xfrm: fix inbound ipv4/udp/esp packets to UDPv6 dualstack sockets
[platform/kernel/linux-starfive.git] / net / sched / sch_qfq.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  * net/sched/sch_qfq.c         Quick Fair Queueing Plus Scheduler.
4  *
5  * Copyright (c) 2009 Fabio Checconi, Luigi Rizzo, and Paolo Valente.
6  * Copyright (c) 2012 Paolo Valente.
7  */
8
9 #include <linux/module.h>
10 #include <linux/init.h>
11 #include <linux/bitops.h>
12 #include <linux/errno.h>
13 #include <linux/netdevice.h>
14 #include <linux/pkt_sched.h>
15 #include <net/sch_generic.h>
16 #include <net/pkt_sched.h>
17 #include <net/pkt_cls.h>
18
19
20 /*  Quick Fair Queueing Plus
21     ========================
22
23     Sources:
24
25     [1] Paolo Valente,
26     "Reducing the Execution Time of Fair-Queueing Schedulers."
27     http://algo.ing.unimo.it/people/paolo/agg-sched/agg-sched.pdf
28
29     Sources for QFQ:
30
31     [2] Fabio Checconi, Luigi Rizzo, and Paolo Valente: "QFQ: Efficient
32     Packet Scheduling with Tight Bandwidth Distribution Guarantees."
33
34     See also:
35     http://retis.sssup.it/~fabio/linux/qfq/
36  */
37
38 /*
39
40   QFQ+ divides classes into aggregates of at most MAX_AGG_CLASSES
41   classes. Each aggregate is timestamped with a virtual start time S
42   and a virtual finish time F, and scheduled according to its
43   timestamps. S and F are computed as a function of a system virtual
44   time function V. The classes within each aggregate are instead
45   scheduled with DRR.
46
47   To speed up operations, QFQ+ divides also aggregates into a limited
48   number of groups. Which group a class belongs to depends on the
49   ratio between the maximum packet length for the class and the weight
50   of the class. Groups have their own S and F. In the end, QFQ+
51   schedules groups, then aggregates within groups, then classes within
52   aggregates. See [1] and [2] for a full description.
53
54   Virtual time computations.
55
56   S, F and V are all computed in fixed point arithmetic with
57   FRAC_BITS decimal bits.
58
59   QFQ_MAX_INDEX is the maximum index allowed for a group. We need
60         one bit per index.
61   QFQ_MAX_WSHIFT is the maximum power of two supported as a weight.
62
63   The layout of the bits is as below:
64
65                    [ MTU_SHIFT ][      FRAC_BITS    ]
66                    [ MAX_INDEX    ][ MIN_SLOT_SHIFT ]
67                                  ^.__grp->index = 0
68                                  *.__grp->slot_shift
69
70   where MIN_SLOT_SHIFT is derived by difference from the others.
71
72   The max group index corresponds to Lmax/w_min, where
73   Lmax=1<<MTU_SHIFT, w_min = 1 .
74   From this, and knowing how many groups (MAX_INDEX) we want,
75   we can derive the shift corresponding to each group.
76
77   Because we often need to compute
78         F = S + len/w_i  and V = V + len/wsum
79   instead of storing w_i store the value
80         inv_w = (1<<FRAC_BITS)/w_i
81   so we can do F = S + len * inv_w * wsum.
82   We use W_TOT in the formulas so we can easily move between
83   static and adaptive weight sum.
84
85   The per-scheduler-instance data contain all the data structures
86   for the scheduler: bitmaps and bucket lists.
87
88  */
89
90 /*
91  * Maximum number of consecutive slots occupied by backlogged classes
92  * inside a group.
93  */
94 #define QFQ_MAX_SLOTS   32
95
96 /*
97  * Shifts used for aggregate<->group mapping.  We allow class weights that are
98  * in the range [1, 2^MAX_WSHIFT], and we try to map each aggregate i to the
99  * group with the smallest index that can support the L_i / r_i configured
100  * for the classes in the aggregate.
101  *
102  * grp->index is the index of the group; and grp->slot_shift
103  * is the shift for the corresponding (scaled) sigma_i.
