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[linux-2.6-microblaze.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.h>      /* RPC/RDMA protocol */
57 #include <linux/sunrpc/xprtrdma.h>      /* xprt parameters */
58
59 #define RDMA_RESOLVE_TIMEOUT    (5000)  /* 5 seconds */
60 #define RDMA_CONNECT_RETRY_MAX  (2)     /* retries if no listener backlog */
61
62 #define RPCRDMA_BIND_TO         (60U * HZ)
63 #define RPCRDMA_INIT_REEST_TO   (5U * HZ)
64 #define RPCRDMA_MAX_REEST_TO    (30U * HZ)
65 #define RPCRDMA_IDLE_DISC_TO    (5U * 60 * HZ)
66
67 /*
68  * Interface Adapter -- one per transport instance
69  */
70 struct rpcrdma_ia {
71         struct rdma_cm_id       *ri_id;
72         struct ib_pd            *ri_pd;
73         int                     ri_async_rc;
74         unsigned int            ri_max_segs;
75         unsigned int            ri_max_frwr_depth;
76         unsigned int            ri_max_send_sges;
77         bool                    ri_implicit_roundup;
78         enum ib_mr_type         ri_mrtype;
79         unsigned long           ri_flags;
80         struct completion       ri_done;
81         struct completion       ri_remove_done;
82 };
83
84 enum {
85         RPCRDMA_IAF_REMOVING = 0,
86 };
87
88 /*
89  * RDMA Endpoint -- one per transport instance
90  */
91
92 struct rpcrdma_ep {
93         unsigned int            rep_send_count;
94         unsigned int            rep_send_batch;
95         unsigned int            rep_max_inline_send;
96         unsigned int            rep_max_inline_recv;
97         int                     rep_connected;
98         struct ib_qp_init_attr  rep_attr;
99         wait_queue_head_t       rep_connect_wait;
100         struct rpcrdma_connect_private  rep_cm_private;
101         struct rdma_conn_param  rep_remote_cma;
102         unsigned int            rep_max_requests;       /* set by /proc */
103         unsigned int            rep_inline_send;        /* negotiated */
104         unsigned int            rep_inline_recv;        /* negotiated */
105         int                     rep_receive_count;
106 };
107
108 /* Pre-allocate extra Work Requests for handling backward receives
109  * and sends. This is a fixed value because the Work Queues are
110  * allocated when the forward channel is set up, long before the
111  * backchannel is provisioned. This value is two times
112  * NFS4_DEF_CB_SLOT_TABLE_SIZE.
113  */
114 #if defined(CONFIG_SUNRPC_BACKCHANNEL)
115 #define RPCRDMA_BACKWARD_WRS (32)
116 #else
117 #define RPCRDMA_BACKWARD_WRS (0)
118 #endif
119
120 /* Registered buffer -- registered kmalloc'd memory for RDMA SEND/RECV
121  */
122
123 struct rpcrdma_regbuf {
124         struct ib_sge           rg_iov;
125         struct ib_device        *rg_device;
126         enum dma_data_direction rg_direction;
127         void                    *rg_data;
128 };
129
130 static inline u64 rdmab_addr(struct rpcrdma_regbuf *rb)
131 {
132         return rb->rg_iov.addr;
133 }
134
135 static inline u32 rdmab_length(struct rpcrdma_regbuf *rb)
136 {
137         return rb->rg_iov.length;
138 }
139
140 static inline u32 rdmab_lkey(struct rpcrdma_regbuf *rb)
141 {
142         return rb->rg_iov.lkey;
143 }
144
145 static inline struct ib_device *rdmab_device(struct rpcrdma_regbuf *rb)
146 {
147         return rb->rg_device;
148 }
149
150 static inline void *rdmab_data(const struct rpcrdma_regbuf *rb)
151 {
152         return rb->rg_data;
153 }
154
155 #define RPCRDMA_DEF_GFP         (GFP_NOIO | __GFP_NOWARN)
156
157 /* To ensure a transport can always make forward progress,
158  * the number of RDMA segments allowed in header chunk lists
159  * is capped at 16. This prevents less-capable devices from
160  * overrunning the Send buffer while building chunk lists.
