Merge tag 'selinux-pr-20210629' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git...
[sfrench/cifs-2.6.git] / net / sunrpc / xprtrdma / xprt_rdma.h
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2 /*
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40  */
41
42 #ifndef _LINUX_SUNRPC_XPRT_RDMA_H
43 #define _LINUX_SUNRPC_XPRT_RDMA_H
44
45 #include <linux/wait.h>                 /* wait_queue_head_t, etc */
46 #include <linux/spinlock.h>             /* spinlock_t, etc */
47 #include <linux/atomic.h>               /* atomic_t, etc */
48 #include <linux/kref.h>                 /* struct kref */
49 #include <linux/workqueue.h>            /* struct work_struct */
50 #include <linux/llist.h>
51
52 #include <rdma/rdma_cm.h>               /* RDMA connection api */
53 #include <rdma/ib_verbs.h>              /* RDMA verbs api */
54
55 #include <linux/sunrpc/clnt.h>          /* rpc_xprt */
56 #include <linux/sunrpc/rpc_rdma_cid.h>  /* completion IDs */
57 #include <linux/sunrpc/rpc_rdma.h>      /* RPC/RDMA protocol */
58 #include <linux/sunrpc/xprtrdma.h>      /* xprt parameters */
59
60 #define RDMA_RESOLVE_TIMEOUT    (5000)  /* 5 seconds */
61 #define RDMA_CONNECT_RETRY_MAX  (2)     /* retries if no listener backlog */
62
63 #define RPCRDMA_BIND_TO         (60U * HZ)
64 #define RPCRDMA_INIT_REEST_TO   (5U * HZ)
65 #define RPCRDMA_MAX_REEST_TO    (30U * HZ)
66 #define RPCRDMA_IDLE_DISC_TO    (5U * 60 * HZ)
67
68 /*
69  * RDMA Endpoint -- connection endpoint details
70  */
71 struct rpcrdma_ep {
72         struct kref             re_kref;
73         struct rdma_cm_id       *re_id;
74         struct ib_pd            *re_pd;
75         unsigned int            re_max_rdma_segs;
76         unsigned int            re_max_fr_depth;
77         bool                    re_implicit_roundup;
78         enum ib_mr_type         re_mrtype;
79         struct completion       re_done;
80         unsigned int            re_send_count;
81         unsigned int            re_send_batch;
82         unsigned int            re_max_inline_send;
83         unsigned int            re_max_inline_recv;
84         int                     re_async_rc;
85         int                     re_connect_status;
86         atomic_t                re_receiving;
87         atomic_t                re_force_disconnect;
88         struct ib_qp_init_attr  re_attr;
89         wait_queue_head_t       re_connect_wait;
90         struct rpc_xprt         *re_xprt;
91         struct rpcrdma_connect_private
92                                 re_cm_private;
93         struct rdma_conn_param  re_remote_cma;
94         int                     re_receive_count;
95         unsigned int            re_max_requests; /* depends on device */
96         unsigned int            re_inline_send; /* negotiated */
97         unsigned int            re_inline_recv; /* negotiated */
98
99         atomic_t                re_completion_ids;
100 };
101
102 /* Pre-allocate extra Work Requests for handling reverse-direction
103  * Receives and Sends. This is a fixed value because the Work Queues
104  * are allocated when the forward channel is set up, long before the
105  * backchannel is provisioned. This value is two times
106  * NFS4_DEF_CB_SLOT_TABLE_SIZE.