104  */
105 #define QFQ_MAX_INDEX           24
106 #define QFQ_MAX_WSHIFT          10
107
108 #define QFQ_MAX_WEIGHT          (1<<QFQ_MAX_WSHIFT) /* see qfq_slot_insert */
109 #define QFQ_MAX_WSUM            (64*QFQ_MAX_WEIGHT)
110
111 #define FRAC_BITS               30      /* fixed point arithmetic */
112 #define ONE_FP                  (1UL << FRAC_BITS)
113
114 #define QFQ_MTU_SHIFT           16      /* to support TSO/GSO */
115 #define QFQ_MIN_LMAX            512     /* see qfq_slot_insert */
116
117 #define QFQ_MAX_AGG_CLASSES     8 /* max num classes per aggregate allowed */
118
119 /*
120  * Possible group states.  These values are used as indexes for the bitmaps
121  * array of struct qfq_queue.
122  */
123 enum qfq_state { ER, IR, EB, IB, QFQ_MAX_STATE };
124
125 struct qfq_group;
126
127 struct qfq_aggregate;
128
129 struct qfq_class {
130         struct Qdisc_class_common common;
131
132         unsigned int filter_cnt;
133
134         struct gnet_stats_basic_sync bstats;
135         struct gnet_stats_queue qstats;
136         struct net_rate_estimator __rcu *rate_est;
137         struct Qdisc *qdisc;
138         struct list_head alist;         /* Link for active-classes list. */
139         struct qfq_aggregate *agg;      /* Parent aggregate. */
140         int deficit;                    /* DRR deficit counter. */
141 };
142
143 struct qfq_aggregate {
144         struct hlist_node next; /* Link for the slot list. */
145         u64 S, F;               /* flow timestamps (exact) */
146
147         /* group we belong to. In principle we would need the index,
148          * which is log_2(lmax/weight), but we never reference it
149          * directly, only the group.
150          */
151         struct qfq_group *grp;
152
153         /* these are copied from the flowset. */
154         u32     class_weight; /* Weight of each class in this aggregate. */
155         /* Max pkt size for the classes in this aggregate, DRR quantum. */
156         int     lmax;
157
158         u32     inv_w;      /* ONE_FP/(sum of weights of classes in aggr.). */
159         u32     budgetmax;  /* Max budget for this aggregate. */
160         u32     initial_budget, budget;     /* Initial and current budget. */
161
162         int               num_classes;  /* Number of classes in this aggr. */
163         struct list_head  active;       /* DRR queue of active classes. */
164
165         struct hlist_node nonfull_next; /* See nonfull_aggs in qfq_sched. */
166 };
167
168 struct qfq_group {
169         u64 S, F;                       /* group timestamps (approx). */
170         unsigned int slot_shift;        /* Slot shift. */
171         unsigned int index;             /* Group index. */
172         unsigned int front;             /* Index of the front slot. */
173         unsigned long full_slots;       /* non-empty slots */
174
175         /* Array of RR lists of active aggregates. */
176         struct hlist_head slots[QFQ_MAX_SLOTS];
177 };
178
179 struct qfq_sched {
180         struct tcf_proto __rcu *filter_list;
181         struct tcf_block        *block;
182         struct Qdisc_class_hash clhash;
183
184         u64                     oldV, V;        /* Precise virtual times. */
185         struct qfq_aggregate    *in_serv_agg;   /* Aggregate being served. */
186         u32                     wsum;           /* weight sum */
187         u32                     iwsum;          /* inverse weight sum */
188
189         unsigned long bitmaps[QFQ_MAX_STATE];       /* Group bitmaps. */
190         struct qfq_group groups[QFQ_MAX_INDEX + 1]; /* The groups. */
191         u32 min_slot_shift;     /* Index of the group-0 bit in the bitmaps. */
192
193         u32 max_agg_classes;            /* Max number of classes per aggr. */
194         struct hlist_head nonfull_aggs; /* Aggs with room for more classes. */
195 };
196
197 /*
198  * Possible reasons why the timestamps of an aggregate are updated
199  * enqueue: the aggregate switches from idle to active and must scheduled
200  *          for service
201  * requeue: the aggregate finishes its budget, so it stops being served and
202  *          must be rescheduled for service
203  */
204 enum update_reason {enqueue, requeue};
205
206 static struct qfq_class *qfq_find_class(struct Qdisc *sch, u32 classid)
207 {
208         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
209         struct Qdisc_class_common *clc;
210
211         clc = qdisc_class_find(&q->clhash, classid);
212         if (clc == NULL)
213                 return NULL;
214         return container_of(clc, struct qfq_class, common);
215 }
216
217 static const struct nla_policy qfq_policy[TCA_QFQ_MAX + 1] = {
218         [TCA_QFQ_WEIGHT] = { .type = NLA_U32 },
219         [TCA_QFQ_LMAX] = { .type = NLA_U32 },
220 };
221
222 /*
223  * Calculate a flow index, given its weight and maximum packet length.
