Merge tag 'watchdog-for-linus-v4.11-2' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel...
[sfrench/cifs-2.6.git] / net / sunrpc / xprtrdma / frwr_ops.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2015 Oracle.  All rights reserved.
3  * Copyright (c) 2003-2007 Network Appliance, Inc. All rights reserved.
4  */
5
6 /* Lightweight memory registration using Fast Registration Work
7  * Requests (FRWR). Also referred to sometimes as FRMR mode.
8  *
9  * FRWR features ordered asynchronous registration and deregistration
10  * of arbitrarily sized memory regions. This is the fastest and safest
11  * but most complex memory registration mode.
12  */
13
14 /* Normal operation
15  *
16  * A Memory Region is prepared for RDMA READ or WRITE using a FAST_REG
17  * Work Request (frmr_op_map). When the RDMA operation is finished, this
18  * Memory Region is invalidated using a LOCAL_INV Work Request
19  * (frmr_op_unmap).
20  *
21  * Typically these Work Requests are not signaled, and neither are RDMA
22  * SEND Work Requests (with the exception of signaling occasionally to
23  * prevent provider work queue overflows). This greatly reduces HCA
24  * interrupt workload.
25  *
26  * As an optimization, frwr_op_unmap marks MRs INVALID before the
27  * LOCAL_INV WR is posted. If posting succeeds, the MR is placed on
28  * rb_mws immediately so that no work (like managing a linked list
29  * under a spinlock) is needed in the completion upcall.
30  *
31  * But this means that frwr_op_map() can occasionally encounter an MR
32  * that is INVALID but the LOCAL_INV WR has not completed. Work Queue
33  * ordering prevents a subsequent FAST_REG WR from executing against
34  * that MR while it is still being invalidated.
35  */
36
37 /* Transport recovery
38  *
39  * ->op_map and the transport connect worker cannot run at the same
40  * time, but ->op_unmap can fire while the transport connect worker
41  * is running. Thus MR recovery is handled in ->op_map, to guarantee
42  * that recovered MRs are owned by a sending RPC, and not one where
43  * ->op_unmap could fire at the same time transport reconnect is
44  * being done.
45  *
46  * When the underlying transport disconnects, MRs are left in one of
47  * four states:
48  *
49  * INVALID:     The MR was not in use before the QP entered ERROR state.
50  *
51  * VALID:       The MR was registered before the QP entered ERROR state.
52  *
53  * FLUSHED_FR:  The MR was being registered when the QP entered ERROR
54  *              state, and the pending WR was flushed.
55  *
56  * FLUSHED_LI:  The MR was being invalidated when the QP entered ERROR
57  *              state, and the pending WR was flushed.
58  *
59  * When frwr_op_map encounters FLUSHED and VALID MRs, they are recovered
60  * with ib_dereg_mr and then are re-initialized. Because MR recovery
61  * allocates fresh resources, it is deferred to a workqueue, and the
62  * recovered MRs are placed back on the rb_mws list when recovery is
63  * complete. frwr_op_map allocates another MR for the current RPC while
64  * the broken MR is reset.
65  *
66  * To ensure that frwr_op_map doesn't encounter an MR that is marked
67  * INVALID but that is about to be flushed due to a previous transport
68  * disconnect, the transport connect worker attempts to drain all
69  * pending send queue WRs before the transport is reconnected.
