Merge branch 'next-tpm' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/jmorris...
[sfrench/cifs-2.6.git] / net / sched / sch_qfq.c
1 /*
2  * net/sched/sch_qfq.c         Quick Fair Queueing Plus Scheduler.
3  *
4  * Copyright (c) 2009 Fabio Checconi, Luigi Rizzo, and Paolo Valente.
5  * Copyright (c) 2012 Paolo Valente.
6  *
7  * This program is free software; you can redistribute it and/or
8  * modify it under the terms of the GNU General Public License
9  * version 2 as published by the Free Software Foundation.
10  */
11
12 #include <linux/module.h>
13 #include <linux/init.h>
14 #include <linux/bitops.h>
15 #include <linux/errno.h>
16 #include <linux/netdevice.h>
17 #include <linux/pkt_sched.h>
18 #include <net/sch_generic.h>
19 #include <net/pkt_sched.h>
20 #include <net/pkt_cls.h>
21
22
23 /*  Quick Fair Queueing Plus
24     ========================
25
26     Sources:
27
28     [1] Paolo Valente,
29     "Reducing the Execution Time of Fair-Queueing Schedulers."
30     http://algo.ing.unimo.it/people/paolo/agg-sched/agg-sched.pdf
31
32     Sources for QFQ:
33
34     [2] Fabio Checconi, Luigi Rizzo, and Paolo Valente: "QFQ: Efficient
35     Packet Scheduling with Tight Bandwidth Distribution Guarantees."
36
37     See also:
38     http://retis.sssup.it/~fabio/linux/qfq/
39  */
40
41 /*
42
43   QFQ+ divides classes into aggregates of at most MAX_AGG_CLASSES
44   classes. Each aggregate is timestamped with a virtual start time S
45   and a virtual finish time F, and scheduled according to its
46   timestamps. S and F are computed as a function of a system virtual
47   time function V. The classes within each aggregate are instead
48   scheduled with DRR.
49
50   To speed up operations, QFQ+ divides also aggregates into a limited
51   number of groups. Which group a class belongs to depends on the
52   ratio between the maximum packet length for the class and the weight
53   of the class. Groups have their own S and F. In the end, QFQ+
54   schedules groups, then aggregates within groups, then classes within
55   aggregates. See [1] and [2] for a full description.
56
57   Virtual time computations.
58
59   S, F and V are all computed in fixed point arithmetic with
60   FRAC_BITS decimal bits.
61
62   QFQ_MAX_INDEX is the maximum index allowed for a group. We need
63         one bit per index.
64   QFQ_MAX_WSHIFT is the maximum power of two supported as a weight.
65
66   The layout of the bits is as below:
67
68                    [ MTU_SHIFT ][      FRAC_BITS    ]
69                    [ MAX_INDEX    ][ MIN_SLOT_SHIFT ]
70                                  ^.__grp->index = 0
71                                  *.__grp->slot_shift
72
73   where MIN_SLOT_SHIFT is derived by difference from the others.
74
75   The max group index corresponds to Lmax/w_min, where
76   Lmax=1<<MTU_SHIFT, w_min = 1 .
77   From this, and knowing how many groups (MAX_INDEX) we want,
78   we can derive the shift corresponding to each group.
79
80   Because we often need to compute
81         F = S + len/w_i  and V = V + len/wsum
82   instead of storing w_i store the value
83         inv_w = (1<<FRAC_BITS)/w_i
84   so we can do F = S + len * inv_w * wsum.
85   We use W_TOT in the formulas so we can easily move between
86   static and adaptive weight sum.
87
88   The per-scheduler-instance data contain all the data structures
89   for the scheduler: bitmaps and bucket lists.
90
91  */
92
93 /*
94  * Maximum number of consecutive slots occupied by backlogged classes
95  * inside a group.
96  */
97 #define QFQ_MAX_SLOTS   32
98
99 /*
100  * Shifts used for aggregate<->group mapping.  We allow class weights that are
101  * in the range [1, 2^MAX_WSHIFT], and we try to map each aggregate i to the
102  * group with the smallest index that can support the L_i / r_i configured
103  * for the classes in the aggregate.
104  *
105  * grp->index is the index of the group; and grp->slot_shift
106  * is the shift for the corresponding (scaled) sigma_i.
107  */
108 #define QFQ_MAX_INDEX           24
109 #define QFQ_MAX_WSHIFT          10
110
111 #define QFQ_MAX_WEIGHT          (1<<QFQ_MAX_WSHIFT) /* see qfq_slot_insert */
112 #define QFQ_MAX_WSUM            (64*QFQ_MAX_WEIGHT)
113
114 #define FRAC_BITS               30      /* fixed point arithmetic */
115 #define ONE_FP                  (1UL << FRAC_BITS)
116
117 #define QFQ_MTU_SHIFT           16      /* to support TSO/GSO */
118 #define QFQ_MIN_LMAX            512     /* see qfq_slot_insert */
119
120 #define QFQ_MAX_AGG_CLASSES     8 /* max num classes per aggregate allowed */
121
122 /*
123  * Possible group states.  These values are used as indexes for the bitmaps
124  * array of struct qfq_queue.
125  */
126 enum qfq_state { ER, IR, EB, IB, QFQ_MAX_STATE };
127
128 struct qfq_group;
129
130 struct qfq_aggregate;
131
132 struct qfq_class {
133         struct Qdisc_class_common common;
134
135         unsigned int filter_cnt;
136
137         struct gnet_stats_basic_packed bstats;
138         struct gnet_stats_queue qstats;
139         struct net_rate_estimator __rcu *rate_est;
140         struct Qdisc *qdisc;
141         struct list_head alist;         /* Link for active-classes list. */
142         struct qfq_aggregate *agg;      /* Parent aggregate. */
143         int deficit;                    /* DRR deficit counter. */
144 };
145
146 struct qfq_aggregate {
147         struct hlist_node next; /* Link for the slot list. */
148         u64 S, F;               /* flow timestamps (exact) */
149
150         /* group we belong to. In principle we would need the index,
151          * which is log_2(lmax/weight), but we never reference it
152          * directly, only the group.