224  * index = log_2(maxlen/weight) but we need to apply the scaling.
225  * This is used only once at flow creation.
226  */
227 static int qfq_calc_index(u32 inv_w, unsigned int maxlen, u32 min_slot_shift)
228 {
229         u64 slot_size = (u64)maxlen * inv_w;
230         unsigned long size_map;
231         int index = 0;
232
233         size_map = slot_size >> min_slot_shift;
234         if (!size_map)
235                 goto out;
236
237         index = __fls(size_map) + 1;    /* basically a log_2 */
238         index -= !(slot_size - (1ULL << (index + min_slot_shift - 1)));
239
240         if (index < 0)
241                 index = 0;
242 out:
243         pr_debug("qfq calc_index: W = %lu, L = %u, I = %d\n",
244                  (unsigned long) ONE_FP/inv_w, maxlen, index);
245
246         return index;
247 }
248
249 static void qfq_deactivate_agg(struct qfq_sched *, struct qfq_aggregate *);
250 static void qfq_activate_agg(struct qfq_sched *, struct qfq_aggregate *,
251                              enum update_reason);
252
253 static void qfq_init_agg(struct qfq_sched *q, struct qfq_aggregate *agg,
254                          u32 lmax, u32 weight)
255 {
256         INIT_LIST_HEAD(&agg->active);
257         hlist_add_head(&agg->nonfull_next, &q->nonfull_aggs);
258
259         agg->lmax = lmax;
260         agg->class_weight = weight;
261 }
262
263 static struct qfq_aggregate *qfq_find_agg(struct qfq_sched *q,
264                                           u32 lmax, u32 weight)
265 {
266         struct qfq_aggregate *agg;
267
268         hlist_for_each_entry(agg, &q->nonfull_aggs, nonfull_next)
269                 if (agg->lmax == lmax && agg->class_weight == weight)
270                         return agg;
271
272         return NULL;
273 }
274
275
276 /* Update aggregate as a function of the new number of classes. */
277 static void qfq_update_agg(struct qfq_sched *q, struct qfq_aggregate *agg,
278                            int new_num_classes)
279 {
280         u32 new_agg_weight;
281
282         if (new_num_classes == q->max_agg_classes)
283                 hlist_del_init(&agg->nonfull_next);
284
285         if (agg->num_classes > new_num_classes &&
286             new_num_classes == q->max_agg_classes - 1) /* agg no more full */
287                 hlist_add_head(&agg->nonfull_next, &q->nonfull_aggs);
288
289         /* The next assignment may let
290          * agg->initial_budget > agg->budgetmax
291          * hold, we will take it into account in charge_actual_service().
292          */
293         agg->budgetmax = new_num_classes * agg->lmax;
294         new_agg_weight = agg->class_weight * new_num_classes;
295         agg->inv_w = ONE_FP/new_agg_weight;
296
297         if (agg->grp == NULL) {
298                 int i = qfq_calc_index(agg->inv_w, agg->budgetmax,
299                                        q->min_slot_shift);
300                 agg->grp = &q->groups[i];
301         }
302
303         q->wsum +=
304                 (int) agg->class_weight * (new_num_classes - agg->num_classes);
305         q->iwsum = ONE_FP / q->wsum;
306
307         agg->num_classes = new_num_classes;
308 }
309
310 /* Add class to aggregate. */
311 static void qfq_add_to_agg(struct qfq_sched *q,
312                            struct qfq_aggregate *agg,
313                            struct qfq_class *cl)
314 {
315         cl->agg = agg;
316
317         qfq_update_agg(q, agg, agg->num_classes+1);
318         if (cl->qdisc->q.qlen > 0) { /* adding an active class */
319                 list_add_tail(&cl->alist, &agg->active);
320                 if (list_first_entry(&agg->active, struct qfq_class, alist) ==
321                     cl && q->in_serv_agg != agg) /* agg was inactive */
322                         qfq_activate_agg(q, agg, enqueue); /* schedule agg */
323         }
324 }
325
326 static struct qfq_aggregate *qfq_choose_next_agg(struct qfq_sched *);
327
328 static void qfq_destroy_agg(struct qfq_sched *q, struct qfq_aggregate *agg)
329 {
330         hlist_del_init(&agg->nonfull_next);
331         q->wsum -= agg->class_weight;