161  *
162  * Elements of the Read list take up more room than the
163  * Write list or Reply chunk. 16 read segments means the
164  * chunk lists cannot consume more than
165  *
166  * ((16 + 2) * read segment size) + 1 XDR words,
167  *
168  * or about 400 bytes. The fixed part of the header is
169  * another 24 bytes. Thus when the inline threshold is
170  * 1024 bytes, at least 600 bytes are available for RPC
171  * message bodies.
172  */
173 enum {
174         RPCRDMA_MAX_HDR_SEGS = 16,
175 };
176
177 /*
178  * struct rpcrdma_rep -- this structure encapsulates state required
179  * to receive and complete an RPC Reply, asychronously. It needs
180  * several pieces of state:
181  *
182  *   o receive buffer and ib_sge (donated to provider)
183  *   o status of receive (success or not, length, inv rkey)
184  *   o bookkeeping state to get run by reply handler (XDR stream)
185  *
186  * These structures are allocated during transport initialization.
187  * N of these are associated with a transport instance, managed by
188  * struct rpcrdma_buffer. N is the max number of outstanding RPCs.
189  */
190
191 struct rpcrdma_rep {
192         struct ib_cqe           rr_cqe;
193         __be32                  rr_xid;
194         __be32                  rr_vers;
195         __be32                  rr_proc;
196         int                     rr_wc_flags;
197         u32                     rr_inv_rkey;
198         bool                    rr_temp;
199         struct rpcrdma_regbuf   *rr_rdmabuf;
200         struct rpcrdma_xprt     *rr_rxprt;
201         struct rpc_rqst         *rr_rqst;
202         struct xdr_buf          rr_hdrbuf;
203         struct xdr_stream       rr_stream;
204         struct llist_node       rr_node;
205         struct ib_recv_wr       rr_recv_wr;
206         struct list_head        rr_all;
207 };
208
209 /* To reduce the rate at which a transport invokes ib_post_recv
210  * (and thus the hardware doorbell rate), xprtrdma posts Receive
211  * WRs in batches.
212  *
213  * Setting this to zero disables Receive post batching.
214  */
215 enum {
216         RPCRDMA_MAX_RECV_BATCH = 7,
217 };
218
219 /* struct rpcrdma_sendctx - DMA mapped SGEs to unmap after Send completes
220  */
221 struct rpcrdma_req;
222 struct rpcrdma_sendctx {
223         struct ib_cqe           sc_cqe;
224         struct rpcrdma_req      *sc_req;
225         unsigned int            sc_unmap_count;
226         struct ib_sge           sc_sges[];
227 };
228
229 /*
230  * struct rpcrdma_mr - external memory region metadata
231  *
232  * An external memory region is any buffer or page that is registered
233  * on the fly (ie, not pre-registered).
234  */
235 struct rpcrdma_frwr {
236         struct ib_mr                    *fr_mr;
237         struct ib_cqe                   fr_cqe;
238         struct completion               fr_linv_done;
239         union {
240                 struct ib_reg_wr        fr_regwr;
241                 struct ib_send_wr       fr_invwr;
242         };
243 };
244
245 struct rpcrdma_req;
246 struct rpcrdma_mr {
247         struct list_head        mr_list;
248         struct rpcrdma_req      *mr_req;
249         struct scatterlist      *mr_sg;
250         int                     mr_nents;
251         enum dma_data_direction mr_dir;
252         struct rpcrdma_frwr     frwr;
253         struct rpcrdma_xprt     *mr_xprt;
254         u32                     mr_handle;
255         u32                     mr_length;
256         u64                     mr_offset;
257         struct list_head        mr_all;
258 };
259
260 /*
261  * struct rpcrdma_req -- structure central to the request/reply sequence.
262  *
263  * N of these are associated with a transport instance, and stored in
264  * struct rpcrdma_buffer. N is the max number of outstanding requests.