153          */
154         struct qfq_group *grp;
155
156         /* these are copied from the flowset. */
157         u32     class_weight; /* Weight of each class in this aggregate. */
158         /* Max pkt size for the classes in this aggregate, DRR quantum. */
159         int     lmax;
160
161         u32     inv_w;      /* ONE_FP/(sum of weights of classes in aggr.). */
162         u32     budgetmax;  /* Max budget for this aggregate. */
163         u32     initial_budget, budget;     /* Initial and current budget. */
164
165         int               num_classes;  /* Number of classes in this aggr. */
166         struct list_head  active;       /* DRR queue of active classes. */
167
168         struct hlist_node nonfull_next; /* See nonfull_aggs in qfq_sched. */
169 };
170
171 struct qfq_group {
172         u64 S, F;                       /* group timestamps (approx). */
173         unsigned int slot_shift;        /* Slot shift. */
174         unsigned int index;             /* Group index. */
175         unsigned int front;             /* Index of the front slot. */
176         unsigned long full_slots;       /* non-empty slots */
177
178         /* Array of RR lists of active aggregates. */
179         struct hlist_head slots[QFQ_MAX_SLOTS];
180 };
181
182 struct qfq_sched {
183         struct tcf_proto __rcu *filter_list;
184         struct tcf_block        *block;
185         struct Qdisc_class_hash clhash;
186
187         u64                     oldV, V;        /* Precise virtual times. */
188         struct qfq_aggregate    *in_serv_agg;   /* Aggregate being served. */
189         u32                     wsum;           /* weight sum */
190         u32                     iwsum;          /* inverse weight sum */
191
192         unsigned long bitmaps[QFQ_MAX_STATE];       /* Group bitmaps. */
193         struct qfq_group groups[QFQ_MAX_INDEX + 1]; /* The groups. */
194         u32 min_slot_shift;     /* Index of the group-0 bit in the bitmaps. */
195
196         u32 max_agg_classes;            /* Max number of classes per aggr. */
197         struct hlist_head nonfull_aggs; /* Aggs with room for more classes. */
198 };
199
200 /*
201  * Possible reasons why the timestamps of an aggregate are updated
202  * enqueue: the aggregate switches from idle to active and must scheduled
203  *          for service
204  * requeue: the aggregate finishes its budget, so it stops being served and
205  *          must be rescheduled for service
206  */
207 enum update_reason {enqueue, requeue};
208
209 static struct qfq_class *qfq_find_class(struct Qdisc *sch, u32 classid)
210 {
211         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
212         struct Qdisc_class_common *clc;
213
214         clc = qdisc_class_find(&q->clhash, classid);
215         if (clc == NULL)
216                 return NULL;
217         return container_of(clc, struct qfq_class, common);
218 }
219
220 static void qfq_purge_queue(struct qfq_class *cl)
221 {
222         unsigned int len = cl->qdisc->q.qlen;
223         unsigned int backlog = cl->qdisc->qstats.backlog;
224
225         qdisc_reset(cl->qdisc);
226         qdisc_tree_reduce_backlog(cl->qdisc, len, backlog);
227 }
228
229 static const struct nla_policy qfq_policy[TCA_QFQ_MAX + 1] = {
230         [TCA_QFQ_WEIGHT] = { .type = NLA_U32 },
231         [TCA_QFQ_LMAX] = { .type = NLA_U32 },
232 };
233
234 /*
235  * Calculate a flow index, given its weight and maximum packet length.
236  * index = log_2(maxlen/weight) but we need to apply the scaling.
237  * This is used only once at flow creation.
238  */
239 static int qfq_calc_index(u32 inv_w, unsigned int maxlen, u32 min_slot_shift)
240 {
241         u64 slot_size = (u64)maxlen * inv_w;
242         unsigned long size_map;
243         int index = 0;
244
245         size_map = slot_size >> min_slot_shift;
246         if (!size_map)
247                 goto out;
248
249         index = __fls(size_map) + 1;    /* basically a log_2 */
250         index -= !(slot_size - (1ULL << (index + min_slot_shift - 1)));
251
252         if (index < 0)
253                 index = 0;
254 out:
255         pr_debug("qfq calc_index: W = %lu, L = %u, I = %d\n",
256                  (unsigned long) ONE_FP/inv_w, maxlen, index);
257
258         return index;
259 }
260
261 static void qfq_deactivate_agg(struct qfq_sched *, struct qfq_aggregate *);
262 static void qfq_activate_agg(struct qfq_sched *, struct qfq_aggregate *,
263                              enum update_reason);
264
265 static void qfq_init_agg(struct qfq_sched *q, struct qfq_aggregate *agg,
266                          u32 lmax, u32 weight)
267 {
268         INIT_LIST_HEAD(&agg->active);
269         hlist_add_head(&agg->nonfull_next, &q->nonfull_aggs);
270
271         agg->lmax = lmax;
272         agg->class_weight = weight;
273 }
274
275 static struct qfq_aggregate *qfq_find_agg(struct qfq_sched *q,
276                                           u32 lmax, u32 weight)
277 {
278         struct qfq_aggregate *agg;
279
280         hlist_for_each_entry(agg, &q->nonfull_aggs, nonfull_next)
281                 if (agg->lmax == lmax && agg->class_weight == weight)
282                         return agg;
283
284         return NULL;
285 }
286
287
288 /* Update aggregate as a function of the new number of classes. */
289 static void qfq_update_agg(struct qfq_sched *q, struct qfq_aggregate *agg,
290                            int new_num_classes)
291 {
292         u32 new_agg_weight;
293
294         if (new_num_classes == q->max_agg_classes)
295                 hlist_del_init(&agg->nonfull_next);
296
297         if (agg->num_classes > new_num_classes &&
298             new_num_classes == q->max_agg_classes - 1) /* agg no more full */
299                 hlist_add_head(&agg->nonfull_next, &q->nonfull_aggs);
300
301         /* The next assignment may let
302          * agg->initial_budget > agg->budgetmax
303          * hold, we will take it into account in charge_actual_service().
304          */
305         agg->budgetmax = new_num_classes * agg->lmax;
306         new_agg_weight = agg->class_weight * new_num_classes;
307         agg->inv_w = ONE_FP/new_agg_weight;
308
309         if (agg->grp == NULL) {
310                 int i = qfq_calc_index(agg->inv_w, agg->budgetmax,
311                                        q->min_slot_shift);
312                 agg->grp = &q->groups[i];
313         }
314
315         q->wsum +=
316                 (int) agg->class_weight * (new_num_classes - agg->num_classes);
317         q->iwsum = ONE_FP / q->wsum;
318
319         agg->num_classes = new_num_classes;
320 }
321
322 /* Add class to aggregate. */
323 static void qfq_add_to_agg(struct qfq_sched *q,
324                            struct qfq_aggregate *agg,
325                            struct qfq_class *cl)
326 {
327         cl->agg = agg;
328
329         qfq_update_agg(q, agg, agg->num_classes+1);
330         if (cl->qdisc->q.qlen > 0) { /* adding an active class */
331                 list_add_tail(&cl->alist, &agg->active);
332                 if (list_first_entry(&agg->active, struct qfq_class, alist) ==
333                     cl && q->in_serv_agg != agg) /* agg was inactive */
334                         qfq_activate_agg(q, agg, enqueue); /* schedule agg */
335         }
336 }
337
338 static struct qfq_aggregate *qfq_choose_next_agg(struct qfq_sched *);
339
340 static void qfq_destroy_agg(struct qfq_sched *q, struct qfq_aggregate *agg)
341 {
342         hlist_del_init(&agg->nonfull_next);
343         q->wsum -= agg->class_weight;
344         if (q->wsum != 0)
345                 q->iwsum = ONE_FP / q->wsum;
346
347         if (q->in_serv_agg == agg)
348                 q->in_serv_agg = qfq_choose_next_agg(q);
349         kfree(agg);
350 }
351
352 /* Deschedule class from within its parent aggregate. */
353 static void qfq_deactivate_class(struct qfq_sched *q, struct qfq_class *cl)