332         if (q->wsum != 0)
333                 q->iwsum = ONE_FP / q->wsum;
334
335         if (q->in_serv_agg == agg)
336                 q->in_serv_agg = qfq_choose_next_agg(q);
337         kfree(agg);
338 }
339
340 /* Deschedule class from within its parent aggregate. */
341 static void qfq_deactivate_class(struct qfq_sched *q, struct qfq_class *cl)
342 {
343         struct qfq_aggregate *agg = cl->agg;
344
345
346         list_del(&cl->alist); /* remove from RR queue of the aggregate */
347         if (list_empty(&agg->active)) /* agg is now inactive */
348                 qfq_deactivate_agg(q, agg);
349 }
350
351 /* Remove class from its parent aggregate. */
352 static void qfq_rm_from_agg(struct qfq_sched *q, struct qfq_class *cl)
353 {
354         struct qfq_aggregate *agg = cl->agg;
355
356         cl->agg = NULL;
357         if (agg->num_classes == 1) { /* agg being emptied, destroy it */
358                 qfq_destroy_agg(q, agg);
359                 return;
360         }
361         qfq_update_agg(q, agg, agg->num_classes-1);
362 }
363
364 /* Deschedule class and remove it from its parent aggregate. */
365 static void qfq_deact_rm_from_agg(struct qfq_sched *q, struct qfq_class *cl)
366 {
367         if (cl->qdisc->q.qlen > 0) /* class is active */
368                 qfq_deactivate_class(q, cl);
369
370         qfq_rm_from_agg(q, cl);
371 }
372
373 /* Move class to a new aggregate, matching the new class weight and/or lmax */
374 static int qfq_change_agg(struct Qdisc *sch, struct qfq_class *cl, u32 weight,
375                            u32 lmax)
376 {
377         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
378         struct qfq_aggregate *new_agg = qfq_find_agg(q, lmax, weight);
379
380         if (new_agg == NULL) { /* create new aggregate */
381                 new_agg = kzalloc(sizeof(*new_agg), GFP_ATOMIC);
382                 if (new_agg == NULL)
383                         return -ENOBUFS;
384                 qfq_init_agg(q, new_agg, lmax, weight);
385         }
386         qfq_deact_rm_from_agg(q, cl);
387         qfq_add_to_agg(q, new_agg, cl);
388
389         return 0;
390 }
391
392 static int qfq_change_class(struct Qdisc *sch, u32 classid, u32 parentid,
393                             struct nlattr **tca, unsigned long *arg,
394                             struct netlink_ext_ack *extack)
395 {
396         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
397         struct qfq_class *cl = (struct qfq_class *)*arg;
398         bool existing = false;
399         struct nlattr *tb[TCA_QFQ_MAX + 1];
400         struct qfq_aggregate *new_agg = NULL;
401         u32 weight, lmax, inv_w;
402         int err;
403         int delta_w;
404
405         if (tca[TCA_OPTIONS] == NULL) {
406                 pr_notice("qfq: no options\n");
407                 return -EINVAL;
408         }
409
410         err = nla_parse_nested_deprecated(tb, TCA_QFQ_MAX, tca[TCA_OPTIONS],
411                                           qfq_policy, NULL);
412         if (err < 0)
413                 return err;
414
415         if (tb[TCA_QFQ_WEIGHT]) {
416                 weight = nla_get_u32(tb[TCA_QFQ_WEIGHT]);
417                 if (!weight || weight > (1UL << QFQ_MAX_WSHIFT)) {
418                         pr_notice("qfq: invalid weight %u\n", weight);
419                         return -EINVAL;
420                 }
421         } else
422                 weight = 1;
423
424         if (tb[TCA_QFQ_LMAX])
425                 lmax = nla_get_u32(tb[TCA_QFQ_LMAX]);
426         else
427                 lmax = psched_mtu(qdisc_dev(sch));
428
429         if (lmax < QFQ_MIN_LMAX || lmax > (1UL << QFQ_MTU_SHIFT)) {
430                 pr_notice("qfq: invalid max length %u\n", lmax);
431                 return -EINVAL;
432         }
433
434         inv_w = ONE_FP / weight;
435         weight = ONE_FP / inv_w;
436
437         if (cl != NULL &&
438             lmax == cl->agg->lmax &&
439             weight == cl->agg->class_weight)
440                 return 0; /* nothing to change */
441
442         delta_w = weight - (cl ? cl->agg->class_weight : 0);