107  */
108 #if defined(CONFIG_SUNRPC_BACKCHANNEL)
109 #define RPCRDMA_BACKWARD_WRS (32)
110 #else
111 #define RPCRDMA_BACKWARD_WRS (0)
112 #endif
113
114 /* Registered buffer -- registered kmalloc'd memory for RDMA SEND/RECV
115  */
116
117 struct rpcrdma_regbuf {
118         struct ib_sge           rg_iov;
119         struct ib_device        *rg_device;
120         enum dma_data_direction rg_direction;
121         void                    *rg_data;
122 };
123
124 static inline u64 rdmab_addr(struct rpcrdma_regbuf *rb)
125 {
126         return rb->rg_iov.addr;
127 }
128
129 static inline u32 rdmab_length(struct rpcrdma_regbuf *rb)
130 {
131         return rb->rg_iov.length;
132 }
133
134 static inline u32 rdmab_lkey(struct rpcrdma_regbuf *rb)
135 {
136         return rb->rg_iov.lkey;
137 }
138
139 static inline struct ib_device *rdmab_device(struct rpcrdma_regbuf *rb)
140 {
141         return rb->rg_device;
142 }
143
144 static inline void *rdmab_data(const struct rpcrdma_regbuf *rb)
145 {
146         return rb->rg_data;
147 }
148
149 #define RPCRDMA_DEF_GFP         (GFP_NOIO | __GFP_NOWARN)
150
151 /* To ensure a transport can always make forward progress,
152  * the number of RDMA segments allowed in header chunk lists
153  * is capped at 16. This prevents less-capable devices from
154  * overrunning the Send buffer while building chunk lists.
155  *
156  * Elements of the Read list take up more room than the
157  * Write list or Reply chunk. 16 read segments means the
158  * chunk lists cannot consume more than
159  *
160  * ((16 + 2) * read segment size) + 1 XDR words,
161  *
162  * or about 400 bytes. The fixed part of the header is
163  * another 24 bytes. Thus when the inline threshold is
164  * 1024 bytes, at least 600 bytes are available for RPC
165  * message bodies.
166  */
167 enum {
168         RPCRDMA_MAX_HDR_SEGS = 16,
169 };
170
171 /*
172  * struct rpcrdma_rep -- this structure encapsulates state required
173  * to receive and complete an RPC Reply, asychronously. It needs
174  * several pieces of state:
175  *
176  *   o receive buffer and ib_sge (donated to provider)
177  *   o status of receive (success or not, length, inv rkey)
178  *   o bookkeeping state to get run by reply handler (XDR stream)
179  *
180  * These structures are allocated during transport initialization.
181  * N of these are associated with a transport instance, managed by
182  * struct rpcrdma_buffer. N is the max number of outstanding RPCs.
183  */
184
185 struct rpcrdma_rep {
186         struct ib_cqe           rr_cqe;
187         struct rpc_rdma_cid     rr_cid;
188
189         __be32                  rr_xid;
190         __be32                  rr_vers;
191         __be32                  rr_proc;
192         int                     rr_wc_flags;
193         u32                     rr_inv_rkey;
194         bool                    rr_temp;
195         struct rpcrdma_regbuf   *rr_rdmabuf;
196         struct rpcrdma_xprt     *rr_rxprt;
197         struct rpc_rqst         *rr_rqst;
198         struct xdr_buf          rr_hdrbuf;
199         struct xdr_stream       rr_stream;
200         struct llist_node       rr_node;
201         struct ib_recv_wr       rr_recv_wr;
202         struct list_head        rr_all;
203 };
204
205 /* To reduce the rate at which a transport invokes ib_post_recv
206  * (and thus the hardware doorbell rate), xprtrdma posts Receive
207  * WRs in batches.
208  *
209  * Setting this to zero disables Receive post batching.
210  */
211 enum {
212         RPCRDMA_MAX_RECV_BATCH = 7,
213 };
214
215 /* struct rpcrdma_sendctx - DMA mapped SGEs to unmap after Send completes
216  */
217 struct rpcrdma_req;
218 struct rpcrdma_sendctx {
219         struct ib_cqe           sc_cqe;
220         struct rpc_rdma_cid     sc_cid;
221         struct rpcrdma_req      *sc_req;
222         unsigned int            sc_unmap_count;
223         struct ib_sge           sc_sges[];
224 };
225
226 /*
227  * struct rpcrdma_mr - external memory region metadata
228  *
229  * An external memory region is any buffer or page that is registered
230  * on the fly (ie, not pre-registered).
