Merge branches 'acpi-scan', 'acpi-resource', 'acpi-apei', 'acpi-extlog' and 'acpi...
[sfrench/cifs-2.6.git] / net / sunrpc / xprtrdma / xprt_rdma.h
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2 /*
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39  * OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
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_mr;
72 struct rpcrdma_ep {
73         struct kref             re_kref;
74         struct rdma_cm_id       *re_id;
75         struct ib_pd            *re_pd;
76         unsigned int            re_max_rdma_segs;
77         unsigned int            re_max_fr_depth;
78         struct rpcrdma_mr       *re_write_pad_mr;
79         enum ib_mr_type         re_mrtype;
80         struct completion       re_done;
81         unsigned int            re_send_count;
82         unsigned int            re_send_batch;
83         unsigned int            re_max_inline_send;
84         unsigned int            re_max_inline_recv;
85         int                     re_async_rc;
86         int                     re_connect_status;
87         atomic_t                re_receiving;
88         atomic_t                re_force_disconnect;
89         struct ib_qp_init_attr  re_attr;
90         wait_queue_head_t       re_connect_wait;
91         struct rpc_xprt         *re_xprt;
92         struct rpcrdma_connect_private
93                                 re_cm_private;
94         struct rdma_conn_param  re_remote_cma;
95         int                     re_receive_count;
96         unsigned int            re_max_requests; /* depends on device */
97         unsigned int            re_inline_send; /* negotiated */
98         unsigned int            re_inline_recv; /* negotiated */
99
100         atomic_t                re_completion_ids;
101
102         char                    re_write_pad[XDR_UNIT];
103 };
104
105 /* Pre-allocate extra Work Requests for handling reverse-direction
106  * Receives and Sends. This is a fixed value because the Work Queues
107  * are allocated when the forward channel is set up, long before the
108  * backchannel is provisioned. This value is two times
109  * NFS4_DEF_CB_SLOT_TABLE_SIZE.
110  */
111 #if defined(CONFIG_SUNRPC_BACKCHANNEL)
112 #define RPCRDMA_BACKWARD_WRS (32)
113 #else
114 #define RPCRDMA_BACKWARD_WRS (0)
115 #endif
116
117 /* Registered buffer -- registered kmalloc'd memory for RDMA SEND/RECV
118  */
119
120 struct rpcrdma_regbuf {
121         struct ib_sge           rg_iov;
122         struct ib_device        *rg_device;
123         enum dma_data_direction rg_direction;
124         void                    *rg_data;
125 };
126
127 static inline u64 rdmab_addr(struct rpcrdma_regbuf *rb)
128 {
129         return rb->rg_iov.addr;
130 }
131
132 static inline u32 rdmab_length(struct rpcrdma_regbuf *rb)
133 {
134         return rb->rg_iov.length;
135 }
136
137 static inline u32 rdmab_lkey(struct rpcrdma_regbuf *rb)
138 {
139         return rb->rg_iov.lkey;
140 }
141
142 static inline struct ib_device *rdmab_device(struct rpcrdma_regbuf *rb)
143 {
144         return rb->rg_device;
145 }
146
147 static inline void *rdmab_data(const struct rpcrdma_regbuf *rb)
148 {
149         return rb->rg_data;
150 }
151
152 /* Do not use emergency memory reserves, and fail quickly if memory
153  * cannot be allocated easily. These flags may be used wherever there
154  * is robust logic to handle a failure to allocate.
155  */
156 #define XPRTRDMA_GFP_FLAGS  (__GFP_NOMEMALLOC | __GFP_NORETRY | __GFP_NOWARN)
157
158 /* To ensure a transport can always make forward progress,
159  * the number of RDMA segments allowed in header chunk lists
160  * is capped at 16. This prevents less-capable devices from
161  * overrunning the Send buffer while building chunk lists.