443
444         if (q->wsum + delta_w > QFQ_MAX_WSUM) {
445                 pr_notice("qfq: total weight out of range (%d + %u)\n",
446                           delta_w, q->wsum);
447                 return -EINVAL;
448         }
449
450         if (cl != NULL) { /* modify existing class */
451                 if (tca[TCA_RATE]) {
452                         err = gen_replace_estimator(&cl->bstats, NULL,
453                                                     &cl->rate_est,
454                                                     NULL,
455                                                     true,
456                                                     tca[TCA_RATE]);
457                         if (err)
458                                 return err;
459                 }
460                 existing = true;
461                 goto set_change_agg;
462         }
463
464         /* create and init new class */
465         cl = kzalloc(sizeof(struct qfq_class), GFP_KERNEL);
466         if (cl == NULL)
467                 return -ENOBUFS;
468
469         gnet_stats_basic_sync_init(&cl->bstats);
470         cl->common.classid = classid;
471         cl->deficit = lmax;
472
473         cl->qdisc = qdisc_create_dflt(sch->dev_queue, &pfifo_qdisc_ops,
474                                       classid, NULL);
475         if (cl->qdisc == NULL)
476                 cl->qdisc = &noop_qdisc;
477
478         if (tca[TCA_RATE]) {
479                 err = gen_new_estimator(&cl->bstats, NULL,
480                                         &cl->rate_est,
481                                         NULL,
482                                         true,
483                                         tca[TCA_RATE]);
484                 if (err)
485                         goto destroy_class;
486         }
487
488         if (cl->qdisc != &noop_qdisc)
489                 qdisc_hash_add(cl->qdisc, true);
490
491 set_change_agg:
492         sch_tree_lock(sch);
493         new_agg = qfq_find_agg(q, lmax, weight);
494         if (new_agg == NULL) { /* create new aggregate */
495                 sch_tree_unlock(sch);
496                 new_agg = kzalloc(sizeof(*new_agg), GFP_KERNEL);
497                 if (new_agg == NULL) {
498                         err = -ENOBUFS;
499                         gen_kill_estimator(&cl->rate_est);
500                         goto destroy_class;
501                 }
502                 sch_tree_lock(sch);
503                 qfq_init_agg(q, new_agg, lmax, weight);
504         }
505         if (existing)
506                 qfq_deact_rm_from_agg(q, cl);
507         else
508                 qdisc_class_hash_insert(&q->clhash, &cl->common);
509         qfq_add_to_agg(q, new_agg, cl);
510         sch_tree_unlock(sch);
511         qdisc_class_hash_grow(sch, &q->clhash);
512
513         *arg = (unsigned long)cl;
514         return 0;
515
516 destroy_class:
517         qdisc_put(cl->qdisc);
518         kfree(cl);
519         return err;
520 }
521
522 static void qfq_destroy_class(struct Qdisc *sch, struct qfq_class *cl)
523 {
524         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
525
526         qfq_rm_from_agg(q, cl);
527         gen_kill_estimator(&cl->rate_est);
528         qdisc_put(cl->qdisc);
529         kfree(cl);
530 }
531
532 static int qfq_delete_class(struct Qdisc *sch, unsigned long arg,
533                             struct netlink_ext_ack *extack)
534 {
535         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
536         struct qfq_class *cl = (struct qfq_class *)arg;
537
538         if (cl->filter_cnt > 0)
539                 return -EBUSY;
540
541         sch_tree_lock(sch);
542
543         qdisc_purge_queue(cl->qdisc);
544         qdisc_class_hash_remove(&q->clhash, &cl->common);
545
546         sch_tree_unlock(sch);
547
548         qfq_destroy_class(sch, cl);
549         return 0;
550 }
551
552 static unsigned long qfq_search_class(struct Qdisc *sch, u32 classid)
553 {
554         return (unsigned long)qfq_find_class(sch, classid);
555 }
556