265  *
266  * It includes pre-registered buffer memory for send AND recv.
267  * The recv buffer, however, is not owned by this structure, and
268  * is "donated" to the hardware when a recv is posted. When a
269  * reply is handled, the recv buffer used is given back to the
270  * struct rpcrdma_req associated with the request.
271  *
272  * In addition to the basic memory, this structure includes an array
273  * of iovs for send operations. The reason is that the iovs passed to
274  * ib_post_{send,recv} must not be modified until the work request
275  * completes.
276  */
277
278 /* Maximum number of page-sized "segments" per chunk list to be
279  * registered or invalidated. Must handle a Reply chunk:
280  */
281 enum {
282         RPCRDMA_MAX_IOV_SEGS    = 3,
283         RPCRDMA_MAX_DATA_SEGS   = ((1 * 1024 * 1024) / PAGE_SIZE) + 1,
284         RPCRDMA_MAX_SEGS        = RPCRDMA_MAX_DATA_SEGS +
285                                   RPCRDMA_MAX_IOV_SEGS,
286 };
287
288 struct rpcrdma_mr_seg {         /* chunk descriptors */
289         u32             mr_len;         /* length of chunk or segment */
290         struct page     *mr_page;       /* owning page, if any */
291         char            *mr_offset;     /* kva if no page, else offset */
292 };
293
294 /* The Send SGE array is provisioned to send a maximum size
295  * inline request:
296  * - RPC-over-RDMA header
297  * - xdr_buf head iovec
298  * - RPCRDMA_MAX_INLINE bytes, in pages
299  * - xdr_buf tail iovec
300  *
301  * The actual number of array elements consumed by each RPC
302  * depends on the device's max_sge limit.
303  */
304 enum {
305         RPCRDMA_MIN_SEND_SGES = 3,
306         RPCRDMA_MAX_PAGE_SGES = RPCRDMA_MAX_INLINE >> PAGE_SHIFT,
307         RPCRDMA_MAX_SEND_SGES = 1 + 1 + RPCRDMA_MAX_PAGE_SGES + 1,
308 };
309
310 struct rpcrdma_buffer;
311 struct rpcrdma_req {
312         struct list_head        rl_list;
313         struct rpc_rqst         rl_slot;
314         struct rpcrdma_rep      *rl_reply;
315         struct xdr_stream       rl_stream;
316         struct xdr_buf          rl_hdrbuf;
317         struct ib_send_wr       rl_wr;
318         struct rpcrdma_sendctx  *rl_sendctx;
319         struct rpcrdma_regbuf   *rl_rdmabuf;    /* xprt header */
320         struct rpcrdma_regbuf   *rl_sendbuf;    /* rq_snd_buf */
321         struct rpcrdma_regbuf   *rl_recvbuf;    /* rq_rcv_buf */
322
323         struct list_head        rl_all;
324         struct kref             rl_kref;
325
326         struct list_head        rl_free_mrs;
327         struct list_head        rl_registered;
328         struct rpcrdma_mr_seg   rl_segments[RPCRDMA_MAX_SEGS];
329 };
330
331 static inline struct rpcrdma_req *
332 rpcr_to_rdmar(const struct rpc_rqst *rqst)
333 {
334         return container_of(rqst, struct rpcrdma_req, rl_slot);
335 }
336
337 static inline void
338 rpcrdma_mr_push(struct rpcrdma_mr *mr, struct list_head *list)
339 {
340         list_add(&mr->mr_list, list);
341 }
342
343 static inline struct rpcrdma_mr *
344 rpcrdma_mr_pop(struct list_head *list)
345 {
346         struct rpcrdma_mr *mr;
347
348         mr = list_first_entry_or_null(list, struct rpcrdma_mr, mr_list);
349         if (mr)
350                 list_del_init(&mr->mr_list);
351         return mr;
352 }
353
354 /*
355  * struct rpcrdma_buffer -- holds list/queue of pre-registered memory for
356  * inline requests/replies, and client/server credits.