70  */
71
72 #include <linux/sunrpc/rpc_rdma.h>
73
74 #include "xprt_rdma.h"
75
76 #if IS_ENABLED(CONFIG_SUNRPC_DEBUG)
77 # define RPCDBG_FACILITY        RPCDBG_TRANS
78 #endif
79
80 bool
81 frwr_is_supported(struct rpcrdma_ia *ia)
82 {
83         struct ib_device_attr *attrs = &ia->ri_device->attrs;
84
85         if (!(attrs->device_cap_flags & IB_DEVICE_MEM_MGT_EXTENSIONS))
86                 goto out_not_supported;
87         if (attrs->max_fast_reg_page_list_len == 0)
88                 goto out_not_supported;
89         return true;
90
91 out_not_supported:
92         pr_info("rpcrdma: 'frwr' mode is not supported by device %s\n",
93                 ia->ri_device->name);
94         return false;
95 }
96
97 static int
98 frwr_op_init_mr(struct rpcrdma_ia *ia, struct rpcrdma_mw *r)
99 {
100         unsigned int depth = ia->ri_max_frmr_depth;
101         struct rpcrdma_frmr *f = &r->frmr;
102         int rc;
103
104         f->fr_mr = ib_alloc_mr(ia->ri_pd, ia->ri_mrtype, depth);
105         if (IS_ERR(f->fr_mr))
106                 goto out_mr_err;
107
108         r->mw_sg = kcalloc(depth, sizeof(*r->mw_sg), GFP_KERNEL);
109         if (!r->mw_sg)
110                 goto out_list_err;
111
112         sg_init_table(r->mw_sg, depth);
113         init_completion(&f->fr_linv_done);
114         return 0;
115
116 out_mr_err:
117         rc = PTR_ERR(f->fr_mr);
118         dprintk("RPC:       %s: ib_alloc_mr status %i\n",
119                 __func__, rc);
120         return rc;
121
122 out_list_err:
123         rc = -ENOMEM;
124         dprintk("RPC:       %s: sg allocation failure\n",
125                 __func__);
126         ib_dereg_mr(f->fr_mr);
127         return rc;
128 }
129
130 static void
131 frwr_op_release_mr(struct rpcrdma_mw *r)
132 {
133         int rc;
134
135         /* Ensure MW is not on any rl_registered list */
136         if (!list_empty(&r->mw_list))
137                 list_del(&r->mw_list);
138
139         rc = ib_dereg_mr(r->frmr.fr_mr);
140         if (rc)
141                 pr_err("rpcrdma: final ib_dereg_mr for %p returned %i\n",
142                        r, rc);
143         kfree(r->mw_sg);
144         kfree(r);
145 }
146
147 static int
148 __frwr_reset_mr(struct rpcrdma_ia *ia, struct rpcrdma_mw *r)
149 {
150         struct rpcrdma_frmr *f = &r->frmr;
151         int rc;
152
153         rc = ib_dereg_mr(f->fr_mr);
154         if (rc) {
155                 pr_warn("rpcrdma: ib_dereg_mr status %d, frwr %p orphaned\n",
156                         rc, r);
157                 return rc;
158         }
159
160         f->fr_mr = ib_alloc_mr(ia->ri_pd, ia->ri_mrtype,
161                                ia->ri_max_frmr_depth);
162         if (IS_ERR(f->fr_mr)) {
163                 pr_warn("rpcrdma: ib_alloc_mr status %ld, frwr %p orphaned\n",
164                         PTR_ERR(f->fr_mr), r);
165                 return PTR_ERR(f->fr_mr);
166         }
167
168         dprintk("RPC:       %s: recovered FRMR %p\n", __func__, f);
169         f->fr_state = FRMR_IS_INVALID;
170         return 0;
171 }
172
173 /* Reset of a single FRMR. Generate a fresh rkey by replacing the MR.
174  */
175 static void
176 frwr_op_recover_mr(struct rpcrdma_mw *mw)
177 {
178         enum rpcrdma_frmr_state state = mw->frmr.fr_state;
179         struct rpcrdma_xprt *r_xprt = mw->mw_xprt;
180         struct rpcrdma_ia *ia = &r_xprt->rx_ia;
181         int rc;
182
183         rc = __frwr_reset_mr(ia, mw);
184         if (state != FRMR_FLUSHED_LI)
185                 ib_dma_unmap_sg(ia->ri_device,
186                                 mw->mw_sg, mw->mw_nents, mw->mw_dir);
187         if (rc)
188                 goto out_release;
189
190         rpcrdma_put_mw(r_xprt, mw);
191         r_xprt->rx_stats.mrs_recovered++;
192         return;
193
194 out_release:
195         pr_err("rpcrdma: FRMR reset failed %d, %p release\n", rc, mw);
196         r_xprt->rx_stats.mrs_orphaned++;
197
198         spin_lock(&r_xprt->rx_buf.rb_mwlock);
199         list_del(&mw->mw_all);
200         spin_unlock(&r_xprt->rx_buf.rb_mwlock);
201
202         frwr_op_release_mr(mw);
203 }
204
205 static int
206 frwr_op_open(struct rpcrdma_ia *ia, struct rpcrdma_ep *ep,
207              struct rpcrdma_create_data_internal *cdata)
208 {
209         struct ib_device_attr *attrs = &ia->ri_device->attrs;
210         int depth, delta;
211
212         ia->ri_mrtype = IB_MR_TYPE_MEM_REG;
213         if (attrs->device_cap_flags & IB_DEVICE_SG_GAPS_REG)
214                 ia->ri_mrtype = IB_MR_TYPE_SG_GAPS;
215
216         ia->ri_max_frmr_depth =
217                         min_t(unsigned int, RPCRDMA_MAX_DATA_SEGS,
218                               attrs->max_fast_reg_page_list_len);
219         dprintk("RPC:       %s: device's max FR page list len = %u\n",
220                 __func__, ia->ri_max_frmr_depth);
221
222         /* Add room for frmr register and invalidate WRs.