162  *
163  * Elements of the Read list take up more room than the
164  * Write list or Reply chunk. 16 read segments means the
165  * chunk lists cannot consume more than
166  *
167  * ((16 + 2) * read segment size) + 1 XDR words,
168  *
169  * or about 400 bytes. The fixed part of the header is
170  * another 24 bytes. Thus when the inline threshold is
171  * 1024 bytes, at least 600 bytes are available for RPC
172  * message bodies.
173  */
174 enum {
175         RPCRDMA_MAX_HDR_SEGS = 16,
176 };
177
178 /*
179  * struct rpcrdma_rep -- this structure encapsulates state required
180  * to receive and complete an RPC Reply, asychronously. It needs
181  * several pieces of state:
182  *
183  *   o receive buffer and ib_sge (donated to provider)
184  *   o status of receive (success or not, length, inv rkey)
185  *   o bookkeeping state to get run by reply handler (XDR stream)
186  *
187  * These structures are allocated during transport initialization.
188  * N of these are associated with a transport instance, managed by
189  * struct rpcrdma_buffer. N is the max number of outstanding RPCs.
190  */
191
192 struct rpcrdma_rep {
193         struct ib_cqe           rr_cqe;
194         struct rpc_rdma_cid     rr_cid;
195
196         __be32                  rr_xid;
197         __be32                  rr_vers;
198         __be32                  rr_proc;
199         int                     rr_wc_flags;
200         u32                     rr_inv_rkey;
201         bool                    rr_temp;
202         struct rpcrdma_regbuf   *rr_rdmabuf;
203         struct rpcrdma_xprt     *rr_rxprt;
204         struct rpc_rqst         *rr_rqst;
205         struct xdr_buf          rr_hdrbuf;
206         struct xdr_stream       rr_stream;
207         struct llist_node       rr_node;
208         struct ib_recv_wr       rr_recv_wr;
209         struct list_head        rr_all;
210 };
211
212 /* To reduce the rate at which a transport invokes ib_post_recv
213  * (and thus the hardware doorbell rate), xprtrdma posts Receive
214  * WRs in batches.
215  *
216  * Setting this to zero disables Receive post batching.
217  */
218 enum {
219         RPCRDMA_MAX_RECV_BATCH = 7,
220 };
221
222 /* struct rpcrdma_sendctx - DMA mapped SGEs to unmap after Send completes
223  */
224 struct rpcrdma_req;
225 struct rpcrdma_sendctx {
226         struct ib_cqe           sc_cqe;
227         struct rpc_rdma_cid     sc_cid;
228         struct rpcrdma_req      *sc_req;
229         unsigned int            sc_unmap_count;
230         struct ib_sge           sc_sges[];
231 };
232
233 /*
234  * struct rpcrdma_mr - external memory region metadata
235  *
236  * An external memory region is any buffer or page that is registered
237  * on the fly (ie, not pre-registered).
238  */
239 struct rpcrdma_req;
240 struct rpcrdma_mr {
241         struct list_head        mr_list;
242         struct rpcrdma_req      *mr_req;
243
244         struct ib_mr            *mr_ibmr;
245         struct ib_device        *mr_device;
246         struct scatterlist      *mr_sg;
247         int                     mr_nents;
248         enum dma_data_direction mr_dir;
249         struct ib_cqe           mr_cqe;
250         struct completion       mr_linv_done;
251         union {
252                 struct ib_reg_wr        mr_regwr;
253                 struct ib_send_wr       mr_invwr;
254         };
255         struct rpcrdma_xprt     *mr_xprt;
256         u32                     mr_handle;
257         u32                     mr_length;
258         u64                     mr_offset;
259         struct list_head        mr_all;
260         struct rpc_rdma_cid     mr_cid;
261 };
262
263 /*
264  * struct rpcrdma_req -- structure central to the request/reply sequence.
265  *
266  * N of these are associated with a transport instance, and stored in
267  * struct rpcrdma_buffer. N is the max number of outstanding requests.
268  *
269  * It includes pre-registered buffer memory for send AND recv.
