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/smp_lock.h>
  34 #include <linux/stddef.h>
  35 #include <linux/unistd.h>
  36 #include <linux/numa.h>
  37 #include <linux/mutex.h>
  38 #include <linux/notifier.h>
  39
  40 #include <asm/io.h>
  41 #include <asm/mmu_context.h>
  42 #include <asm/spu.h>
  43 #include <asm/spu_csa.h>
  44 #include <asm/spu_priv1.h>
  45 #include "spufs.h"
  46
  47 #define SPU_MIN_TIMESLICE       (100 * HZ / 1000)
  48
  49 #define SPU_BITMAP_SIZE (((MAX_PRIO+BITS_PER_LONG)/BITS_PER_LONG)+1)
  50 struct spu_prio_array {
  51         unsigned long bitmap[SPU_BITMAP_SIZE];
  52         wait_queue_head_t waitq[MAX_PRIO];
  53         struct list_head active_list[MAX_NUMNODES];
  54         struct mutex active_mutex[MAX_NUMNODES];
  55 };
  56
  57 static struct spu_prio_array *spu_prio;
  58
  59 static inline int node_allowed(int node)
  60 {
  61         cpumask_t mask;
  62
  63         if (!nr_cpus_node(node))
  64                 return 0;
  65         mask = node_to_cpumask(node);
  66         if (!cpus_intersects(mask, current->cpus_allowed))
  67                 return 0;
  68         return 1;
  69 }
  70
  71 /**
  72  * spu_add_to_active_list - add spu to active list
  73  * @spu:        spu to add to the active list
  74  */
  75 static void spu_add_to_active_list(struct spu *spu)
  76 {
  77         mutex_lock(&spu_prio->active_mutex[spu->node]);
  78         list_add_tail(&spu->list, &spu_prio->active_list[spu->node]);
  79         mutex_unlock(&spu_prio->active_mutex[spu->node]);
  80 }
  81
  82 /**
  83  * spu_remove_from_active_list - remove spu from active list
  84  * @spu:       spu to remove from the active list
  85  *
  86  * This function removes an spu from the active list.  If the spu was
  87  * found on the active list the function returns 1, else it doesn't do
  88  * anything and returns 0.
  89  */
  90 static int spu_remove_from_active_list(struct spu *spu)
  91 {
  92         int node = spu->node;
  93         struct spu *tmp;
  94         int rc = 0;
  95
  96         mutex_lock(&spu_prio->active_mutex[node]);
  97         list_for_each_entry(tmp, &spu_prio->active_list[node], list) {
  98                 if (tmp == spu) {
  99                         list_del_init(&spu->list);
 100                         rc = 1;
 101                         break;
 102                 }
 103         }
 104         mutex_unlock(&spu_prio->active_mutex[node]);
 105         return rc;
 106 }
 107
 108 static inline void mm_needs_global_tlbie(struct mm_struct *mm)
 109 {
 110         int nr = (NR_CPUS > 1) ? NR_CPUS : NR_CPUS + 1;
 111
 112         /* Global TLBIE broadcast required with SPEs. */
 113         __cpus_setall(&mm->cpu_vm_mask, nr);
 114 }
 115
 116 static BLOCKING_NOTIFIER_HEAD(spu_switch_notifier);
 117
 118 static void spu_switch_notify(struct spu *spu, struct spu_context *ctx)
 119 {
 120         blocking_notifier_call_chain(&spu_switch_notifier,
 121                             ctx ? ctx->object_id : 0, spu);
 122 }
 123
 124 int spu_switch_event_register(struct notifier_block * n)
 125 {
 126         return blocking_notifier_chain_register(&spu_switch_notifier, n);
 127 }
 128
 129 int spu_switch_event_unregister(struct notifier_block * n)
 130 {
 131         return blocking_notifier_chain_unregister(&spu_switch_notifier, n);
 132 }
 133
 134 /**
 135  * spu_bind_context - bind spu context to physical spu
 136  * @spu:        physical spu to bind to
 137  * @ctx:        context to bind
 138  */
 139 static void spu_bind_context(struct spu *spu, struct spu_context *ctx)
 140 {
 141         pr_debug("%s: pid=%d SPU=%d NODE=%d\n", __FUNCTION__, current->pid,
 142                  spu->number, spu->node);
 143         spu->ctx = ctx;
 144         spu->flags = 0;
 145         ctx->spu = spu;
 146         ctx->ops = &spu_hw_ops;
 147         spu->pid = current->pid;
 148         spu->prio = current->prio;
 149         spu->mm = ctx->owner;
 150         mm_needs_global_tlbie(spu->mm);
 151         spu->ibox_callback = spufs_ibox_callback;
 152         spu->wbox_callback = spufs_wbox_callback;
 153         spu->stop_callback = spufs_stop_callback;
 154         spu->mfc_callback = spufs_mfc_callback;
 155         spu->dma_callback = spufs_dma_callback;
 156         mb();
 157         spu_unmap_mappings(ctx);
 158         spu_restore(&ctx->csa, spu);
 159         spu->timestamp = jiffies;
 160         spu_cpu_affinity_set(spu, raw_smp_processor_id());
 161         spu_switch_notify(spu, ctx);
 162         spu_add_to_active_list(spu);
 163         ctx->state = SPU_STATE_RUNNABLE;
 164 }
 165
 166 /**
 167  * spu_unbind_context - unbind spu context from physical spu
 168  * @spu:        physical spu to unbind from
 169  * @ctx:        context to unbind
 170  *
 171  * If the spu was on the active list the function returns 1, else 0.