231  */
232 struct rpcrdma_req;
233 struct rpcrdma_mr {
234         struct list_head        mr_list;
235         struct rpcrdma_req      *mr_req;
236
237         struct ib_mr            *mr_ibmr;
238         struct ib_device        *mr_device;
239         struct scatterlist      *mr_sg;
240         int                     mr_nents;
241         enum dma_data_direction mr_dir;
242         struct ib_cqe           mr_cqe;
243         struct completion       mr_linv_done;
244         union {
245                 struct ib_reg_wr        mr_regwr;
246                 struct ib_send_wr       mr_invwr;
247         };
248         struct rpcrdma_xprt     *mr_xprt;
249         u32                     mr_handle;
250         u32                     mr_length;
251         u64                     mr_offset;
252         struct list_head        mr_all;
253         struct rpc_rdma_cid     mr_cid;
254 };
255
256 /*
257  * struct rpcrdma_req -- structure central to the request/reply sequence.
258  *
259  * N of these are associated with a transport instance, and stored in
260  * struct rpcrdma_buffer. N is the max number of outstanding requests.
261  *
262  * It includes pre-registered buffer memory for send AND recv.
263  * The recv buffer, however, is not owned by this structure, and
264  * is "donated" to the hardware when a recv is posted. When a
265  * reply is handled, the recv buffer used is given back to the
266  * struct rpcrdma_req associated with the request.
267  *
268  * In addition to the basic memory, this structure includes an array
269  * of iovs for send operations. The reason is that the iovs passed to
270  * ib_post_{send,recv} must not be modified until the work request
271  * completes.
272  */
273
274 /* Maximum number of page-sized "segments" per chunk list to be
275  * registered or invalidated. Must handle a Reply chunk:
276  */
277 enum {
278         RPCRDMA_MAX_IOV_SEGS    = 3,
279         RPCRDMA_MAX_DATA_SEGS   = ((1 * 1024 * 1024) / PAGE_SIZE) + 1,
280         RPCRDMA_MAX_SEGS        = RPCRDMA_MAX_DATA_SEGS +
281                                   RPCRDMA_MAX_IOV_SEGS,
282 };
283
284 /* Arguments for DMA mapping and registration */
285 struct rpcrdma_mr_seg {
286         u32             mr_len;         /* length of segment */
287         struct page     *mr_page;       /* underlying struct page */
288         u64             mr_offset;      /* IN: page offset, OUT: iova */
289 };
290
291 /* The Send SGE array is provisioned to send a maximum size
292  * inline request:
293  * - RPC-over-RDMA header
294  * - xdr_buf head iovec
295  * - RPCRDMA_MAX_INLINE bytes, in pages
296  * - xdr_buf tail iovec
297  *
298  * The actual number of array elements consumed by each RPC
299  * depends on the device's max_sge limit.
300  */
301 enum {
302         RPCRDMA_MIN_SEND_SGES = 3,
303         RPCRDMA_MAX_PAGE_SGES = RPCRDMA_MAX_INLINE >> PAGE_SHIFT,
304         RPCRDMA_MAX_SEND_SGES = 1 + 1 + RPCRDMA_MAX_PAGE_SGES + 1,
305 };
306
307 struct rpcrdma_buffer;
308 struct rpcrdma_req {
309         struct list_head        rl_list;
310         struct rpc_rqst         rl_slot;
311         struct rpcrdma_rep      *rl_reply;
312         struct xdr_stream       rl_stream;
313         struct xdr_buf          rl_hdrbuf;
314         struct ib_send_wr       rl_wr;
315         struct rpcrdma_sendctx  *rl_sendctx;
316         struct rpcrdma_regbuf   *rl_rdmabuf;    /* xprt header */
317         struct rpcrdma_regbuf   *rl_sendbuf;    /* rq_snd_buf */
318         struct rpcrdma_regbuf   *rl_recvbuf;    /* rq_rcv_buf */
319
320         struct list_head        rl_all;
321         struct kref             rl_kref;
322
323         struct list_head        rl_free_mrs;
324         struct list_head        rl_registered;
325         struct rpcrdma_mr_seg   rl_segments[RPCRDMA_MAX_SEGS];
326 };
327
328 static inline struct rpcrdma_req *
329 rpcr_to_rdmar(const struct rpc_rqst *rqst)
330 {
331         return container_of(rqst, struct rpcrdma_req, rl_slot);
332 }
333
334 static inline void
335 rpcrdma_mr_push(struct rpcrdma_mr *mr, struct list_head *list)
336 {
337         list_add(&mr->mr_list, list);
338 }
339
340 static inline struct rpcrdma_mr *
341 rpcrdma_mr_pop(struct list_head *list)
342 {
343         struct rpcrdma_mr *mr;
344
345         mr = list_first_entry_or_null(list, struct rpcrdma_mr, mr_list);
346         if (mr)
347                 list_del_init(&mr->mr_list);
348         return mr;
349 }
350
351 /*
352  * struct rpcrdma_buffer -- holds list/queue of pre-registered memory for
353  * inline requests/replies, and client/server credits.