270  * The recv buffer, however, is not owned by this structure, and
271  * is "donated" to the hardware when a recv is posted. When a
272  * reply is handled, the recv buffer used is given back to the
273  * struct rpcrdma_req associated with the request.
274  *
275  * In addition to the basic memory, this structure includes an array
276  * of iovs for send operations. The reason is that the iovs passed to
277  * ib_post_{send,recv} must not be modified until the work request
278  * completes.
279  */
280
281 /* Maximum number of page-sized "segments" per chunk list to be
282  * registered or invalidated. Must handle a Reply chunk:
283  */
284 enum {
285         RPCRDMA_MAX_IOV_SEGS    = 3,
286         RPCRDMA_MAX_DATA_SEGS   = ((1 * 1024 * 1024) / PAGE_SIZE) + 1,
287         RPCRDMA_MAX_SEGS        = RPCRDMA_MAX_DATA_SEGS +
288                                   RPCRDMA_MAX_IOV_SEGS,
289 };
290
291 /* Arguments for DMA mapping and registration */
292 struct rpcrdma_mr_seg {
293         u32             mr_len;         /* length of segment */
294         struct page     *mr_page;       /* underlying struct page */
295         u64             mr_offset;      /* IN: page offset, OUT: iova */
296 };
297
298 /* The Send SGE array is provisioned to send a maximum size
299  * inline request:
300  * - RPC-over-RDMA header
301  * - xdr_buf head iovec
302  * - RPCRDMA_MAX_INLINE bytes, in pages
303  * - xdr_buf tail iovec
304  *
305  * The actual number of array elements consumed by each RPC
306  * depends on the device's max_sge limit.
307  */
308 enum {
309         RPCRDMA_MIN_SEND_SGES = 3,
310         RPCRDMA_MAX_PAGE_SGES = RPCRDMA_MAX_INLINE >> PAGE_SHIFT,
311         RPCRDMA_MAX_SEND_SGES = 1 + 1 + RPCRDMA_MAX_PAGE_SGES + 1,
312 };
313
314 struct rpcrdma_buffer;
315 struct rpcrdma_req {
316         struct list_head        rl_list;
317         struct rpc_rqst         rl_slot;
318         struct rpcrdma_rep      *rl_reply;
319         struct xdr_stream       rl_stream;
320         struct xdr_buf          rl_hdrbuf;
321         struct ib_send_wr       rl_wr;
322         struct rpcrdma_sendctx  *rl_sendctx;
323         struct rpcrdma_regbuf   *rl_rdmabuf;    /* xprt header */
324         struct rpcrdma_regbuf   *rl_sendbuf;    /* rq_snd_buf */
325         struct rpcrdma_regbuf   *rl_recvbuf;    /* rq_rcv_buf */
326
327         struct list_head        rl_all;
328         struct kref             rl_kref;
329
330         struct list_head        rl_free_mrs;
331         struct list_head        rl_registered;
332         struct rpcrdma_mr_seg   rl_segments[RPCRDMA_MAX_SEGS];
333 };
334
335 static inline struct rpcrdma_req *
336 rpcr_to_rdmar(const struct rpc_rqst *rqst)
337 {
338         return container_of(rqst, struct rpcrdma_req, rl_slot);
339 }
340
341 static inline void
342 rpcrdma_mr_push(struct rpcrdma_mr *mr, struct list_head *list)
343 {
344         list_add(&mr->mr_list, list);
345 }
346
347 static inline struct rpcrdma_mr *
348 rpcrdma_mr_pop(struct list_head *list)
349 {
350         struct rpcrdma_mr *mr;
351
352         mr = list_first_entry_or_null(list, struct rpcrdma_mr, mr_list);
353         if (mr)
354                 list_del_init(&mr->mr_list);
355         return mr;
356 }
357
358 /*
359  * struct rpcrdma_buffer -- holds list/queue of pre-registered memory for
360  * inline requests/replies, and client/server credits.