 172  */
 173 static int spu_unbind_context(struct spu *spu, struct spu_context *ctx)
 174 {
 175         int was_active = spu_remove_from_active_list(spu);
 176
 177         pr_debug("%s: unbind pid=%d SPU=%d NODE=%d\n", __FUNCTION__,
 178                  spu->pid, spu->number, spu->node);
 179
 180         spu_switch_notify(spu, NULL);
 181         spu_unmap_mappings(ctx);
 182         spu_save(&ctx->csa, spu);
 183         spu->timestamp = jiffies;
 184         ctx->state = SPU_STATE_SAVED;
 185         spu->ibox_callback = NULL;
 186         spu->wbox_callback = NULL;
 187         spu->stop_callback = NULL;
 188         spu->mfc_callback = NULL;
 189         spu->dma_callback = NULL;
 190         spu->mm = NULL;
 191         spu->pid = 0;
 192         spu->prio = MAX_PRIO;
 193         ctx->ops = &spu_backing_ops;
 194         ctx->spu = NULL;
 195         spu->flags = 0;
 196         spu->ctx = NULL;
 197
 198         return was_active;
 199 }
 200
 201 static inline void spu_add_wq(wait_queue_head_t * wq, wait_queue_t * wait,
 202                               int prio)
 203 {
 204         prepare_to_wait_exclusive(wq, wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
 205         set_bit(prio, spu_prio->bitmap);
 206 }
 207
 208 static inline void spu_del_wq(wait_queue_head_t * wq, wait_queue_t * wait,
 209                               int prio)
 210 {
 211         u64 flags;
 212
 213         __set_current_state(TASK_RUNNING);
 214
 215         spin_lock_irqsave(&wq->lock, flags);
 216
 217         remove_wait_queue_locked(wq, wait);
 218         if (list_empty(&wq->task_list))
 219                 clear_bit(prio, spu_prio->bitmap);
 220
 221         spin_unlock_irqrestore(&wq->lock, flags);
 222 }
 223
 224 static void spu_prio_wait(struct spu_context *ctx, u64 flags)
 225 {
 226         int prio = current->prio;
 227         wait_queue_head_t *wq = &spu_prio->waitq[prio];
 228         DEFINE_WAIT(wait);
 229
 230         if (ctx->spu)
 231                 return;
 232
 233         spu_add_wq(wq, &wait, prio);
 234
 235         if (!signal_pending(current)) {
 236                 up_write(&ctx->state_sema);
 237                 pr_debug("%s: pid=%d prio=%d\n", __FUNCTION__,
 238                          current->pid, current->prio);
 239                 schedule();
 240                 down_write(&ctx->state_sema);
 241         }
 242
 243         spu_del_wq(wq, &wait, prio);
 244 }
 245
 246 static void spu_prio_wakeup(void)
 247 {
 248         int best = sched_find_first_bit(spu_prio->bitmap);
 249         if (best < MAX_PRIO) {
 250                 wait_queue_head_t *wq = &spu_prio->waitq[best];
 251                 wake_up_interruptible_nr(wq, 1);
 252         }
 253 }
 254
 255 static struct spu *spu_get_idle(struct spu_context *ctx, u64 flags)
 256 {
 257         struct spu *spu = NULL;
 258         int node = cpu_to_node(raw_smp_processor_id());
 259         int n;
 260
 261         for (n = 0; n < MAX_NUMNODES; n++, node++) {
 262                 node = (node < MAX_NUMNODES) ? node : 0;
 263                 if (!node_allowed(node))
 264                         continue;
 265                 spu = spu_alloc_node(node);
 266                 if (spu)
 267                         break;
 268         }
 269         return spu;
 270 }
 271
 272 static inline struct spu *spu_get(struct spu_context *ctx, u64 flags)
 273 {
 274         /* Future: spu_get_idle() if possible,
 275          * otherwise try to preempt an active
 276          * context.