223          * 1. FRMR reg WR for head
224          * 2. FRMR invalidate WR for head
225          * 3. N FRMR reg WRs for pagelist
226          * 4. N FRMR invalidate WRs for pagelist
227          * 5. FRMR reg WR for tail
228          * 6. FRMR invalidate WR for tail
229          * 7. The RDMA_SEND WR
230          */
231         depth = 7;
232
233         /* Calculate N if the device max FRMR depth is smaller than
234          * RPCRDMA_MAX_DATA_SEGS.
235          */
236         if (ia->ri_max_frmr_depth < RPCRDMA_MAX_DATA_SEGS) {
237                 delta = RPCRDMA_MAX_DATA_SEGS - ia->ri_max_frmr_depth;
238                 do {
239                         depth += 2; /* FRMR reg + invalidate */
240                         delta -= ia->ri_max_frmr_depth;
241                 } while (delta > 0);
242         }
243
244         ep->rep_attr.cap.max_send_wr *= depth;
245         if (ep->rep_attr.cap.max_send_wr > attrs->max_qp_wr) {
246                 cdata->max_requests = attrs->max_qp_wr / depth;
247                 if (!cdata->max_requests)
248                         return -EINVAL;
249                 ep->rep_attr.cap.max_send_wr = cdata->max_requests *
250                                                depth;
251         }
252
253         ia->ri_max_segs = max_t(unsigned int, 1, RPCRDMA_MAX_DATA_SEGS /
254                                 ia->ri_max_frmr_depth);
255         return 0;
256 }
257
258 /* FRWR mode conveys a list of pages per chunk segment. The
259  * maximum length of that list is the FRWR page list depth.
260  */
261 static size_t
262 frwr_op_maxpages(struct rpcrdma_xprt *r_xprt)
263 {
264         struct rpcrdma_ia *ia = &r_xprt->rx_ia;
265
266         return min_t(unsigned int, RPCRDMA_MAX_DATA_SEGS,
267                      RPCRDMA_MAX_HDR_SEGS * ia->ri_max_frmr_depth);
268 }
269
270 static void
271 __frwr_sendcompletion_flush(struct ib_wc *wc, const char *wr)
272 {
273         if (wc->status != IB_WC_WR_FLUSH_ERR)
274                 pr_err("rpcrdma: %s: %s (%u/0x%x)\n",
275                        wr, ib_wc_status_msg(wc->status),
276                        wc->status, wc->vendor_err);
277 }
278
279 /**
280  * frwr_wc_fastreg - Invoked by RDMA provider for each polled FastReg WC
281  * @cq: completion queue (ignored)
282  * @wc: completed WR
283  *
284  */
285 static void
286 frwr_wc_fastreg(struct ib_cq *cq, struct ib_wc *wc)
287 {
288         struct rpcrdma_frmr *frmr;
289         struct ib_cqe *cqe;
290
291         /* WARNING: Only wr_cqe and status are reliable at this point */
292         if (wc->status != IB_WC_SUCCESS) {
293                 cqe = wc->wr_cqe;
294                 frmr = container_of(cqe, struct rpcrdma_frmr, fr_cqe);
295                 frmr->fr_state = FRMR_FLUSHED_FR;
296                 __frwr_sendcompletion_flush(wc, "fastreg");
297         }
298 }
299
300 /**
301  * frwr_wc_localinv - Invoked by RDMA provider for each polled LocalInv WC
302  * @cq: completion queue (ignored)
303  * @wc: completed WR
304  *
305  */
306 static void
307 frwr_wc_localinv(struct ib_cq *cq, struct ib_wc *wc)
308 {
309         struct rpcrdma_frmr *frmr;
310         struct ib_cqe *cqe;
311
312         /* WARNING: Only wr_cqe and status are reliable at this point */
313         if (wc->status != IB_WC_SUCCESS) {
314                 cqe = wc->wr_cqe;
315                 frmr = container_of(cqe, struct rpcrdma_frmr, fr_cqe);
316                 frmr->fr_state = FRMR_FLUSHED_LI;
317                 __frwr_sendcompletion_flush(wc, "localinv");
318         }
319 }
320
321 /**
322  * frwr_wc_localinv - Invoked by RDMA provider for each polled LocalInv WC
323  * @cq: completion queue (ignored)
324  * @wc: completed WR
325  *
326  * Awaken anyone waiting for an MR to finish being fenced.