361  *
362  * One of these is associated with a transport instance
363  */
364 struct rpcrdma_buffer {
365         spinlock_t              rb_lock;
366         struct list_head        rb_send_bufs;
367         struct list_head        rb_mrs;
368
369         unsigned long           rb_sc_head;
370         unsigned long           rb_sc_tail;
371         unsigned long           rb_sc_last;
372         struct rpcrdma_sendctx  **rb_sc_ctxs;
373
374         struct list_head        rb_allreqs;
375         struct list_head        rb_all_mrs;
376         struct list_head        rb_all_reps;
377
378         struct llist_head       rb_free_reps;
379
380         __be32                  rb_max_requests;
381         u32                     rb_credits;     /* most recent credit grant */
382
383         u32                     rb_bc_srv_max_requests;
384         u32                     rb_bc_max_requests;
385
386         struct work_struct      rb_refresh_worker;
387 };
388
389 /*
390  * Statistics for RPCRDMA
391  */
392 struct rpcrdma_stats {
393         /* accessed when sending a call */
394         unsigned long           read_chunk_count;
395         unsigned long           write_chunk_count;
396         unsigned long           reply_chunk_count;
397         unsigned long long      total_rdma_request;
398
399         /* rarely accessed error counters */
400         unsigned long long      pullup_copy_count;
401         unsigned long           hardway_register_count;
402         unsigned long           failed_marshal_count;
403         unsigned long           bad_reply_count;
404         unsigned long           mrs_recycled;
405         unsigned long           mrs_orphaned;
406         unsigned long           mrs_allocated;
407         unsigned long           empty_sendctx_q;
408
409         /* accessed when receiving a reply */
410         unsigned long long      total_rdma_reply;
411         unsigned long long      fixup_copy_count;
412         unsigned long           reply_waits_for_send;
413         unsigned long           local_inv_needed;
414         unsigned long           nomsg_call_count;
415         unsigned long           bcall_count;
416 };
417
418 /*
419  * RPCRDMA transport -- encapsulates the structures above for
420  * integration with RPC.
421  *
422  * The contained structures are embedded, not pointers,
423  * for convenience. This structure need not be visible externally.
424  *
425  * It is allocated and initialized during mount, and released
426  * during unmount.
427  */
428 struct rpcrdma_xprt {
429         struct rpc_xprt         rx_xprt;
430         struct rpcrdma_ep       *rx_ep;
431         struct rpcrdma_buffer   rx_buf;
432         struct delayed_work     rx_connect_worker;
433         struct rpc_timeout      rx_timeout;
434         struct rpcrdma_stats    rx_stats;
435 };
436
437 #define rpcx_to_rdmax(x) container_of(x, struct rpcrdma_xprt, rx_xprt)
438
439 static inline const char *
440 rpcrdma_addrstr(const struct rpcrdma_xprt *r_xprt)
441 {
442         return r_xprt->rx_xprt.address_strings[RPC_DISPLAY_ADDR];
443 }
444
445 static inline const char *
446 rpcrdma_portstr(const struct rpcrdma_xprt *r_xprt)
447 {
448         return r_xprt->rx_xprt.address_strings[RPC_DISPLAY_PORT];
449 }
450
451 /* Setting this to 0 ensures interoperability with early servers.
452  * Setting this to 1 enhances certain unaligned read/write performance.
453  * Default is 0, see sysctl entry and rpc_rdma.c rpcrdma_convert_iovs() */
454 extern int xprt_rdma_pad_optimize;
455
456 /* This setting controls the hunt for a supported memory
457  * registration strategy.
