct spu_context *new = NULL;
 848
 849         if (spu) {
 850                 new = grab_runnable_context(max_prio, spu->node);
 851                 if (new || force) {
 852                         spu_unschedule(spu, ctx, new == NULL);
 853                         if (new) {
 854                                 if (new->flags & SPU_CREATE_NOSCHED)
 855                                         wake_up(&new->stop_wq);
 856                                 else {
 857                                         spu_release(ctx);
 858                                         spu_schedule(spu, new);
 859                                         /* this one can't easily be made
 860                                            interruptible */
 861                                         mutex_lock(&ctx->state_mutex);
 862                                 }
 863                         }
 864                 }
 865         }
 866
 867         return new != NULL;
 868 }
 869
 870 /**
 871  * spu_deactivate - unbind a context from it's physical spu
 872  * @ctx:        spu context to unbind
 873  *
 874  * Unbind @ctx from the physical spu it is running on and schedule
 875  * the highest priority context to run on the freed physical spu.
 876  */
 877 void spu_deactivate(struct spu_context *ctx)
 878 {
 879         spu_context_nospu_trace(spu_deactivate__enter, ctx);
 880         __spu_deactivate(ctx, 1, MAX_PRIO);
 881 }
 882
 883 /**
 884  * spu_yield -  yield a physical spu if others are waiting
 885  * @ctx:        spu context to yield
 886  *
 887  * Check if there is a higher priority context waiting and if yes
 888  * unbind @ctx from the physical spu and schedule the highest
 889  * priority context to run on the freed physical spu instead.
 890  */
 891 void spu_yield(struct spu_context *ctx)
 892 {
 893         spu_context_nospu_trace(spu_yield__enter, ctx);
 894         if (!(ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED)) {
 895                 mutex_lock(&ctx->state_mutex);
 896                 __spu_deactivate(ctx, 0, MAX_PRIO);
 897                 mutex_unlock(&ctx->state_mutex);
 898         }
 899 }
 900
 901 static noinline void spusched_tick(struct spu_context *ctx)
 902 {
 903         struct spu_context *new = NULL;
 904         struct spu *spu = NULL;
 905
 906         if (spu_acquire(ctx))
 907                 BUG();  /* a kernel thread never has signals pending */
 908
 909         if (ctx->state != SPU_STATE_RUNNABLE)
 910                 goto out;
 911         if (ctx->flags & SPU_CREATE_NOSCHED)
 912                 goto out;
 913         if (ctx->policy == SCHED_FIFO)
 914                 goto out;
 915
 916         if (--ctx->time_slice && test_bit(SPU_SCHED_SPU_RUN, &ctx->sched_flags))
 917                 goto out;
 918
 919         spu = ctx->spu;
 920
 921         spu_context_trace(spusched_tick__preempt, ctx, spu);
 922
 923         new = grab_runnable_context(ctx->prio + 1, spu->node);
 924         if (new) {
 925                 spu_unschedule(spu, ctx, 0);
 926                 if (test_bit(SPU_SCHED_SPU_RUN, &ctx->sched_flags))
 927                         spu_add_to_rq(ctx);
 928         } else {
 929                 spu_context_nospu_trace(spusched_tick__newslice, ctx);
 930                 if (!ctx->time_slice)
 931                         ctx->time_slice++;
 932         }
 933 out:
 934         spu_release(ctx);
 935
 936         if (new)
 937                 spu_schedule(spu, new);
 938 }
 939
 940 /**
 941  * count_active_contexts - count nr of active tasks
 942  *
 943  * Return the number of tasks currently running or waiting to run.
 944  *
 945  * Note that we don't take runq_lock / list_mutex here.  Reading
 946  * a single 32bit value is atomic on powerpc, and we don't care
 947  * about memory ordering issues here.
 948  */
 949 static unsigned long count_active_contexts(void)
 950 {
 951         int nr_active = 0, node;
 952
 953         for (node = 0; node < MAX_NUMNODES; node++)
 954                 nr_active += cbe_spu_info[node].nr_active;
 955         nr_active += spu_prio->nr_waiting;
 956
 957         return nr_active;
 958 }
 959
 960 /**
 961  * spu_calc_load - update the avenrun load estimates.
 962  *
 963  * No locking against reading these values from userspace, as for
 964  * the CPU loadavg code.