557 static struct tcf_block *qfq_tcf_block(struct Qdisc *sch, unsigned long cl,
558                                        struct netlink_ext_ack *extack)
559 {
560         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
561
562         if (cl)
563                 return NULL;
564
565         return q->block;
566 }
567
568 static unsigned long qfq_bind_tcf(struct Qdisc *sch, unsigned long parent,
569                                   u32 classid)
570 {
571         struct qfq_class *cl = qfq_find_class(sch, classid);
572
573         if (cl != NULL)
574                 cl->filter_cnt++;
575
576         return (unsigned long)cl;
577 }
578
579 static void qfq_unbind_tcf(struct Qdisc *sch, unsigned long arg)
580 {
581         struct qfq_class *cl = (struct qfq_class *)arg;
582
583         cl->filter_cnt--;
584 }
585
586 static int qfq_graft_class(struct Qdisc *sch, unsigned long arg,
587                            struct Qdisc *new, struct Qdisc **old,
588                            struct netlink_ext_ack *extack)
589 {
590         struct qfq_class *cl = (struct qfq_class *)arg;
591
592         if (new == NULL) {
593                 new = qdisc_create_dflt(sch->dev_queue, &pfifo_qdisc_ops,
594                                         cl->common.classid, NULL);
595                 if (new == NULL)
596                         new = &noop_qdisc;
597         }
598
599         *old = qdisc_replace(sch, new, &cl->qdisc);
600         return 0;
601 }
602
603 static struct Qdisc *qfq_class_leaf(struct Qdisc *sch, unsigned long arg)
604 {
605         struct qfq_class *cl = (struct qfq_class *)arg;
606
607         return cl->qdisc;
608 }
609
610 static int qfq_dump_class(struct Qdisc *sch, unsigned long arg,
611                           struct sk_buff *skb, struct tcmsg *tcm)
612 {
613         struct qfq_class *cl = (struct qfq_class *)arg;
614         struct nlattr *nest;
615
616         tcm->tcm_parent = TC_H_ROOT;
617         tcm->tcm_handle = cl->common.classid;
618         tcm->tcm_info   = cl->qdisc->handle;
619
620         nest = nla_nest_start_noflag(skb, TCA_OPTIONS);
621         if (nest == NULL)
622                 goto nla_put_failure;
623         if (nla_put_u32(skb, TCA_QFQ_WEIGHT, cl->agg->class_weight) ||
624             nla_put_u32(skb, TCA_QFQ_LMAX, cl->agg->lmax))
625                 goto nla_put_failure;
626         return nla_nest_end(skb, nest);
627
628 nla_put_failure:
629         nla_nest_cancel(skb, nest);
630         return -EMSGSIZE;
631 }
632
633 static int qfq_dump_class_stats(struct Qdisc *sch, unsigned long arg,
634                                 struct gnet_dump *d)
635 {
636         struct qfq_class *cl = (struct qfq_class *)arg;
637         struct tc_qfq_stats xstats;
638
639         memset(&xstats, 0, sizeof(xstats));
640
641         xstats.weight = cl->agg->class_weight;
642         xstats.lmax = cl->agg->lmax;
643
644         if (gnet_stats_copy_basic(d, NULL, &cl->bstats, true) < 0 ||
645             gnet_stats_copy_rate_est(d, &cl->rate_est) < 0 ||
646             qdisc_qstats_copy(d, cl->qdisc) < 0)
647                 return -1;
648
649         return gnet_stats_copy_app(d, &xstats, sizeof(xstats));
650 }
651
652 static void qfq_walk(struct Qdisc *sch, struct qdisc_walker *arg)
653 {
654         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
655         struct qfq_class *cl;
656         unsigned int i;
657
658         if (arg->stop)
659                 return;
660
661         for (i = 0; i < q->clhash.hashsize; i++) {
662                 hlist_for_each_entry(cl, &q->clhash.hash[i], common.hnode) {
663                         if (!tc_qdisc_stats_dump(sch, (unsigned long)cl, arg))
664                                 return;
665                 }
666         }
667 }
668
669 static struct qfq_class *qfq_classify(struct sk_buff *skb, struct Qdisc *sch,
670                                       int *qerr)
671 {
672         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
673         struct qfq_class *cl;
674         struct tcf_result res;
675         struct tcf_proto *fl;
676         int result;
677
678         if (TC_H_MAJ(skb->priority ^ sch->handle) == 0) {