357  *
358  * One of these is associated with a transport instance
359  */
360 struct rpcrdma_buffer {
361         spinlock_t              rb_lock;
362         struct list_head        rb_send_bufs;
363         struct list_head        rb_mrs;
364
365         unsigned long           rb_sc_head;
366         unsigned long           rb_sc_tail;
367         unsigned long           rb_sc_last;
368         struct rpcrdma_sendctx  **rb_sc_ctxs;
369
370         struct list_head        rb_allreqs;
371         struct list_head        rb_all_mrs;
372         struct list_head        rb_all_reps;
373
374         struct llist_head       rb_free_reps;
375
376         u32                     rb_max_requests;
377         u32                     rb_credits;     /* most recent credit grant */
378
379         u32                     rb_bc_srv_max_requests;
380         u32                     rb_bc_max_requests;
381
382         struct work_struct      rb_refresh_worker;
383 };
384
385 /*
386  * Statistics for RPCRDMA
387  */
388 struct rpcrdma_stats {
389         /* accessed when sending a call */
390         unsigned long           read_chunk_count;
391         unsigned long           write_chunk_count;
392         unsigned long           reply_chunk_count;
393         unsigned long long      total_rdma_request;
394
395         /* rarely accessed error counters */
396         unsigned long long      pullup_copy_count;
397         unsigned long           hardway_register_count;
398         unsigned long           failed_marshal_count;
399         unsigned long           bad_reply_count;
400         unsigned long           mrs_recycled;
401         unsigned long           mrs_orphaned;
402         unsigned long           mrs_allocated;
403         unsigned long           empty_sendctx_q;
404
405         /* accessed when receiving a reply */
406         unsigned long long      total_rdma_reply;
407         unsigned long long      fixup_copy_count;
408         unsigned long           reply_waits_for_send;
409         unsigned long           local_inv_needed;
410         unsigned long           nomsg_call_count;
411         unsigned long           bcall_count;
412 };
413
414 /*
415  * RPCRDMA transport -- encapsulates the structures above for
416  * integration with RPC.
417  *
418  * The contained structures are embedded, not pointers,
419  * for convenience. This structure need not be visible externally.
420  *
421  * It is allocated and initialized during mount, and released
422  * during unmount.
423  */
424 struct rpcrdma_xprt {
425         struct rpc_xprt         rx_xprt;
426         struct rpcrdma_ia       rx_ia;
427         struct rpcrdma_ep       rx_ep;
428         struct rpcrdma_buffer   rx_buf;
429         struct delayed_work     rx_connect_worker;
430         struct rpc_timeout      rx_timeout;
431         struct rpcrdma_stats    rx_stats;
432 };
433
434 #define rpcx_to_rdmax(x) container_of(x, struct rpcrdma_xprt, rx_xprt)
435
436 static inline const char *
437 rpcrdma_addrstr(const struct rpcrdma_xprt *r_xprt)
438 {
439         return r_xprt->rx_xprt.address_strings[RPC_DISPLAY_ADDR];
440 }
441
442 static inline const char *
443 rpcrdma_portstr(const struct rpcrdma_xprt *r_xprt)
444 {
445         return r_xprt->rx_xprt.address_strings[RPC_DISPLAY_PORT];
446 }
447
448 /* Setting this to 0 ensures interoperability with early servers.
449  * Setting this to 1 enhances certain unaligned read/write performance.
450  * Default is 0, see sysctl entry and rpc_rdma.c rpcrdma_convert_iovs() */
451 extern int xprt_rdma_pad_optimize;
452
453 /* This setting controls the hunt for a supported memory
454  * registration strategy.