 277          */
 278         return spu_get_idle(ctx, flags);
 279 }
 280
 281 /* The three externally callable interfaces
 282  * for the scheduler begin here.
 283  *
 284  *      spu_activate    - bind a context to SPU, waiting as needed.
 285  *      spu_deactivate  - unbind a context from its SPU.
 286  *      spu_yield       - yield an SPU if others are waiting.
 287  */
 288
 289 int spu_activate(struct spu_context *ctx, u64 flags)
 290 {
 291         struct spu *spu;
 292         int ret = 0;
 293
 294         for (;;) {
 295                 if (ctx->spu)
 296                         return 0;
 297                 spu = spu_get(ctx, flags);
 298                 if (spu != NULL) {
 299                         if (ctx->spu != NULL) {
 300                                 spu_free(spu);
 301                                 spu_prio_wakeup();
 302                                 break;
 303                         }
 304                         spu_bind_context(spu, ctx);
 305                         break;
 306                 }
 307                 spu_prio_wait(ctx, flags);
 308                 if (signal_pending(current)) {
 309                         ret = -ERESTARTSYS;
 310                         spu_prio_wakeup();
 311                         break;
 312                 }
 313         }
 314         return ret;
 315 }
 316
 317 void spu_deactivate(struct spu_context *ctx)
 318 {
 319         struct spu *spu;
 320         int was_active;
 321
 322         spu = ctx->spu;
 323         if (!spu)
 324                 return;
 325         was_active = spu_unbind_context(spu, ctx);
 326         if (was_active) {
 327                 spu_free(spu);
 328                 spu_prio_wakeup();
 329         }
 330 }
 331
 332 void spu_yield(struct spu_context *ctx)
 333 {
 334         struct spu *spu;
 335         int need_yield = 0;
 336
 337         if (down_write_trylock(&ctx->state_sema)) {
 338                 if ((spu = ctx->spu) != NULL) {
 339                         int best = sched_find_first_bit(spu_prio->bitmap);
 340                         if (best < MAX_PRIO) {
 341                                 pr_debug("%s: yielding SPU %d NODE %d\n",
 342                                          __FUNCTION__, spu->number, spu->node);
 343                                 spu_deactivate(ctx);
 344                                 need_yield = 1;
 345                         } else {
 346                                 spu->prio = MAX_PRIO;
 347                         }
 348                 }
 349                 up_write(&ctx->state_sema);
 350         }
 351         if (unlikely(need_yield))
 352                 yield();
 353 }
 354
 355 int __init spu_sched_init(void)
 356 {
 357         int i;
 358
 359         spu_prio = kzalloc(sizeof(struct spu_prio_array), GFP_KERNEL);
 360         if (!spu_prio) {
 361                 printk(KERN_WARNING "%s: Unable to allocate priority queue.\n",
 362                        __FUNCTION__);
 363                 return 1;
 364         }
 365         for (i = 0; i < MAX_PRIO; i++) {
 366                 init_waitqueue_head(&spu_prio->waitq[i]);
 367                 __clear_bit(i, spu_prio->bitmap);
 368         }
 369         __set_bit(MAX_PRIO, spu_prio->bitmap);
 370         for (i = 0; i < MAX_NUMNODES; i++) {
 371                 mutex_init(&spu_prio->active_mutex[i]);
 372                 INIT_LIST_HEAD(&spu_prio->active_list[i]);
 373         }
 374         return 0;
 375 }
 376
 377 void __exit spu_sched_exit(void)
 378 {
 379         struct spu *spu, *tmp;
 380         int node;
 381
 382         for (node = 0; node < MAX_NUMNODES; node++) {
 383                 mutex_lock(&spu_prio->active_mutex[node]);
 384                 list_for_each_entry_safe(spu, tmp, &spu_prio->active_list[node],
 385                                          list) {
 386                         list_del_init(&spu->list);
 387                         spu_free(spu);
 388                 }
 389                 mutex_unlock(&spu_prio->active_mutex[node]);
 390         }
 391         kfree(spu_prio);
 392 }