354 {
355         struct qfq_aggregate *agg = cl->agg;
356
357
358         list_del(&cl->alist); /* remove from RR queue of the aggregate */
359         if (list_empty(&agg->active)) /* agg is now inactive */
360                 qfq_deactivate_agg(q, agg);
361 }
362
363 /* Remove class from its parent aggregate. */
364 static void qfq_rm_from_agg(struct qfq_sched *q, struct qfq_class *cl)
365 {
366         struct qfq_aggregate *agg = cl->agg;
367
368         cl->agg = NULL;
369         if (agg->num_classes == 1) { /* agg being emptied, destroy it */
370                 qfq_destroy_agg(q, agg);
371                 return;
372         }
373         qfq_update_agg(q, agg, agg->num_classes-1);
374 }
375
376 /* Deschedule class and remove it from its parent aggregate. */
377 static void qfq_deact_rm_from_agg(struct qfq_sched *q, struct qfq_class *cl)
378 {
379         if (cl->qdisc->q.qlen > 0) /* class is active */
380                 qfq_deactivate_class(q, cl);
381
382         qfq_rm_from_agg(q, cl);
383 }
384
385 /* Move class to a new aggregate, matching the new class weight and/or lmax */
386 static int qfq_change_agg(struct Qdisc *sch, struct qfq_class *cl, u32 weight,
387                            u32 lmax)
388 {
389         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
390         struct qfq_aggregate *new_agg = qfq_find_agg(q, lmax, weight);
391
392         if (new_agg == NULL) { /* create new aggregate */
393                 new_agg = kzalloc(sizeof(*new_agg), GFP_ATOMIC);
394                 if (new_agg == NULL)
395                         return -ENOBUFS;
396                 qfq_init_agg(q, new_agg, lmax, weight);
397         }
398         qfq_deact_rm_from_agg(q, cl);
399         qfq_add_to_agg(q, new_agg, cl);
400
401         return 0;
402 }
403
404 static int qfq_change_class(struct Qdisc *sch, u32 classid, u32 parentid,
405                             struct nlattr **tca, unsigned long *arg)
406 {
407         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
408         struct qfq_class *cl = (struct qfq_class *)*arg;
409         bool existing = false;
410         struct nlattr *tb[TCA_QFQ_MAX + 1];
411         struct qfq_aggregate *new_agg = NULL;
412         u32 weight, lmax, inv_w;
413         int err;
414         int delta_w;
415
416         if (tca[TCA_OPTIONS] == NULL) {
417                 pr_notice("qfq: no options\n");
418                 return -EINVAL;
419         }
420
421         err = nla_parse_nested(tb, TCA_QFQ_MAX, tca[TCA_OPTIONS], qfq_policy,
422                                NULL);
423         if (err < 0)
424                 return err;
425
426         if (tb[TCA_QFQ_WEIGHT]) {
427                 weight = nla_get_u32(tb[TCA_QFQ_WEIGHT]);
428                 if (!weight || weight > (1UL << QFQ_MAX_WSHIFT)) {
429                         pr_notice("qfq: invalid weight %u\n", weight);
430                         return -EINVAL;
431                 }
432         } else
433                 weight = 1;
434
435         if (tb[TCA_QFQ_LMAX]) {
436                 lmax = nla_get_u32(tb[TCA_QFQ_LMAX]);
437                 if (lmax < QFQ_MIN_LMAX || lmax > (1UL << QFQ_MTU_SHIFT)) {
438                         pr_notice("qfq: invalid max length %u\n", lmax);
439                         return -EINVAL;
440                 }
441         } else
442                 lmax = psched_mtu(qdisc_dev(sch));
443
444         inv_w = ONE_FP / weight;
445         weight = ONE_FP / inv_w;
446
447         if (cl != NULL &&
448             lmax == cl->agg->lmax &&
449             weight == cl->agg->class_weight)
450                 return 0; /* nothing to change */
451
452         delta_w = weight - (cl ? cl->agg->class_weight : 0);
453
454         if (q->wsum + delta_w > QFQ_MAX_WSUM) {
455                 pr_notice("qfq: total weight out of range (%d + %u)\n",
456                           delta_w, q->wsum);
457                 return -EINVAL;
458         }
459
460         if (cl != NULL) { /* modify existing class */
461                 if (tca[TCA_RATE]) {
462                         err = gen_replace_estimator(&cl->bstats, NULL,
463                                                     &cl->rate_est,
464                                                     NULL,
465                                                     qdisc_root_sleeping_running(sch),
466                                                     tca[TCA_RATE]);
467                         if (err)
468                                 return err;
469                 }
470                 existing = true;
471                 goto set_change_agg;
472         }
473
474         /* create and init new class */
475         cl = kzalloc(sizeof(struct qfq_class), GFP_KERNEL);
476         if (cl == NULL)
477                 return -ENOBUFS;
478
479         cl->common.classid = classid;
480         cl->deficit = lmax;
481
482         cl->qdisc = qdisc_create_dflt(sch->dev_queue,
483                                       &pfifo_qdisc_ops, classid);
484         if (cl->qdisc == NULL)
485                 cl->qdisc = &noop_qdisc;
486
487         if (tca[TCA_RATE]) {
488                 err = gen_new_estimator(&cl->bstats, NULL,
489                                         &cl->rate_est,
490                                         NULL,
491                                         qdisc_root_sleeping_running(sch),
492                                         tca[TCA_RATE]);
493                 if (err)
494                         goto destroy_class;
495         }
496
497         if (cl->qdisc != &noop_qdisc)
498                 qdisc_hash_add(cl->qdisc, true);
499         sch_tree_lock(sch);
500         qdisc_class_hash_insert(&q->clhash, &cl->common);
501         sch_tree_unlock(sch);
502
503         qdisc_class_hash_grow(sch, &q->clhash);
504
505 set_change_agg:
506         sch_tree_lock(sch);
507         new_agg = qfq_find_agg(q, lmax, weight);
508         if (new_agg == NULL) { /* create new aggregate */
509                 sch_tree_unlock(sch);
510                 new_agg = kzalloc(sizeof(*new_agg), GFP_KERNEL);
511                 if (new_agg == NULL) {
512                         err = -ENOBUFS;
513                         gen_kill_estimator(&cl->rate_est);
514                         goto destroy_class;
515                 }
516                 sch_tree_lock(sch);
517                 qfq_init_agg(q, new_agg, lmax, weight);
518         }
519         if (existing)
520                 qfq_deact_rm_from_agg(q, cl);
521         qfq_add_to_agg(q, new_agg, cl);
522         sch_tree_unlock(sch);
523
524         *arg = (unsigned long)cl;
525         return 0;
526
527 destroy_class:
528         qdisc_destroy(cl->qdisc);
529         kfree(cl);
530         return err;
531 }
532
533 static void qfq_destroy_class(struct Qdisc *sch, struct qfq_class *cl)
534 {
535         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
536
537         qfq_rm_from_agg(q, cl);
538         gen_kill_estimator(&cl->rate_est);
539         qdisc_destroy(cl->qdisc);
540         kfree(cl);
541 }
542
543 static int qfq_delete_class(struct Qdisc *sch, unsigned long arg)
544 {
545         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
546         struct qfq_class *cl = (struct qfq_class *)arg;
547
548         if (cl->filter_cnt > 0)
549                 return -EBUSY;
550
551         sch_tree_lock(sch);
552
553         qfq_purge_queue(cl);
554         qdisc_class_hash_remove(&q->clhash, &cl->common);
555
556         sch_tree_unlock(sch);
557
558         qfq_destroy_class(sch, cl);
559         return 0;
560 }
561
562 static unsigned long qfq_search_class(struct Qdisc *sch, u32 classid)
563 {
564         return (unsigned long)qfq_find_class(sch, classid);
565 }
566
567 static struct tcf_block *qfq_tcf_block(struct Qdisc *sch, unsigned long cl)
568 {
569         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
570
571         if (cl)
572                 return NULL;