327  */
328 static void
329 frwr_wc_localinv_wake(struct ib_cq *cq, struct ib_wc *wc)
330 {
331         struct rpcrdma_frmr *frmr;
332         struct ib_cqe *cqe;
333
334         /* WARNING: Only wr_cqe and status are reliable at this point */
335         cqe = wc->wr_cqe;
336         frmr = container_of(cqe, struct rpcrdma_frmr, fr_cqe);
337         if (wc->status != IB_WC_SUCCESS) {
338                 frmr->fr_state = FRMR_FLUSHED_LI;
339                 __frwr_sendcompletion_flush(wc, "localinv");
340         }
341         complete(&frmr->fr_linv_done);
342 }
343
344 /* Post a REG_MR Work Request to register a memory region
345  * for remote access via RDMA READ or RDMA WRITE.
346  */
347 static int
348 frwr_op_map(struct rpcrdma_xprt *r_xprt, struct rpcrdma_mr_seg *seg,
349             int nsegs, bool writing, struct rpcrdma_mw **out)
350 {
351         struct rpcrdma_ia *ia = &r_xprt->rx_ia;
352         bool holes_ok = ia->ri_mrtype == IB_MR_TYPE_SG_GAPS;
353         struct rpcrdma_mw *mw;
354         struct rpcrdma_frmr *frmr;
355         struct ib_mr *mr;
356         struct ib_reg_wr *reg_wr;
357         struct ib_send_wr *bad_wr;
358         int rc, i, n, dma_nents;
359         u8 key;
360
361         mw = NULL;
362         do {
363                 if (mw)
364                         rpcrdma_defer_mr_recovery(mw);
365                 mw = rpcrdma_get_mw(r_xprt);
366                 if (!mw)
367                         return -ENOBUFS;
368         } while (mw->frmr.fr_state != FRMR_IS_INVALID);
369         frmr = &mw->frmr;
370         frmr->fr_state = FRMR_IS_VALID;
371         mr = frmr->fr_mr;
372         reg_wr = &frmr->fr_regwr;
373
374         if (nsegs > ia->ri_max_frmr_depth)
375                 nsegs = ia->ri_max_frmr_depth;
376         for (i = 0; i < nsegs;) {
377                 if (seg->mr_page)
378                         sg_set_page(&mw->mw_sg[i],
379                                     seg->mr_page,
380                                     seg->mr_len,
381                                     offset_in_page(seg->mr_offset));
382                 else
383                         sg_set_buf(&mw->mw_sg[i], seg->mr_offset,
384                                    seg->mr_len);
385
386                 ++seg;
387                 ++i;
388                 if (holes_ok)
389                         continue;
390                 if ((i < nsegs && offset_in_page(seg->mr_offset)) ||
391                     offset_in_page((seg-1)->mr_offset + (seg-1)->mr_len))
392                         break;
393         }
394         mw->mw_nents = i;
395         mw->mw_dir = rpcrdma_data_dir(writing);
396         if (i == 0)
397                 goto out_dmamap_err;
398
399         dma_nents = ib_dma_map_sg(ia->ri_device,
400                                   mw->mw_sg, mw->mw_nents, mw->mw_dir);