354  *
355  * One of these is associated with a transport instance
356  */
357 struct rpcrdma_buffer {
358         spinlock_t              rb_lock;
359         struct list_head        rb_send_bufs;
360         struct list_head        rb_mrs;
361
362         unsigned long           rb_sc_head;
363         unsigned long           rb_sc_tail;
364         unsigned long           rb_sc_last;
365         struct rpcrdma_sendctx  **rb_sc_ctxs;
366
367         struct list_head        rb_allreqs;
368         struct list_head        rb_all_mrs;
369         struct list_head        rb_all_reps;
370
371         struct llist_head       rb_free_reps;
372
373         __be32                  rb_max_requests;
374         u32                     rb_credits;     /* most recent credit grant */
375
376         u32                     rb_bc_srv_max_requests;
377         u32                     rb_bc_max_requests;
378
379         struct work_struct      rb_refresh_worker;
380 };
381
382 /*
383  * Statistics for RPCRDMA
384  */
385 struct rpcrdma_stats {
386         /* accessed when sending a call */
387         unsigned long           read_chunk_count;
388         unsigned long           write_chunk_count;
389         unsigned long           reply_chunk_count;
390         unsigned long long      total_rdma_request;
391
392         /* rarely accessed error counters */
393         unsigned long long      pullup_copy_count;
394         unsigned long           hardway_register_count;
395         unsigned long           failed_marshal_count;
396         unsigned long           bad_reply_count;
397         unsigned long           mrs_recycled;
398         unsigned long           mrs_orphaned;
399         unsigned long           mrs_allocated;
400         unsigned long           empty_sendctx_q;
401
402         /* accessed when receiving a reply */
403         unsigned long long      total_rdma_reply;
404         unsigned long long      fixup_copy_count;
405         unsigned long           reply_waits_for_send;
406         unsigned long           local_inv_needed;
407         unsigned long           nomsg_call_count;
408         unsigned long           bcall_count;
409 };
410
411 /*
412  * RPCRDMA transport -- encapsulates the structures above for
413  * integration with RPC.
414  *
415  * The contained structures are embedded, not pointers,
416  * for convenience. This structure need not be visible externally.
417  *
418  * It is allocated and initialized during mount, and released
419  * during unmount.
420  */
421 struct rpcrdma_xprt {
422         struct rpc_xprt         rx_xprt;
423         struct rpcrdma_ep       *rx_ep;
424         struct rpcrdma_buffer   rx_buf;
425         struct delayed_work     rx_connect_worker;
426         struct rpc_timeout      rx_timeout;
427         struct rpcrdma_stats    rx_stats;
428 };
429
430 #define rpcx_to_rdmax(x) container_of(x, struct rpcrdma_xprt, rx_xprt)
431
432 static inline const char *
433 rpcrdma_addrstr(const struct rpcrdma_xprt *r_xprt)
434 {
435         return r_xprt->rx_xprt.address_strings[RPC_DISPLAY_ADDR];
436 }
437
438 static inline const char *
439 rpcrdma_portstr(const struct rpcrdma_xprt *r_xprt)
440 {
441         return r_xprt->rx_xprt.address_strings[RPC_DISPLAY_PORT];
442 }
443
444 /* Setting this to 0 ensures interoperability with early servers.
445  * Setting this to 1 enhances certain unaligned read/write performance.
446  * Default is 0, see sysctl entry and rpc_rdma.c rpcrdma_convert_iovs() */
447 extern int xprt_rdma_pad_optimize;
448
449 /* This setting controls the hunt for a supported memory
450  * registration strategy.