573
574         return q->block;
575 }
576
577 static unsigned long qfq_bind_tcf(struct Qdisc *sch, unsigned long parent,
578                                   u32 classid)
579 {
580         struct qfq_class *cl = qfq_find_class(sch, classid);
581
582         if (cl != NULL)
583                 cl->filter_cnt++;
584
585         return (unsigned long)cl;
586 }
587
588 static void qfq_unbind_tcf(struct Qdisc *sch, unsigned long arg)
589 {
590         struct qfq_class *cl = (struct qfq_class *)arg;
591
592         cl->filter_cnt--;
593 }
594
595 static int qfq_graft_class(struct Qdisc *sch, unsigned long arg,
596                            struct Qdisc *new, struct Qdisc **old)
597 {
598         struct qfq_class *cl = (struct qfq_class *)arg;
599
600         if (new == NULL) {
601                 new = qdisc_create_dflt(sch->dev_queue,
602                                         &pfifo_qdisc_ops, cl->common.classid);
603                 if (new == NULL)
604                         new = &noop_qdisc;
605         }
606
607         *old = qdisc_replace(sch, new, &cl->qdisc);
608         return 0;
609 }
610
611 static struct Qdisc *qfq_class_leaf(struct Qdisc *sch, unsigned long arg)
612 {
613         struct qfq_class *cl = (struct qfq_class *)arg;
614
615         return cl->qdisc;
616 }
617
618 static int qfq_dump_class(struct Qdisc *sch, unsigned long arg,
619                           struct sk_buff *skb, struct tcmsg *tcm)
620 {
621         struct qfq_class *cl = (struct qfq_class *)arg;
622         struct nlattr *nest;
623
624         tcm->tcm_parent = TC_H_ROOT;
625         tcm->tcm_handle = cl->common.classid;
626         tcm->tcm_info   = cl->qdisc->handle;
627
628         nest = nla_nest_start(skb, TCA_OPTIONS);
629         if (nest == NULL)
630                 goto nla_put_failure;
631         if (nla_put_u32(skb, TCA_QFQ_WEIGHT, cl->agg->class_weight) ||
632             nla_put_u32(skb, TCA_QFQ_LMAX, cl->agg->lmax))
633                 goto nla_put_failure;
634         return nla_nest_end(skb, nest);
635
636 nla_put_failure:
637         nla_nest_cancel(skb, nest);
638         return -EMSGSIZE;
639 }
640
641 static int qfq_dump_class_stats(struct Qdisc *sch, unsigned long arg,
642                                 struct gnet_dump *d)
643 {
644         struct qfq_class *cl = (struct qfq_class *)arg;
645         struct tc_qfq_stats xstats;
646
647         memset(&xstats, 0, sizeof(xstats));
648
649         xstats.weight = cl->agg->class_weight;
650         xstats.lmax = cl->agg->lmax;
651
652         if (gnet_stats_copy_basic(qdisc_root_sleeping_running(sch),
653                                   d, NULL, &cl->bstats) < 0 ||
654             gnet_stats_copy_rate_est(d, &cl->rate_est) < 0 ||
655             gnet_stats_copy_queue(d, NULL,
656                                   &cl->qdisc->qstats, cl->qdisc->q.qlen) < 0)
657                 return -1;
658
659         return gnet_stats_copy_app(d, &xstats, sizeof(xstats));
660 }
661
662 static void qfq_walk(struct Qdisc *sch, struct qdisc_walker *arg)
663 {
664         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
665         struct qfq_class *cl;
666         unsigned int i;
667
668         if (arg->stop)
669                 return;
670
671         for (i = 0; i < q->clhash.hashsize; i++) {
672                 hlist_for_each_entry(cl, &q->clhash.hash[i], common.hnode) {
673                         if (arg->count < arg->skip) {
674                                 arg->count++;
675                                 continue;
676                         }
677                         if (arg->fn(sch, (unsigned long)cl, arg) < 0) {
678                                 arg->stop = 1;
679                                 return;
680                         }
681                         arg->count++;
682                 }
683         }
684 }
685
686 static struct qfq_class *qfq_classify(struct sk_buff *skb, struct Qdisc *sch,
687                                       int *qerr)
688 {
689         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
690         struct qfq_class *cl;
691         struct tcf_result res;
692         struct tcf_proto *fl;
693         int result;
694
695         if (TC_H_MAJ(skb->priority ^ sch->handle) == 0) {
696                 pr_debug("qfq_classify: found %d\n", skb->priority);
697                 cl = qfq_find_class(sch, skb->priority);
698                 if (cl != NULL)
699                         return cl;
700         }
701
702         *qerr = NET_XMIT_SUCCESS | __NET_XMIT_BYPASS;
703         fl = rcu_dereference_bh(q->filter_list);
704         result = tcf_classify(skb, fl, &res, false);
705         if (result >= 0) {
706 #ifdef CONFIG_NET_CLS_ACT
707                 switch (result) {
708                 case TC_ACT_QUEUED:
709                 case TC_ACT_STOLEN:
710                 case TC_ACT_TRAP:
711                         *qerr = NET_XMIT_SUCCESS | __NET_XMIT_STOLEN;
712                 case TC_ACT_SHOT:
713                         return NULL;
714                 }
715 #endif
716                 cl = (struct qfq_class *)res.class;
717                 if (cl == NULL)
718                         cl = qfq_find_class(sch, res.classid);
719                 return cl;
720         }
721
722         return NULL;
723 }
724
725 /* Generic comparison function, handling wraparound. */
726 static inline int qfq_gt(u64 a, u64 b)
727 {
728         return (s64)(a - b) > 0;
729 }
730
731 /* Round a precise timestamp to its slotted value. */
732 static inline u64 qfq_round_down(u64 ts, unsigned int shift)
733 {
734         return ts & ~((1ULL << shift) - 1);
735 }
736
737 /* return the pointer to the group with lowest index in the bitmap */
738 static inline struct qfq_group *qfq_ffs(struct qfq_sched *q,
739                                         unsigned long bitmap)
740 {
741         int index = __ffs(bitmap);
742         return &q->groups[index];
743 }
744 /* Calculate a mask to mimic what would be ffs_from(). */
745 static inline unsigned long mask_from(unsigned long bitmap, int from)
746 {
747         return bitmap & ~((1UL << from) - 1);
748 }
749
750 /*
751  * The state computation relies on ER=0, IR=1, EB=2, IB=3
752  * First compute eligibility comparing grp->S, q->V,
753  * then check if someone is blocking us and possibly add EB
754  */
755 static int qfq_calc_state(struct qfq_sched *q, const struct qfq_group *grp)
756 {
757         /* if S > V we are not eligible */
758         unsigned int state = qfq_gt(grp->S, q->V);
759         unsigned long mask = mask_from(q->bitmaps[ER], grp->index);
760         struct qfq_group *next;
761
762         if (mask) {
763                 next = qfq_ffs(q, mask);
764                 if (qfq_gt(grp->F, next->F))
765                         state |= EB;
766         }
767
768         return state;
769 }
770
771
772 /*
773  * In principle
774  *      q->bitmaps[dst] |= q->bitmaps[src] & mask;
775  *      q->bitmaps[src] &= ~mask;
776  * but we should make sure that src != dst
777  */
778 static inline void qfq_move_groups(struct qfq_sched *q, unsigned long mask,
779                                    int src, int dst)
780 {
781         q->bitmaps[dst] |= q->bitmaps[src] & mask;
782         q->bitmaps[src] &= ~mask;
783 }
784
785 static void qfq_unblock_groups(struct qfq_sched *q, int index, u64 old_F)
786 {
787         unsigned long mask = mask_from(q->bitmaps[ER], index + 1);
788         struct qfq_group *next;
789
790         if (mask) {
791                 next = qfq_ffs(q, mask);
792                 if (!qfq_gt(next->F, old_F))
793                         return;
794         }
795
796         mask = (1UL << index) - 1;
797         qfq_move_groups(q, mask, EB, ER);
798         qfq_move_groups(q, mask, IB, IR);
799 }
800
801 /*
802  * perhaps
803  *
804         old_V ^= q->V;
805         old_V >>= q->min_slot_shift;
806         if (old_V) {
807                 ...