401         if (!dma_nents)
402                 goto out_dmamap_err;
403
404         n = ib_map_mr_sg(mr, mw->mw_sg, mw->mw_nents, NULL, PAGE_SIZE);
405         if (unlikely(n != mw->mw_nents))
406                 goto out_mapmr_err;
407
408         dprintk("RPC:       %s: Using frmr %p to map %u segments (%u bytes)\n",
409                 __func__, frmr, mw->mw_nents, mr->length);
410
411         key = (u8)(mr->rkey & 0x000000FF);
412         ib_update_fast_reg_key(mr, ++key);
413
414         reg_wr->wr.next = NULL;
415         reg_wr->wr.opcode = IB_WR_REG_MR;
416         frmr->fr_cqe.done = frwr_wc_fastreg;
417         reg_wr->wr.wr_cqe = &frmr->fr_cqe;
418         reg_wr->wr.num_sge = 0;
419         reg_wr->wr.send_flags = 0;
420         reg_wr->mr = mr;
421         reg_wr->key = mr->rkey;
422         reg_wr->access = writing ?
423                          IB_ACCESS_REMOTE_WRITE | IB_ACCESS_LOCAL_WRITE :
424                          IB_ACCESS_REMOTE_READ;
425
426         rpcrdma_set_signaled(&r_xprt->rx_ep, &reg_wr->wr);
427         rc = ib_post_send(ia->ri_id->qp, &reg_wr->wr, &bad_wr);
428         if (rc)
429                 goto out_senderr;
430
431         mw->mw_handle = mr->rkey;
432         mw->mw_length = mr->length;
433         mw->mw_offset = mr->iova;
434
435         *out = mw;
436         return mw->mw_nents;
437
438 out_dmamap_err:
439         pr_err("rpcrdma: failed to dma map sg %p sg_nents %u\n",
440                mw->mw_sg, mw->mw_nents);
441         rpcrdma_defer_mr_recovery(mw);
442         return -EIO;
443
444 out_mapmr_err:
445         pr_err("rpcrdma: failed to map mr %p (%u/%u)\n",
446                frmr->fr_mr, n, mw->mw_nents);
447         rpcrdma_defer_mr_recovery(mw);
448         return -EIO;
449
450 out_senderr:
451         pr_err("rpcrdma: FRMR registration ib_post_send returned %i\n", rc);
452         rpcrdma_defer_mr_recovery(mw);
453         return -ENOTCONN;
454 }
455
456 /* Invalidate all memory regions that were registered for "req".
457  *
458  * Sleeps until it is safe for the host CPU to access the
459  * previously mapped memory regions.
460  *
461  * Caller ensures that req->rl_registered is not empty.
462  */
463 static void
464 frwr_op_unmap_sync(struct rpcrdma_xprt *r_xprt, struct rpcrdma_req *req)
465 {
466         struct ib_send_wr *first, **prev, *last, *bad_wr;
467         struct rpcrdma_rep *rep = req->rl_reply;
468         struct rpcrdma_ia *ia = &r_xprt->rx_ia;
469         struct rpcrdma_frmr *f;
470         struct rpcrdma_mw *mw;
471         int count, rc;
472
473         dprintk("RPC:       %s: req %p\n", __func__, req);
474
475         /* ORDER: Invalidate all of the req's MRs first
476          *
477          * Chain the LOCAL_INV Work Requests and post them with
478          * a single ib_post_send() call.