451  */
452 extern unsigned int xprt_rdma_memreg_strategy;
453
454 /*
455  * Endpoint calls - xprtrdma/verbs.c
456  */
457 void rpcrdma_flush_disconnect(struct rpcrdma_xprt *r_xprt, struct ib_wc *wc);
458 int rpcrdma_xprt_connect(struct rpcrdma_xprt *r_xprt);
459 void rpcrdma_xprt_disconnect(struct rpcrdma_xprt *r_xprt);
460
461 int rpcrdma_post_sends(struct rpcrdma_xprt *r_xprt, struct rpcrdma_req *req);
462 void rpcrdma_post_recvs(struct rpcrdma_xprt *r_xprt, int needed, bool temp);
463
464 /*
465  * Buffer calls - xprtrdma/verbs.c
466  */
467 struct rpcrdma_req *rpcrdma_req_create(struct rpcrdma_xprt *r_xprt, size_t size,
468                                        gfp_t flags);
469 int rpcrdma_req_setup(struct rpcrdma_xprt *r_xprt, struct rpcrdma_req *req);
470 void rpcrdma_req_destroy(struct rpcrdma_req *req);
471 int rpcrdma_buffer_create(struct rpcrdma_xprt *);
472 void rpcrdma_buffer_destroy(struct rpcrdma_buffer *);
473 struct rpcrdma_sendctx *rpcrdma_sendctx_get_locked(struct rpcrdma_xprt *r_xprt);
474
475 struct rpcrdma_mr *rpcrdma_mr_get(struct rpcrdma_xprt *r_xprt);
476 void rpcrdma_mrs_refresh(struct rpcrdma_xprt *r_xprt);
477
478 struct rpcrdma_req *rpcrdma_buffer_get(struct rpcrdma_buffer *);
479 void rpcrdma_buffer_put(struct rpcrdma_buffer *buffers,
480                         struct rpcrdma_req *req);
481 void rpcrdma_rep_put(struct rpcrdma_buffer *buf, struct rpcrdma_rep *rep);
482 void rpcrdma_reply_put(struct rpcrdma_buffer *buffers, struct rpcrdma_req *req);
483
484 bool rpcrdma_regbuf_realloc(struct rpcrdma_regbuf *rb, size_t size,
485                             gfp_t flags);
486 bool __rpcrdma_regbuf_dma_map(struct rpcrdma_xprt *r_xprt,
487                               struct rpcrdma_regbuf *rb);
488
489 /**
490  * rpcrdma_regbuf_is_mapped - check if buffer is DMA mapped
491  *
492  * Returns true if the buffer is now mapped to rb->rg_device.
493  */
494 static inline bool rpcrdma_regbuf_is_mapped(struct rpcrdma_regbuf *rb)
495 {
496         return rb->rg_device != NULL;
497 }
498
499 /**
500  * rpcrdma_regbuf_dma_map - DMA-map a regbuf
501  * @r_xprt: controlling transport instance
502  * @rb: regbuf to be mapped
503  *
504  * Returns true if the buffer is currently DMA mapped.
505  */
506 static inline bool rpcrdma_regbuf_dma_map(struct rpcrdma_xprt *r_xprt,
507                                           struct rpcrdma_regbuf *rb)
508 {
509         if (likely(rpcrdma_regbuf_is_mapped(rb)))
510                 return true;
511         return __rpcrdma_regbuf_dma_map(r_xprt, rb);
512 }
513
514 /*
515  * Wrappers for chunk registration, shared by read/write chunk code.