455  */
456 extern unsigned int xprt_rdma_memreg_strategy;
457
458 /*
459  * Interface Adapter calls - xprtrdma/verbs.c
460  */
461 int rpcrdma_ia_open(struct rpcrdma_xprt *xprt);
462 void rpcrdma_ia_remove(struct rpcrdma_ia *ia);
463 void rpcrdma_ia_close(struct rpcrdma_ia *);
464
465 /*
466  * Endpoint calls - xprtrdma/verbs.c
467  */
468 int rpcrdma_ep_create(struct rpcrdma_xprt *r_xprt);
469 void rpcrdma_ep_destroy(struct rpcrdma_xprt *r_xprt);
470 int rpcrdma_ep_connect(struct rpcrdma_ep *, struct rpcrdma_ia *);
471 void rpcrdma_ep_disconnect(struct rpcrdma_ep *, struct rpcrdma_ia *);
472
473 int rpcrdma_ep_post(struct rpcrdma_ia *, struct rpcrdma_ep *,
474                                 struct rpcrdma_req *);
475 void rpcrdma_post_recvs(struct rpcrdma_xprt *r_xprt, bool temp);
476
477 /*
478  * Buffer calls - xprtrdma/verbs.c
479  */
480 struct rpcrdma_req *rpcrdma_req_create(struct rpcrdma_xprt *r_xprt, size_t size,
481                                        gfp_t flags);
482 void rpcrdma_req_destroy(struct rpcrdma_req *req);
483 int rpcrdma_buffer_create(struct rpcrdma_xprt *);
484 void rpcrdma_buffer_destroy(struct rpcrdma_buffer *);
485 struct rpcrdma_sendctx *rpcrdma_sendctx_get_locked(struct rpcrdma_xprt *r_xprt);
486
487 struct rpcrdma_mr *rpcrdma_mr_get(struct rpcrdma_xprt *r_xprt);
488 void rpcrdma_mr_put(struct rpcrdma_mr *mr);
489 void rpcrdma_mrs_refresh(struct rpcrdma_xprt *r_xprt);
490
491 struct rpcrdma_req *rpcrdma_buffer_get(struct rpcrdma_buffer *);
492 void rpcrdma_buffer_put(struct rpcrdma_buffer *buffers,
493                         struct rpcrdma_req *req);
494 void rpcrdma_recv_buffer_put(struct rpcrdma_rep *);
495
496 bool rpcrdma_regbuf_realloc(struct rpcrdma_regbuf *rb, size_t size,
497                             gfp_t flags);
498 bool __rpcrdma_regbuf_dma_map(struct rpcrdma_xprt *r_xprt,
499                               struct rpcrdma_regbuf *rb);
500
501 /**
502  * rpcrdma_regbuf_is_mapped - check if buffer is DMA mapped
503  *
504  * Returns true if the buffer is now mapped to rb->rg_device.
505  */
506 static inline bool rpcrdma_regbuf_is_mapped(struct rpcrdma_regbuf *rb)
507 {
508         return rb->rg_device != NULL;
509 }
510
511 /**
512  * rpcrdma_regbuf_dma_map - DMA-map a regbuf
513  * @r_xprt: controlling transport instance
514  * @rb: regbuf to be mapped
515  *
516  * Returns true if the buffer is currently DMA mapped.
517  */
518 static inline bool rpcrdma_regbuf_dma_map(struct rpcrdma_xprt *r_xprt,
519                                           struct rpcrdma_regbuf *rb)
520 {
521         if (likely(rpcrdma_regbuf_is_mapped(rb)))
522                 return true;
523         return __rpcrdma_regbuf_dma_map(r_xprt, rb);
524 }
525
526 /*
527  * Wrappers for chunk registration, shared by read/write chunk code.