808         }
809  *
810  */
811 static void qfq_make_eligible(struct qfq_sched *q)
812 {
813         unsigned long vslot = q->V >> q->min_slot_shift;
814         unsigned long old_vslot = q->oldV >> q->min_slot_shift;
815
816         if (vslot != old_vslot) {
817                 unsigned long mask;
818                 int last_flip_pos = fls(vslot ^ old_vslot);
819
820                 if (last_flip_pos > 31) /* higher than the number of groups */
821                         mask = ~0UL;    /* make all groups eligible */
822                 else
823                         mask = (1UL << last_flip_pos) - 1;
824
825                 qfq_move_groups(q, mask, IR, ER);
826                 qfq_move_groups(q, mask, IB, EB);
827         }
828 }
829
830 /*
831  * The index of the slot in which the input aggregate agg is to be
832  * inserted must not be higher than QFQ_MAX_SLOTS-2. There is a '-2'
833  * and not a '-1' because the start time of the group may be moved
834  * backward by one slot after the aggregate has been inserted, and
835  * this would cause non-empty slots to be right-shifted by one
836  * position.
837  *
838  * QFQ+ fully satisfies this bound to the slot index if the parameters
839  * of the classes are not changed dynamically, and if QFQ+ never
840  * happens to postpone the service of agg unjustly, i.e., it never
841  * happens that the aggregate becomes backlogged and eligible, or just
842  * eligible, while an aggregate with a higher approximated finish time
843  * is being served. In particular, in this case QFQ+ guarantees that
844  * the timestamps of agg are low enough that the slot index is never
845  * higher than 2. Unfortunately, QFQ+ cannot provide the same
846  * guarantee if it happens to unjustly postpone the service of agg, or
847  * if the parameters of some class are changed.
848  *
849  * As for the first event, i.e., an out-of-order service, the
850  * upper bound to the slot index guaranteed by QFQ+ grows to
851  * 2 +
852  * QFQ_MAX_AGG_CLASSES * ((1<<QFQ_MTU_SHIFT)/QFQ_MIN_LMAX) *
853  * (current_max_weight/current_wsum) <= 2 + 8 * 128 * 1.
854  *
855  * The following function deals with this problem by backward-shifting
856  * the timestamps of agg, if needed, so as to guarantee that the slot
857  * index is never higher than QFQ_MAX_SLOTS-2. This backward-shift may
858  * cause the service of other aggregates to be postponed, yet the
859  * worst-case guarantees of these aggregates are not violated.  In
860  * fact, in case of no out-of-order service, the timestamps of agg
861  * would have been even lower than they are after the backward shift,
862  * because QFQ+ would have guaranteed a maximum value equal to 2 for
863  * the slot index, and 2 < QFQ_MAX_SLOTS-2. Hence the aggregates whose
864  * service is postponed because of the backward-shift would have
865  * however waited for the service of agg before being served.
866  *
867  * The other event that may cause the slot index to be higher than 2
868  * for agg is a recent change of the parameters of some class. If the
869  * weight of a class is increased or the lmax (max_pkt_size) of the
870  * class is decreased, then a new aggregate with smaller slot size
871  * than the original parent aggregate of the class may happen to be
872  * activated. The activation of this aggregate should be properly
873  * delayed to when the service of the class has finished in the ideal
874  * system tracked by QFQ+. If the activation of the aggregate is not
875  * delayed to this reference time instant, then this aggregate may be
876  * unjustly served before other aggregates waiting for service. This
877  * may cause the above bound to the slot index to be violated for some
878  * of these unlucky aggregates.
879  *
880  * Instead of delaying the activation of the new aggregate, which is
881  * quite complex, the above-discussed capping of the slot index is
882  * used to handle also the consequences of a change of the parameters
883  * of a class.
884  */
885 static void qfq_slot_insert(struct qfq_group *grp, struct qfq_aggregate *agg,
886                             u64 roundedS)
887 {
888         u64 slot = (roundedS - grp->S) >> grp->slot_shift;
889         unsigned int i; /* slot index in the bucket list */
890
891         if (unlikely(slot > QFQ_MAX_SLOTS - 2)) {
892                 u64 deltaS = roundedS - grp->S -
893                         ((u64)(QFQ_MAX_SLOTS - 2)<<grp->slot_shift);
894                 agg->S -= deltaS;
895                 agg->F -= deltaS;
896                 slot = QFQ_MAX_SLOTS - 2;
897         }
898
899         i = (grp->front + slot) % QFQ_MAX_SLOTS;
900
901         hlist_add_head(&agg->next, &grp->slots[i]);
902         __set_bit(slot, &grp->full_slots);
903 }
904
905 /* Maybe introduce hlist_first_entry?? */
906 static struct qfq_aggregate *qfq_slot_head(struct qfq_group *grp)
907 {
908         return hlist_entry(grp->slots[grp->front].first,
909                            struct qfq_aggregate, next);
910 }
911
912 /*
913  * remove the entry from the slot
914  */
915 static void qfq_front_slot_remove(struct qfq_group *grp)
916 {
917         struct qfq_aggregate *agg = qfq_slot_head(grp);
918
919         BUG_ON(!agg);
920         hlist_del(&agg->next);
921         if (hlist_empty(&grp->slots[grp->front]))
922                 __clear_bit(0, &grp->full_slots);
923 }
924
925 /*
926  * Returns the first aggregate in the first non-empty bucket of the
927  * group. As a side effect, adjusts the bucket list so the first
928  * non-empty bucket is at position 0 in full_slots.
929  */
930 static struct qfq_aggregate *qfq_slot_scan(struct qfq_group *grp)
931 {
932         unsigned int i;
933
934         pr_debug("qfq slot_scan: grp %u full %#lx\n",
935                  grp->index, grp->full_slots);
936
937         if (grp->full_slots == 0)
938                 return NULL;
939
940         i = __ffs(grp->full_slots);  /* zero based */
941         if (i > 0) {
942                 grp->front = (grp->front + i) % QFQ_MAX_SLOTS;
943                 grp->full_slots >>= i;
944         }
945
946         return qfq_slot_head(grp);
947 }
948
949 /*
950  * adjust the bucket list. When the start time of a group decreases,
951  * we move the index down (modulo QFQ_MAX_SLOTS) so we don't need to
952  * move the objects. The mask of occupied slots must be shifted
953  * because we use ffs() to find the first non-empty slot.
954  * This covers decreases in the group's start time, but what about
955  * increases of the start time ?