516  */
517
518 static inline enum dma_data_direction
519 rpcrdma_data_dir(bool writing)
520 {
521         return writing ? DMA_FROM_DEVICE : DMA_TO_DEVICE;
522 }
523
524 /* Memory registration calls xprtrdma/frwr_ops.c
525  */
526 void frwr_reset(struct rpcrdma_req *req);
527 int frwr_query_device(struct rpcrdma_ep *ep, const struct ib_device *device);
528 int frwr_mr_init(struct rpcrdma_xprt *r_xprt, struct rpcrdma_mr *mr);
529 void frwr_mr_release(struct rpcrdma_mr *mr);
530 struct rpcrdma_mr_seg *frwr_map(struct rpcrdma_xprt *r_xprt,
531                                 struct rpcrdma_mr_seg *seg,
532                                 int nsegs, bool writing, __be32 xid,
533                                 struct rpcrdma_mr *mr);
534 int frwr_send(struct rpcrdma_xprt *r_xprt, struct rpcrdma_req *req);
535 void frwr_reminv(struct rpcrdma_rep *rep, struct list_head *mrs);
536 void frwr_unmap_sync(struct rpcrdma_xprt *r_xprt, struct rpcrdma_req *req);
537 void frwr_unmap_async(struct rpcrdma_xprt *r_xprt, struct rpcrdma_req *req);
538
539 /*
540  * RPC/RDMA protocol calls - xprtrdma/rpc_rdma.c
541  */
542
543 enum rpcrdma_chunktype {
544         rpcrdma_noch = 0,
545         rpcrdma_noch_pullup,
546         rpcrdma_noch_mapped,
547         rpcrdma_readch,
548         rpcrdma_areadch,
549         rpcrdma_writech,
550         rpcrdma_replych
551 };
552
553 int rpcrdma_prepare_send_sges(struct rpcrdma_xprt *r_xprt,
554                               struct rpcrdma_req *req, u32 hdrlen,
555                               struct xdr_buf *xdr,
556                               enum rpcrdma_chunktype rtype);
557 void rpcrdma_sendctx_unmap(struct rpcrdma_sendctx *sc);
558 int rpcrdma_marshal_req(struct rpcrdma_xprt *r_xprt, struct rpc_rqst *rqst);
559 void rpcrdma_set_max_header_sizes(struct rpcrdma_ep *ep);
560 void rpcrdma_reset_cwnd(struct rpcrdma_xprt *r_xprt);
561 void rpcrdma_complete_rqst(struct rpcrdma_rep *rep);
562 void rpcrdma_unpin_rqst(struct rpcrdma_rep *rep);
563 void rpcrdma_reply_handler(struct rpcrdma_rep *rep);
564
565 static inline void rpcrdma_set_xdrlen(struct xdr_buf *xdr, size_t len)
566 {
567         xdr->head[0].iov_len = len;
568         xdr->len = len;
569 }
570
571 /* RPC/RDMA module init - xprtrdma/transport.c
572  */
573 extern unsigned int xprt_rdma_max_inline_read;
574 extern unsigned int xprt_rdma_max_inline_write;
575 void xprt_rdma_format_addresses(struct rpc_xprt *xprt, struct sockaddr *sap);
576 void xprt_rdma_free_addresses(struct rpc_xprt *xprt);
577 void xprt_rdma_close(struct rpc_xprt *xprt);
578 void xprt_rdma_print_stats(struct rpc_xprt *xprt, struct seq_file *seq);
579 int xprt_rdma_init(void);
580 void xprt_rdma_cleanup(void);
581
582 /* Backchannel calls - xprtrdma/backchannel.c
583  */
584 #if defined(CONFIG_SUNRPC_BACKCHANNEL)
585 int xprt_rdma_bc_setup(struct rpc_xprt *, unsigned int);
586 size_t xprt_rdma_bc_maxpayload(struct rpc_xprt *);
587 unsigned int xprt_rdma_bc_max_slots(struct rpc_xprt *);
588 int rpcrdma_bc_post_recv(struct rpcrdma_xprt *, unsigned int);
589 void rpcrdma_bc_receive_call(struct rpcrdma_xprt *, struct rpcrdma_rep *);
590 int xprt_rdma_bc_send_reply(struct rpc_rqst *rqst);
591 void xprt_rdma_bc_free_rqst(struct rpc_rqst *);
592 void xprt_rdma_bc_destroy(struct rpc_xprt *, unsigned int);
593 #endif  /* CONFIG_SUNRPC_BACKCHANNEL */
594
595 extern struct xprt_class xprt_rdma_bc;
596
597 #endif                          /* _LINUX_SUNRPC_XPRT_RDMA_H */