479          */
480         f = NULL;
481         count = 0;
482         prev = &first;
483         list_for_each_entry(mw, &req->rl_registered, mw_list) {
484                 mw->frmr.fr_state = FRMR_IS_INVALID;
485
486                 if ((rep->rr_wc_flags & IB_WC_WITH_INVALIDATE) &&
487                     (mw->mw_handle == rep->rr_inv_rkey))
488                         continue;
489
490                 f = &mw->frmr;
491                 dprintk("RPC:       %s: invalidating frmr %p\n",
492                         __func__, f);
493
494                 f->fr_cqe.done = frwr_wc_localinv;
495                 last = &f->fr_invwr;
496                 memset(last, 0, sizeof(*last));
497                 last->wr_cqe = &f->fr_cqe;
498                 last->opcode = IB_WR_LOCAL_INV;
499                 last->ex.invalidate_rkey = mw->mw_handle;
500                 count++;
501
502                 *prev = last;
503                 prev = &last->next;
504         }
505         if (!f)
506                 goto unmap;
507
508         /* Strong send queue ordering guarantees that when the
509          * last WR in the chain completes, all WRs in the chain
510          * are complete.
511          */
512         last->send_flags = IB_SEND_SIGNALED;
513         f->fr_cqe.done = frwr_wc_localinv_wake;
514         reinit_completion(&f->fr_linv_done);
515
516         /* Initialize CQ count, since there is always a signaled
517          * WR being posted here.  The new cqcount depends on how
518          * many SQEs are about to be consumed.
519          */
520         rpcrdma_init_cqcount(&r_xprt->rx_ep, count);
521
522         /* Transport disconnect drains the receive CQ before it
523          * replaces the QP. The RPC reply handler won't call us
524          * unless ri_id->qp is a valid pointer.
525          */
526         r_xprt->rx_stats.local_inv_needed++;
527         rc = ib_post_send(ia->ri_id->qp, first, &bad_wr);
528         if (rc)
529                 goto reset_mrs;
530
531         wait_for_completion(&f->fr_linv_done);
532
533         /* ORDER: Now DMA unmap all of the req's MRs, and return
534          * them to the free MW list.
535          */
536 unmap:
537         while (!list_empty(&req->rl_registered)) {
538                 mw = rpcrdma_pop_mw(&req->rl_registered);
539                 dprintk("RPC:       %s: DMA unmapping frmr %p\n",
540                         __func__, &mw->frmr);
541                 ib_dma_unmap_sg(ia->ri_device,
542                                 mw->mw_sg, mw->mw_nents, mw->mw_dir);
543                 rpcrdma_put_mw(r_xprt, mw);
544         }
545         return;
546
547 reset_mrs:
548         pr_err("rpcrdma: FRMR invalidate ib_post_send returned %i\n", rc);
549         rdma_disconnect(ia->ri_id);
550
551         /* Find and reset the MRs in the LOCAL_INV WRs that did not
552          * get posted. This is synchronous, and slow.
553          */
554         list_for_each_entry(mw, &req->rl_registered, mw_list) {
555                 f = &mw->frmr;
556                 if (mw->mw_handle == bad_wr->ex.invalidate_rkey) {
557                         __frwr_reset_mr(ia, mw);
558                         bad_wr = bad_wr->next;
559                 }
560         }
561         goto unmap;
562 }
563
564 /* Use a slow, safe mechanism to invalidate all memory regions
565  * that were registered for "req".
566  */
567 static void
568 frwr_op_unmap_safe(struct rpcrdma_xprt *r_xprt, struct rpcrdma_req *req,
569                    bool sync)
570 {
571         struct rpcrdma_mw *mw;
572
573         while (!list_empty(&req->rl_registered)) {
574                 mw = rpcrdma_pop_mw(&req->rl_registered);
575                 if (sync)
576                         frwr_op_recover_mr(mw);
577                 else
578                         rpcrdma_defer_mr_recovery(mw);
579         }
580 }
581
582 const struct rpcrdma_memreg_ops rpcrdma_frwr_memreg_ops = {
583         .ro_map                         = frwr_op_map,
584         .ro_unmap_sync                  = frwr_op_unmap_sync,
585         .ro_unmap_safe                  = frwr_op_unmap_safe,
586         .ro_recover_mr                  = frwr_op_recover_mr,
587         .ro_open                        = frwr_op_open,
588         .ro_maxpages                    = frwr_op_maxpages,
589         .ro_init_mr                     = frwr_op_init_mr,
590         .ro_release_mr                  = frwr_op_release_mr,
591         .ro_displayname                 = "frwr",
592         .ro_send_w_inv_ok               = RPCRDMA_CMP_F_SND_W_INV_OK,
593 };