528  */
529
530 static inline enum dma_data_direction
531 rpcrdma_data_dir(bool writing)
532 {
533         return writing ? DMA_FROM_DEVICE : DMA_TO_DEVICE;
534 }
535
536 /* Memory registration calls xprtrdma/frwr_ops.c
537  */
538 bool frwr_is_supported(struct ib_device *device);
539 void frwr_reset(struct rpcrdma_req *req);
540 int frwr_open(struct rpcrdma_ia *ia, struct rpcrdma_ep *ep);
541 int frwr_init_mr(struct rpcrdma_ia *ia, struct rpcrdma_mr *mr);
542 void frwr_release_mr(struct rpcrdma_mr *mr);
543 size_t frwr_maxpages(struct rpcrdma_xprt *r_xprt);
544 struct rpcrdma_mr_seg *frwr_map(struct rpcrdma_xprt *r_xprt,
545                                 struct rpcrdma_mr_seg *seg,
546                                 int nsegs, bool writing, __be32 xid,
547                                 struct rpcrdma_mr *mr);
548 int frwr_send(struct rpcrdma_ia *ia, struct rpcrdma_req *req);
549 void frwr_reminv(struct rpcrdma_rep *rep, struct list_head *mrs);
550 void frwr_unmap_sync(struct rpcrdma_xprt *r_xprt, struct rpcrdma_req *req);
551 void frwr_unmap_async(struct rpcrdma_xprt *r_xprt, struct rpcrdma_req *req);
552
553 /*
554  * RPC/RDMA protocol calls - xprtrdma/rpc_rdma.c
555  */
556
557 enum rpcrdma_chunktype {
558         rpcrdma_noch = 0,
559         rpcrdma_noch_pullup,
560         rpcrdma_noch_mapped,
561         rpcrdma_readch,
562         rpcrdma_areadch,
563         rpcrdma_writech,
564         rpcrdma_replych
565 };
566
567 int rpcrdma_prepare_send_sges(struct rpcrdma_xprt *r_xprt,
568                               struct rpcrdma_req *req, u32 hdrlen,
569                               struct xdr_buf *xdr,
570                               enum rpcrdma_chunktype rtype);
571 void rpcrdma_sendctx_unmap(struct rpcrdma_sendctx *sc);
572 int rpcrdma_marshal_req(struct rpcrdma_xprt *r_xprt, struct rpc_rqst *rqst);
573 void rpcrdma_set_max_header_sizes(struct rpcrdma_xprt *);
574 void rpcrdma_reset_cwnd(struct rpcrdma_xprt *r_xprt);
575 void rpcrdma_complete_rqst(struct rpcrdma_rep *rep);
576 void rpcrdma_reply_handler(struct rpcrdma_rep *rep);
577
578 static inline void rpcrdma_set_xdrlen(struct xdr_buf *xdr, size_t len)
579 {
580         xdr->head[0].iov_len = len;
581         xdr->len = len;
582 }
583
584 /* RPC/RDMA module init - xprtrdma/transport.c
585  */
586 extern unsigned int xprt_rdma_slot_table_entries;
587 extern unsigned int xprt_rdma_max_inline_read;
588 extern unsigned int xprt_rdma_max_inline_write;
589 void xprt_rdma_format_addresses(struct rpc_xprt *xprt, struct sockaddr *sap);
590 void xprt_rdma_free_addresses(struct rpc_xprt *xprt);
591 void xprt_rdma_close(struct rpc_xprt *xprt);
592 void xprt_rdma_print_stats(struct rpc_xprt *xprt, struct seq_file *seq);
593 int xprt_rdma_init(void);
594 void xprt_rdma_cleanup(void);
595
596 /* Backchannel calls - xprtrdma/backchannel.c
597  */
598 #if defined(CONFIG_SUNRPC_BACKCHANNEL)
599 int xprt_rdma_bc_setup(struct rpc_xprt *, unsigned int);
600 size_t xprt_rdma_bc_maxpayload(struct rpc_xprt *);
601 unsigned int xprt_rdma_bc_max_slots(struct rpc_xprt *);
602 int rpcrdma_bc_post_recv(struct rpcrdma_xprt *, unsigned int);
603 void rpcrdma_bc_receive_call(struct rpcrdma_xprt *, struct rpcrdma_rep *);
604 int xprt_rdma_bc_send_reply(struct rpc_rqst *rqst);
605 void xprt_rdma_bc_free_rqst(struct rpc_rqst *);
606 void xprt_rdma_bc_destroy(struct rpc_xprt *, unsigned int);
607 #endif  /* CONFIG_SUNRPC_BACKCHANNEL */
608
609 extern struct xprt_class xprt_rdma_bc;
610
611 #endif                          /* _LINUX_SUNRPC_XPRT_RDMA_H */