956  * Here too we should make sure that i is less than 32
957  */
958 static void qfq_slot_rotate(struct qfq_group *grp, u64 roundedS)
959 {
960         unsigned int i = (grp->S - roundedS) >> grp->slot_shift;
961
962         grp->full_slots <<= i;
963         grp->front = (grp->front - i) % QFQ_MAX_SLOTS;
964 }
965
966 static void qfq_update_eligible(struct qfq_sched *q)
967 {
968         struct qfq_group *grp;
969         unsigned long ineligible;
970
971         ineligible = q->bitmaps[IR] | q->bitmaps[IB];
972         if (ineligible) {
973                 if (!q->bitmaps[ER]) {
974                         grp = qfq_ffs(q, ineligible);
975                         if (qfq_gt(grp->S, q->V))
976                                 q->V = grp->S;
977                 }
978                 qfq_make_eligible(q);
979         }
980 }
981
982 /* Dequeue head packet of the head class in the DRR queue of the aggregate. */
983 static void agg_dequeue(struct qfq_aggregate *agg,
984                         struct qfq_class *cl, unsigned int len)
985 {
986         qdisc_dequeue_peeked(cl->qdisc);
987
988         cl->deficit -= (int) len;
989
990         if (cl->qdisc->q.qlen == 0) /* no more packets, remove from list */
991                 list_del(&cl->alist);
992         else if (cl->deficit < qdisc_pkt_len(cl->qdisc->ops->peek(cl->qdisc))) {
993                 cl->deficit += agg->lmax;
994                 list_move_tail(&cl->alist, &agg->active);
995         }
996 }
997
998 static inline struct sk_buff *qfq_peek_skb(struct qfq_aggregate *agg,
999                                            struct qfq_class **cl,
1000                                            unsigned int *len)
1001 {
1002         struct sk_buff *skb;
1003
1004         *cl = list_first_entry(&agg->active, struct qfq_class, alist);
1005         skb = (*cl)->qdisc->ops->peek((*cl)->qdisc);
1006         if (skb == NULL)
1007                 WARN_ONCE(1, "qfq_dequeue: non-workconserving leaf\n");
1008         else
1009                 *len = qdisc_pkt_len(skb);
1010
1011         return skb;
1012 }
1013
1014 /* Update F according to the actual service received by the aggregate. */
1015 static inline void charge_actual_service(struct qfq_aggregate *agg)
1016 {
1017         /* Compute the service received by the aggregate, taking into
1018          * account that, after decreasing the number of classes in
1019          * agg, it may happen that
1020          * agg->initial_budget - agg->budget > agg->bugdetmax
1021          */
1022         u32 service_received = min(agg->budgetmax,
1023                                    agg->initial_budget - agg->budget);
1024
1025         agg->F = agg->S + (u64)service_received * agg->inv_w;
1026 }
1027
1028 /* Assign a reasonable start time for a new aggregate in group i.
1029  * Admissible values for \hat(F) are multiples of \sigma_i
1030  * no greater than V+\sigma_i . Larger values mean that
1031  * we had a wraparound so we consider the timestamp to be stale.
1032  *
1033  * If F is not stale and F >= V then we set S = F.
1034  * Otherwise we should assign S = V, but this may violate
1035  * the ordering in EB (see [2]). So, if we have groups in ER,
1036  * set S to the F_j of the first group j which would be blocking us.
1037  * We are guaranteed not to move S backward because
1038  * otherwise our group i would still be blocked.
1039  */
1040 static void qfq_update_start(struct qfq_sched *q, struct qfq_aggregate *agg)
1041 {
1042         unsigned long mask;
1043         u64 limit, roundedF;
1044         int slot_shift = agg->grp->slot_shift;
1045
1046         roundedF = qfq_round_down(agg->F, slot_shift);
1047         limit = qfq_round_down(q->V, slot_shift) + (1ULL << slot_shift);
1048
1049         if (!qfq_gt(agg->F, q->V) || qfq_gt(roundedF, limit)) {
1050                 /* timestamp was stale */
1051                 mask = mask_from(q->bitmaps[ER], agg->grp->index);
1052                 if (mask) {
1053                         struct qfq_group *next = qfq_ffs(q, mask);
1054                         if (qfq_gt(roundedF, next->F)) {
1055                                 if (qfq_gt(limit, next->F))
1056                                         agg->S = next->F;
1057                                 else /* preserve timestamp correctness */
1058                                         agg->S = limit;
1059                                 return;
1060                         }
1061                 }
1062                 agg->S = q->V;
1063         } else  /* timestamp is not stale */
1064                 agg->S = agg->F;
1065 }
1066
1067 /* Update the timestamps of agg before scheduling/rescheduling it for
1068  * service.  In particular, assign to agg->F its maximum possible
1069  * value, i.e., the virtual finish time with which the aggregate
1070  * should be labeled if it used all its budget once in service.
1071  */
1072 static inline void
1073 qfq_update_agg_ts(struct qfq_sched *q,
1074                     struct qfq_aggregate *agg, enum update_reason reason)
1075 {
1076         if (reason != requeue)
1077                 qfq_update_start(q, agg);
1078         else /* just charge agg for the service received */
1079                 agg->S = agg->F;
1080
1081         agg->F = agg->S + (u64)agg->budgetmax * agg->inv_w;
1082 }
1083
1084 static void qfq_schedule_agg(struct qfq_sched *q, struct qfq_aggregate *agg);
1085
1086 static struct sk_buff *qfq_dequeue(struct Qdisc *sch)
1087 {
1088         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
1089         struct qfq_aggregate *in_serv_agg = q->in_serv_agg;
1090         struct qfq_class *cl;
1091         struct sk_buff *skb = NULL;
1092         /* next-packet len, 0 means no more active classes in in-service agg */
1093         unsigned int len = 0;
1094
1095         if (in_serv_agg == NULL)
1096                 return NULL;
1097
1098         if (!list_empty(&in_serv_agg->active))
1099                 skb = qfq_peek_skb(in_serv_agg, &cl, &len);
1100
1101         /*
1102          * If there are no active classes in the in-service aggregate,
1103          * or if the aggregate has not enough budget to serve its next
1104          * class, then choose the next aggregate to serve.
1105          */
1106         if (len == 0 || in_serv_agg->budget < len) {
1107                 charge_actual_service(in_serv_agg);
1108
1109                 /* recharge the budget of the aggregate */
1110                 in_serv_agg->initial_budget = in_serv_agg->budget =
1111                         in_serv_agg->budgetmax;
1112
1113                 if (!list_empty(&in_serv_agg->active)) {
1114                         /*
1115                          * Still active: reschedule for
1116                          * service. Possible optimization: if no other
1117                          * aggregate is active, then there is no point
1118                          * in rescheduling this aggregate, and we can
1119                          * just keep it as the in-service one. This
1120                          * should be however a corner case, and to
1121                          * handle it, we would need to maintain an
1122                          * extra num_active_aggs field.
1123                         */
1124                         qfq_update_agg_ts(q, in_serv_agg, requeue);
1125                         qfq_schedule_agg(q, in_serv_agg);
1126                 } else if (sch->q.qlen == 0) { /* no aggregate to serve */
1127                         q->in_serv_agg = NULL;
1128                         return NULL;
1129                 }
1130
1131                 /*
1132                  * If we get here, there are other aggregates queued:
1133                  * choose the new aggregate to serve.
1134                  */
1135                 in_serv_agg = q->in_serv_agg = qfq_choose_next_agg(q);
1136                 skb = qfq_peek_skb(in_serv_agg, &cl, &len);
1137         }
1138         if (!skb)
1139                 return NULL;
1140
1141         qdisc_qstats_backlog_dec(sch, skb);
1142         sch->q.qlen--;
1143         qdisc_bstats_update(sch, skb);
1144
1145         agg_dequeue(in_serv_agg, cl, len);
1146         /* If lmax is lowered, through qfq_change_class, for a class
1147          * owning pending packets with larger size than the new value
1148          * of lmax, then the following condition may hold.