 965  */
 966 static void spu_calc_load(void)
 967 {
 968         unsigned long active_tasks; /* fixed-point */
 969
 970         active_tasks = count_active_contexts() * FIXED_1;
 971         spu_avenrun[0] = calc_load(spu_avenrun[0], EXP_1, active_tasks);
 972         spu_avenrun[1] = calc_load(spu_avenrun[1], EXP_5, active_tasks);
 973         spu_avenrun[2] = calc_load(spu_avenrun[2], EXP_15, active_tasks);
 974 }
 975
 976 static void spusched_wake(struct timer_list *unused)
 977 {
 978         mod_timer(&spusched_timer, jiffies + SPUSCHED_TICK);
 979         wake_up_process(spusched_task);
 980 }
 981
 982 static void spuloadavg_wake(struct timer_list *unused)
 983 {
 984         mod_timer(&spuloadavg_timer, jiffies + LOAD_FREQ);
 985         spu_calc_load();
 986 }
 987
 988 static int spusched_thread(void *unused)
 989 {
 990         struct spu *spu;
 991         int node;
 992
 993         while (!kthread_should_stop()) {
 994                 set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);
 995                 schedule();
 996                 for (node = 0; node < MAX_NUMNODES; node++) {
 997                         struct mutex *mtx = &cbe_spu_info[node].list_mutex;
 998
 999                         mutex_lock(mtx);
1000                         list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus,
1001                                         cbe_list) {
1002                                 struct spu_context *ctx = spu->ctx;
1003
1004                                 if (ctx) {
1005                                         get_spu_context(ctx);
1006                                         mutex_unlock(mtx);
1007                                         spusched_tick(ctx);
1008                                         mutex_lock(mtx);
1009                                         put_spu_context(ctx);
1010                                 }
1011                         }
1012                         mutex_unlock(mtx);
1013                 }
1014         }
1015
1016         return 0;
1017 }
1018
1019 void spuctx_switch_state(struct spu_context *ctx,
1020                 enum spu_utilization_state new_state)
1021 {
1022         unsigned long long curtime;
1023         signed long long delta;
1024         struct spu *spu;
1025         enum spu_utilization_state old_state;
1026         int node;
1027
1028         curtime = ktime_get_ns();
1029         delta = curtime - ctx->stats.tstamp;
1030
1031         WARN_ON(!mutex_is_locked(&ctx->state_mutex));
1032         WARN_ON(delta < 0);
1033
1034         spu = ctx->spu;
1035         old_state = ctx->stats.util_state;
1036         ctx->stats.util_state = new_state;
1037         ctx->stats.tstamp = curtime;
1038
1039         /*
1040          * Update the physical SPU utilization statistics.
1041          */
1042         if (spu) {
1043                 ctx->stats.times[old_state] += delta;
1044                 spu->stats.times[old_state] += delta;
1045                 spu->stats.util_state = new_state;
1046                 spu->stats.tstamp = curtime;
1047                 node = spu->node;
1048                 if (old_state == SPU_UTIL_USER)
1049                         atomic_dec(&cbe_spu_info[node].busy_spus);
1050                 if (new_state == SPU_UTIL_USER)
1051                         atomic_inc(&cbe_spu_info[node].busy_spus);
1052         }
1053 }
1054
1055 #ifdef CONFIG_PROC_FS
1056 static int show_spu_loadavg(struct seq_file *s, void *private)
1057 {
1058         int a, b, c;
1059
1060         a = spu_avenrun[0] + (FIXED_1/200);
1061         b = spu_avenrun[1] + (FIXED_1/200);
1062         c = spu_avenrun[2] + (FIXED_1/200);
1063
1064         /*
1065          * Note that last_pid doesn't really make much sense for the
1066          * SPU loadavg (it even seems very odd on the CPU side...),
1067          * but we include it here to have a 100% compatible interface.
1068          */
1069         seq_printf(s, "%d.%02d %d.%02d %d.%02d %ld/%d %d\n",
1070                 LOAD_INT(a), LOAD_FRAC(a),
1071                 LOAD_INT(b), LOAD_FRAC(b),
1072                 LOAD_INT(c), LOAD_FRAC(c),
1073                 count_active_contexts(),
1074                 atomic_read(&nr_spu_contexts),
1075                 idr_get_cursor(&task_active_pid_ns(current)->idr) - 1);
1076         return 0;
1077 }
1078 #endif
1079
1080 int __init spu_sched_init(void)
1081 {
1082         struct proc_dir_entry *entry;
1083         int err = -ENOMEM, i;
1084
1085         spu_prio = kzalloc(sizeof(struct spu_prio_array), GFP_KERNEL);
1086         if (!spu_prio)
1087                 goto out;
1088
1089         for (i = 0; i < MAX_PRIO; i++) {
1090                 INIT_LIST_HEAD(&spu_prio->runq[i]);
1091                 __clear_bit(i, spu_prio->bitmap);
1092         }
1093         spin_lock_init(&spu_prio->runq_lock);
1094
1095         timer_setup(&spusched_timer, spusched_wake, 0);
1096         timer_setup(&spuloadavg_timer, spuloadavg_wake, 0);
1097
1098         spusched_task = kthread_run(spusched_thread, NULL, "spusched");
1099         if (IS_ERR(spusched_task)) {
1100                 err = PTR_ERR(spusched_task);
1101                 goto out_free_spu_prio;
1102         }
1103
1104         mod_timer(&spuloadavg_timer, 0);
1105
1106         entry = proc_create_single("spu_loadavg", 0, NULL, show_spu_loadavg);
1107         if (!entry)
1108                 goto out_stop_kthread;
1109
1110         pr_debug("spusched: tick: %d, min ticks: %d, default ticks: %d\n",
1111                         SPUSCHED_TICK, MIN_SPU_TIMESLICE, DEF_SPU_TIMESLICE);
1112         return 0;
1113
1114  out_stop_kthread:
1115         kthread_stop(spusched_task);
1116  out_free_spu_prio:
1117         kfree(spu_prio);
1118  out:
1119         return err;
1120 }
1121
1122 void spu_sched_exit(void)
1123 {
1124         struct spu *spu;
1125         int node;
1126
1127         remove_proc_entry("spu_loadavg", NULL);
1128
1129         del_timer_sync(&spusched_timer);
1130         del_timer_sync(&spuloadavg_timer);
1131         kthread_stop(spusched_task);
1132
1133         for (node = 0; node < MAX_NUMNODES; node++) {
1134                 mutex_lock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
1135                 list_for_each_entry(spu, &cbe_spu_info[node].spus, cbe_list)
1136                         if (spu->alloc_state != SPU_FREE)
1137                                 spu->alloc_state = SPU_FREE;
1138                 mutex_unlock(&cbe_spu_info[node].list_mutex);
1139         }
1140         kfree(spu_prio);
1141 }