458  */
459 extern unsigned int xprt_rdma_memreg_strategy;
460
461 /*
462  * Endpoint calls - xprtrdma/verbs.c
463  */
464 void rpcrdma_force_disconnect(struct rpcrdma_ep *ep);
465 void rpcrdma_flush_disconnect(struct rpcrdma_xprt *r_xprt, struct ib_wc *wc);
466 int rpcrdma_xprt_connect(struct rpcrdma_xprt *r_xprt);
467 void rpcrdma_xprt_disconnect(struct rpcrdma_xprt *r_xprt);
468
469 void rpcrdma_post_recvs(struct rpcrdma_xprt *r_xprt, int needed, bool temp);
470
471 /*
472  * Buffer calls - xprtrdma/verbs.c
473  */
474 struct rpcrdma_req *rpcrdma_req_create(struct rpcrdma_xprt *r_xprt,
475                                        size_t size);
476 int rpcrdma_req_setup(struct rpcrdma_xprt *r_xprt, struct rpcrdma_req *req);
477 void rpcrdma_req_destroy(struct rpcrdma_req *req);
478 int rpcrdma_buffer_create(struct rpcrdma_xprt *);
479 void rpcrdma_buffer_destroy(struct rpcrdma_buffer *);
480 struct rpcrdma_sendctx *rpcrdma_sendctx_get_locked(struct rpcrdma_xprt *r_xprt);
481
482 struct rpcrdma_mr *rpcrdma_mr_get(struct rpcrdma_xprt *r_xprt);
483 void rpcrdma_mrs_refresh(struct rpcrdma_xprt *r_xprt);
484
485 struct rpcrdma_req *rpcrdma_buffer_get(struct rpcrdma_buffer *);
486 void rpcrdma_buffer_put(struct rpcrdma_buffer *buffers,
487                         struct rpcrdma_req *req);
488 void rpcrdma_rep_put(struct rpcrdma_buffer *buf, struct rpcrdma_rep *rep);
489 void rpcrdma_reply_put(struct rpcrdma_buffer *buffers, struct rpcrdma_req *req);
490
491 bool rpcrdma_regbuf_realloc(struct rpcrdma_regbuf *rb, size_t size,
492                             gfp_t flags);
493 bool __rpcrdma_regbuf_dma_map(struct rpcrdma_xprt *r_xprt,
494                               struct rpcrdma_regbuf *rb);
495
496 /**
497  * rpcrdma_regbuf_is_mapped - check if buffer is DMA mapped
498  *
499  * Returns true if the buffer is now mapped to rb->rg_device.
500  */
501 static inline bool rpcrdma_regbuf_is_mapped(struct rpcrdma_regbuf *rb)
502 {
503         return rb->rg_device != NULL;
504 }
505
506 /**
507  * rpcrdma_regbuf_dma_map - DMA-map a regbuf
508  * @r_xprt: controlling transport instance
509  * @rb: regbuf to be mapped
510  *
511  * Returns true if the buffer is currently DMA mapped.
512  */
513 static inline bool rpcrdma_regbuf_dma_map(struct rpcrdma_xprt *r_xprt,
514                                           struct rpcrdma_regbuf *rb)
515 {
516         if (likely(rpcrdma_regbuf_is_mapped(rb)))
517                 return true;
518         return __rpcrdma_regbuf_dma_map(r_xprt, rb);
519 }
520
521 /*
522  * Wrappers for chunk registration, shared by read/write chunk code.