1149          */
1150         if (unlikely(in_serv_agg->budget < len))
1151                 in_serv_agg->budget = 0;
1152         else
1153                 in_serv_agg->budget -= len;
1154
1155         q->V += (u64)len * q->iwsum;
1156         pr_debug("qfq dequeue: len %u F %lld now %lld\n",
1157                  len, (unsigned long long) in_serv_agg->F,
1158                  (unsigned long long) q->V);
1159
1160         return skb;
1161 }
1162
1163 static struct qfq_aggregate *qfq_choose_next_agg(struct qfq_sched *q)
1164 {
1165         struct qfq_group *grp;
1166         struct qfq_aggregate *agg, *new_front_agg;
1167         u64 old_F;
1168
1169         qfq_update_eligible(q);
1170         q->oldV = q->V;
1171
1172         if (!q->bitmaps[ER])
1173                 return NULL;
1174
1175         grp = qfq_ffs(q, q->bitmaps[ER]);
1176         old_F = grp->F;
1177
1178         agg = qfq_slot_head(grp);
1179
1180         /* agg starts to be served, remove it from schedule */
1181         qfq_front_slot_remove(grp);
1182
1183         new_front_agg = qfq_slot_scan(grp);
1184
1185         if (new_front_agg == NULL) /* group is now inactive, remove from ER */
1186                 __clear_bit(grp->index, &q->bitmaps[ER]);
1187         else {
1188                 u64 roundedS = qfq_round_down(new_front_agg->S,
1189                                               grp->slot_shift);
1190                 unsigned int s;
1191
1192                 if (grp->S == roundedS)
1193                         return agg;
1194                 grp->S = roundedS;
1195                 grp->F = roundedS + (2ULL << grp->slot_shift);
1196                 __clear_bit(grp->index, &q->bitmaps[ER]);
1197                 s = qfq_calc_state(q, grp);
1198                 __set_bit(grp->index, &q->bitmaps[s]);
1199         }
1200
1201         qfq_unblock_groups(q, grp->index, old_F);
1202
1203         return agg;
1204 }
1205
1206 static int qfq_enqueue(struct sk_buff *skb, struct Qdisc *sch,
1207                        struct sk_buff **to_free)
1208 {
1209         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
1210         struct qfq_class *cl;
1211         struct qfq_aggregate *agg;
1212         int err = 0;
1213
1214         cl = qfq_classify(skb, sch, &err);
1215         if (cl == NULL) {
1216                 if (err & __NET_XMIT_BYPASS)
1217                         qdisc_qstats_drop(sch);
1218                 __qdisc_drop(skb, to_free);
1219                 return err;
1220         }
1221         pr_debug("qfq_enqueue: cl = %x\n", cl->common.classid);
1222
1223         if (unlikely(cl->agg->lmax < qdisc_pkt_len(skb))) {
1224                 pr_debug("qfq: increasing maxpkt from %u to %u for class %u",
1225                          cl->agg->lmax, qdisc_pkt_len(skb), cl->common.classid);
1226                 err = qfq_change_agg(sch, cl, cl->agg->class_weight,
1227                                      qdisc_pkt_len(skb));
1228                 if (err) {
1229                         cl->qstats.drops++;
1230                         return qdisc_drop(skb, sch, to_free);
1231                 }
1232         }
1233
1234         err = qdisc_enqueue(skb, cl->qdisc, to_free);
1235         if (unlikely(err != NET_XMIT_SUCCESS)) {
1236                 pr_debug("qfq_enqueue: enqueue failed %d\n", err);
1237                 if (net_xmit_drop_count(err)) {
1238                         cl->qstats.drops++;
1239                         qdisc_qstats_drop(sch);
1240                 }
1241                 return err;
1242         }
1243
1244         bstats_update(&cl->bstats, skb);
1245         qdisc_qstats_backlog_inc(sch, skb);
1246         ++sch->q.qlen;
1247
1248         agg = cl->agg;
1249         /* if the queue was not empty, then done here */
1250         if (cl->qdisc->q.qlen != 1) {
1251                 if (unlikely(skb == cl->qdisc->ops->peek(cl->qdisc)) &&
1252                     list_first_entry(&agg->active, struct qfq_class, alist)
1253                     == cl && cl->deficit < qdisc_pkt_len(skb))
1254                         list_move_tail(&cl->alist, &agg->active);
1255
1256                 return err;
1257         }
1258
1259         /* schedule class for service within the aggregate */
1260         cl->deficit = agg->lmax;
1261         list_add_tail(&cl->alist, &agg->active);
1262
1263         if (list_first_entry(&agg->active, struct qfq_class, alist) != cl ||
1264             q->in_serv_agg == agg)
1265                 return err; /* non-empty or in service, nothing else to do */
1266
1267         qfq_activate_agg(q, agg, enqueue);
1268
1269         return err;
1270 }
1271
1272 /*
1273  * Schedule aggregate according to its timestamps.
1274  */
1275 static void qfq_schedule_agg(struct qfq_sched *q, struct qfq_aggregate *agg)
1276 {
1277         struct qfq_group *grp = agg->grp;
1278         u64 roundedS;
1279         int s;
1280
1281         roundedS = qfq_round_down(agg->S, grp->slot_shift);
1282
1283         /*
1284          * Insert agg in the correct bucket.
1285          * If agg->S >= grp->S we don't need to adjust the
1286          * bucket list and simply go to the insertion phase.
1287          * Otherwise grp->S is decreasing, we must make room
1288          * in the bucket list, and also recompute the group state.
1289          * Finally, if there were no flows in this group and nobody
1290          * was in ER make sure to adjust V.
1291          */
1292         if (grp->full_slots) {
1293                 if (!qfq_gt(grp->S, agg->S))
1294                         goto skip_update;
1295
1296                 /* create a slot for this agg->S */
1297                 qfq_slot_rotate(grp, roundedS);
1298                 /* group was surely ineligible, remove */
1299                 __clear_bit(grp->index, &q->bitmaps[IR]);
1300                 __clear_bit(grp->index, &q->bitmaps[IB]);
1301         } else if (!q->bitmaps[ER] && qfq_gt(roundedS, q->V) &&
1302                    q->in_serv_agg == NULL)
1303                 q->V = roundedS;
1304
1305         grp->S = roundedS;
1306         grp->F = roundedS + (2ULL << grp->slot_shift);
1307         s = qfq_calc_state(q, grp);
1308         __set_bit(grp->index, &q->bitmaps[s]);
1309
1310         pr_debug("qfq enqueue: new state %d %#lx S %lld F %lld V %lld\n",
1311                  s, q->bitmaps[s],
1312                  (unsigned long long) agg->S,
1313                  (unsigned long long) agg->F,
1314                  (unsigned long long) q->V);
1315
1316 skip_update:
1317         qfq_slot_insert(grp, agg, roundedS);
1318 }
1319
1320
1321 /* Update agg ts and schedule agg for service */
1322 static void qfq_activate_agg(struct qfq_sched *q, struct qfq_aggregate *agg,
1323                              enum update_reason reason)
1324 {
1325         agg->initial_budget = agg->budget = agg->budgetmax; /* recharge budg. */
1326
1327         qfq_update_agg_ts(q, agg, reason);
1328         if (q->in_serv_agg == NULL) { /* no aggr. in service or scheduled */
1329                 q->in_serv_agg = agg; /* start serving this aggregate */
1330                  /* update V: to be in service, agg must be eligible */
1331                 q->oldV = q->V = agg->S;
1332         } else if (agg != q->in_serv_agg)
1333                 qfq_schedule_agg(q, agg);
1334 }
1335
1336 static void qfq_slot_remove(struct qfq_sched *q, struct qfq_group *grp,
1337                             struct qfq_aggregate *agg)
1338 {
1339         unsigned int i, offset;
1340         u64 roundedS;
1341
1342         roundedS = qfq_round_down(agg->S, grp->slot_shift);
1343         offset = (roundedS - grp->S) >> grp->slot_shift;
1344
1345         i = (grp->front + offset) % QFQ_MAX_SLOTS;
1346
1347         hlist_del(&agg->next);
1348         if (hlist_empty(&grp->slots[i]))
1349                 __clear_bit(offset, &grp->full_slots);
1350 }
1351
1352 /*
1353  * Called to forcibly deschedule an aggregate.  If the aggregate is
1354  * not in the front bucket, or if the latter has other aggregates in
1355  * the front bucket, we can simply remove the aggregate with no other
1356  * side effects.
