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