523  */
524
525 static inline enum dma_data_direction
526 rpcrdma_data_dir(bool writing)
527 {
528         return writing ? DMA_FROM_DEVICE : DMA_TO_DEVICE;
529 }
530
531 /* Memory registration calls xprtrdma/frwr_ops.c
532  */
533 void frwr_reset(struct rpcrdma_req *req);
534 int frwr_query_device(struct rpcrdma_ep *ep, const struct ib_device *device);
535 int frwr_mr_init(struct rpcrdma_xprt *r_xprt, struct rpcrdma_mr *mr);
536 void frwr_mr_release(struct rpcrdma_mr *mr);
537 struct rpcrdma_mr_seg *frwr_map(struct rpcrdma_xprt *r_xprt,
538                                 struct rpcrdma_mr_seg *seg,
539                                 int nsegs, bool writing, __be32 xid,
540                                 struct rpcrdma_mr *mr);
541 int frwr_send(struct rpcrdma_xprt *r_xprt, struct rpcrdma_req *req);
542 void frwr_reminv(struct rpcrdma_rep *rep, struct list_head *mrs);
543 void frwr_unmap_sync(struct rpcrdma_xprt *r_xprt, struct rpcrdma_req *req);
544 void frwr_unmap_async(struct rpcrdma_xprt *r_xprt, struct rpcrdma_req *req);
545 int frwr_wp_create(struct rpcrdma_xprt *r_xprt);
546
547 /*
548  * RPC/RDMA protocol calls - xprtrdma/rpc_rdma.c
549  */
550
551 enum rpcrdma_chunktype {
552         rpcrdma_noch = 0,
553         rpcrdma_noch_pullup,
554         rpcrdma_noch_mapped,
555         rpcrdma_readch,
556         rpcrdma_areadch,
557         rpcrdma_writech,
558         rpcrdma_replych
559 };
560
561 int rpcrdma_prepare_send_sges(struct rpcrdma_xprt *r_xprt,
562                               struct rpcrdma_req *req, u32 hdrlen,
563                               struct xdr_buf *xdr,
564                               enum rpcrdma_chunktype rtype);
565 void rpcrdma_sendctx_unmap(struct rpcrdma_sendctx *sc);
566 int rpcrdma_marshal_req(struct rpcrdma_xprt *r_xprt, struct rpc_rqst *rqst);
567 void rpcrdma_set_max_header_sizes(struct rpcrdma_ep *ep);
568 void rpcrdma_reset_cwnd(struct rpcrdma_xprt *r_xprt);
569 void rpcrdma_complete_rqst(struct rpcrdma_rep *rep);
570 void rpcrdma_unpin_rqst(struct rpcrdma_rep *rep);
571 void rpcrdma_reply_handler(struct rpcrdma_rep *rep);
572
573 static inline void rpcrdma_set_xdrlen(struct xdr_buf *xdr, size_t len)
574 {
575         xdr->head[0].iov_len = len;
576         xdr->len = len;
577 }
578
579 /* RPC/RDMA module init - xprtrdma/transport.c
580  */
581 extern unsigned int xprt_rdma_max_inline_read;
582 extern unsigned int xprt_rdma_max_inline_write;
583 void xprt_rdma_format_addresses(struct rpc_xprt *xprt, struct sockaddr *sap);
584 void xprt_rdma_free_addresses(struct rpc_xprt *xprt);
585 void xprt_rdma_close(struct rpc_xprt *xprt);
586 void xprt_rdma_print_stats(struct rpc_xprt *xprt, struct seq_file *seq);
587 int xprt_rdma_init(void);
588 void xprt_rdma_cleanup(void);
589
590 /* Backchannel calls - xprtrdma/backchannel.c
591  */
592 #if defined(CONFIG_SUNRPC_BACKCHANNEL)
593 int xprt_rdma_bc_setup(struct rpc_xprt *, unsigned int);
594 size_t xprt_rdma_bc_maxpayload(struct rpc_xprt *);
595 unsigned int xprt_rdma_bc_max_slots(struct rpc_xprt *);
596 int rpcrdma_bc_post_recv(struct rpcrdma_xprt *, unsigned int);
597 void rpcrdma_bc_receive_call(struct rpcrdma_xprt *, struct rpcrdma_rep *);
598 int xprt_rdma_bc_send_reply(struct rpc_rqst *rqst);
599 void xprt_rdma_bc_free_rqst(struct rpc_rqst *);
600 void xprt_rdma_bc_destroy(struct rpc_xprt *, unsigned int);
601 #endif  /* CONFIG_SUNRPC_BACKCHANNEL */
602
603 extern struct xprt_class xprt_rdma_bc;
604
605 #endif                          /* _LINUX_SUNRPC_XPRT_RDMA_H */