1357  * Otherwise we must propagate the event up.
1358  */
1359 static void qfq_deactivate_agg(struct qfq_sched *q, struct qfq_aggregate *agg)
1360 {
1361         struct qfq_group *grp = agg->grp;
1362         unsigned long mask;
1363         u64 roundedS;
1364         int s;
1365
1366         if (agg == q->in_serv_agg) {
1367                 charge_actual_service(agg);
1368                 q->in_serv_agg = qfq_choose_next_agg(q);
1369                 return;
1370         }
1371
1372         agg->F = agg->S;
1373         qfq_slot_remove(q, grp, agg);
1374
1375         if (!grp->full_slots) {
1376                 __clear_bit(grp->index, &q->bitmaps[IR]);
1377                 __clear_bit(grp->index, &q->bitmaps[EB]);
1378                 __clear_bit(grp->index, &q->bitmaps[IB]);
1379
1380                 if (test_bit(grp->index, &q->bitmaps[ER]) &&
1381                     !(q->bitmaps[ER] & ~((1UL << grp->index) - 1))) {
1382                         mask = q->bitmaps[ER] & ((1UL << grp->index) - 1);
1383                         if (mask)
1384                                 mask = ~((1UL << __fls(mask)) - 1);
1385                         else
1386                                 mask = ~0UL;
1387                         qfq_move_groups(q, mask, EB, ER);
1388                         qfq_move_groups(q, mask, IB, IR);
1389                 }
1390                 __clear_bit(grp->index, &q->bitmaps[ER]);
1391         } else if (hlist_empty(&grp->slots[grp->front])) {
1392                 agg = qfq_slot_scan(grp);
1393                 roundedS = qfq_round_down(agg->S, grp->slot_shift);
1394                 if (grp->S != roundedS) {
1395                         __clear_bit(grp->index, &q->bitmaps[ER]);
1396                         __clear_bit(grp->index, &q->bitmaps[IR]);
1397                         __clear_bit(grp->index, &q->bitmaps[EB]);
1398                         __clear_bit(grp->index, &q->bitmaps[IB]);
1399                         grp->S = roundedS;
1400                         grp->F = roundedS + (2ULL << grp->slot_shift);
1401                         s = qfq_calc_state(q, grp);
1402                         __set_bit(grp->index, &q->bitmaps[s]);
1403                 }
1404         }
1405 }
1406
1407 static void qfq_qlen_notify(struct Qdisc *sch, unsigned long arg)
1408 {
1409         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
1410         struct qfq_class *cl = (struct qfq_class *)arg;
1411
1412         qfq_deactivate_class(q, cl);
1413 }
1414
1415 static int qfq_init_qdisc(struct Qdisc *sch, struct nlattr *opt)
1416 {
1417         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
1418         struct qfq_group *grp;
1419         int i, j, err;
1420         u32 max_cl_shift, maxbudg_shift, max_classes;
1421
1422         err = tcf_block_get(&q->block, &q->filter_list);
1423         if (err)
1424                 return err;
1425
1426         err = qdisc_class_hash_init(&q->clhash);
1427         if (err < 0)
1428                 return err;
1429
1430         if (qdisc_dev(sch)->tx_queue_len + 1 > QFQ_MAX_AGG_CLASSES)
1431                 max_classes = QFQ_MAX_AGG_CLASSES;
1432         else
1433                 max_classes = qdisc_dev(sch)->tx_queue_len + 1;
1434         /* max_cl_shift = floor(log_2(max_classes)) */
1435         max_cl_shift = __fls(max_classes);
1436         q->max_agg_classes = 1<<max_cl_shift;
1437
1438         /* maxbudg_shift = log2(max_len * max_classes_per_agg) */
1439         maxbudg_shift = QFQ_MTU_SHIFT + max_cl_shift;
1440         q->min_slot_shift = FRAC_BITS + maxbudg_shift - QFQ_MAX_INDEX;
1441
1442         for (i = 0; i <= QFQ_MAX_INDEX; i++) {
1443                 grp = &q->groups[i];
1444                 grp->index = i;
1445                 grp->slot_shift = q->min_slot_shift + i;
1446                 for (j = 0; j < QFQ_MAX_SLOTS; j++)
1447                         INIT_HLIST_HEAD(&grp->slots[j]);
1448         }
1449
1450         INIT_HLIST_HEAD(&q->nonfull_aggs);
1451
1452         return 0;
1453 }
1454
1455 static void qfq_reset_qdisc(struct Qdisc *sch)
1456 {
1457         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
1458         struct qfq_class *cl;
1459         unsigned int i;
1460
1461         for (i = 0; i < q->clhash.hashsize; i++) {
1462                 hlist_for_each_entry(cl, &q->clhash.hash[i], common.hnode) {
1463                         if (cl->qdisc->q.qlen > 0)
1464                                 qfq_deactivate_class(q, cl);
1465
1466                         qdisc_reset(cl->qdisc);
1467                 }
1468         }
1469         sch->qstats.backlog = 0;
1470         sch->q.qlen = 0;
1471 }
1472
1473 static void qfq_destroy_qdisc(struct Qdisc *sch)
1474 {
1475         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
1476         struct qfq_class *cl;
1477         struct hlist_node *next;
1478         unsigned int i;
1479
1480         tcf_block_put(q->block);
1481
1482         for (i = 0; i < q->clhash.hashsize; i++) {
1483                 hlist_for_each_entry_safe(cl, next, &q->clhash.hash[i],
1484                                           common.hnode) {
1485                         qfq_destroy_class(sch, cl);
1486                 }
1487         }
1488         qdisc_class_hash_destroy(&q->clhash);
1489 }
1490
1491 static const struct Qdisc_class_ops qfq_class_ops = {
1492         .change         = qfq_change_class,
1493         .delete         = qfq_delete_class,
1494         .find           = qfq_search_class,
1495         .tcf_block      = qfq_tcf_block,
1496         .bind_tcf       = qfq_bind_tcf,
1497         .unbind_tcf     = qfq_unbind_tcf,
1498         .graft          = qfq_graft_class,
1499         .leaf           = qfq_class_leaf,
1500         .qlen_notify    = qfq_qlen_notify,
1501         .dump           = qfq_dump_class,
1502         .dump_stats     = qfq_dump_class_stats,
1503         .walk           = qfq_walk,
1504 };
1505
1506 static struct Qdisc_ops qfq_qdisc_ops __read_mostly = {
1507         .cl_ops         = &qfq_class_ops,
1508         .id             = "qfq",
1509         .priv_size      = sizeof(struct qfq_sched),
1510         .enqueue        = qfq_enqueue,
1511         .dequeue        = qfq_dequeue,
1512         .peek           = qdisc_peek_dequeued,
1513         .init           = qfq_init_qdisc,
1514         .reset          = qfq_reset_qdisc,
1515         .destroy        = qfq_destroy_qdisc,
1516         .owner          = THIS_MODULE,
1517 };
1518
1519 static int __init qfq_init(void)
1520 {
1521         return register_qdisc(&qfq_qdisc_ops);
1522 }
1523
1524 static void __exit qfq_exit(void)
1525 {
1526         unregister_qdisc(&qfq_qdisc_ops);
1527 }
1528
1529 module_init(qfq_init);
1530 module_exit(qfq_exit);
1531 MODULE_LICENSE("GPL");