679                 pr_debug("qfq_classify: found %d\n", skb->priority);
680                 cl = qfq_find_class(sch, skb->priority);
681                 if (cl != NULL)
682                         return cl;
683         }
684
685         *qerr = NET_XMIT_SUCCESS | __NET_XMIT_BYPASS;
686         fl = rcu_dereference_bh(q->filter_list);
687         result = tcf_classify(skb, NULL, fl, &res, false);
688         if (result >= 0) {
689 #ifdef CONFIG_NET_CLS_ACT
690                 switch (result) {
691                 case TC_ACT_QUEUED:
692                 case TC_ACT_STOLEN:
693                 case TC_ACT_TRAP:
694                         *qerr = NET_XMIT_SUCCESS | __NET_XMIT_STOLEN;
695                         fallthrough;
696                 case TC_ACT_SHOT:
697                         return NULL;
698                 }
699 #endif
700                 cl = (struct qfq_class *)res.class;
701                 if (cl == NULL)
702                         cl = qfq_find_class(sch, res.classid);
703                 return cl;
704         }
705
706         return NULL;
707 }
708
709 /* Generic comparison function, handling wraparound. */
710 static inline int qfq_gt(u64 a, u64 b)
711 {
712         return (s64)(a - b) > 0;
713 }
714
715 /* Round a precise timestamp to its slotted value. */
716 static inline u64 qfq_round_down(u64 ts, unsigned int shift)
717 {
718         return ts & ~((1ULL << shift) - 1);
719 }
720
721 /* return the pointer to the group with lowest index in the bitmap */
722 static inline struct qfq_group *qfq_ffs(struct qfq_sched *q,
723                                         unsigned long bitmap)
724 {
725         int index = __ffs(bitmap);
726         return &q->groups[index];
727 }
728 /* Calculate a mask to mimic what would be ffs_from(). */
729 static inline unsigned long mask_from(unsigned long bitmap, int from)
730 {
731         return bitmap & ~((1UL << from) - 1);
732 }
733
734 /*
735  * The state computation relies on ER=0, IR=1, EB=2, IB=3
736  * First compute eligibility comparing grp->S, q->V,
737  * then check if someone is blocking us and possibly add EB
738  */
739 static int qfq_calc_state(struct qfq_sched *q, const struct qfq_group *grp)
740 {
741         /* if S > V we are not eligible */
742         unsigned int state = qfq_gt(grp->S, q->V);
743         unsigned long mask = mask_from(q->bitmaps[ER], grp->index);
744         struct qfq_group *next;
745
746         if (mask) {
747                 next = qfq_ffs(q, mask);
748                 if (qfq_gt(grp->F, next->F))
749                         state |= EB;
750         }
751
752         return state;
753 }
754
755
756 /*
757  * In principle
758  *      q->bitmaps[dst] |= q->bitmaps[src] & mask;
759  *      q->bitmaps[src] &= ~mask;
760  * but we should make sure that src != dst
761  */
762 static inline void qfq_move_groups(struct qfq_sched *q, unsigned long mask,
763                                    int src, int dst)
764 {
765         q->bitmaps[dst] |= q->bitmaps[src] & mask;
766         q->bitmaps[src] &= ~mask;
767 }
768
769 static void qfq_unblock_groups(struct qfq_sched *q, int index, u64 old_F)
770 {
771         unsigned long mask = mask_from(q->bitmaps[ER], index + 1);
772         struct qfq_group *next;
773
774         if (mask) {
775                 next = qfq_ffs(q, mask);
776                 if (!qfq_gt(next->F, old_F))
777                         return;
778         }
779
780         mask = (1UL << index) - 1;
781         qfq_move_groups(q, mask, EB, ER);
782         qfq_move_groups(q, mask, IB, IR);
783 }
784
785 /*
786  * perhaps
787  *
788         old_V ^= q->V;
789         old_V >>= q->min_slot_shift;
790         if (old_V) {
791                 ...
792         }
793  *
794  */
795 static void qfq_make_eligible(struct qfq_sched *q)
796 {
797         unsigned long vslot = q->V >> q->min_slot_shift;
798         unsigned long old_vslot = q->oldV >> q->min_slot_shift;
799
800         if (vslot != old_vslot) {
801                 unsigned long mask;
802                 int last_flip_pos = fls(vslot ^ old_vslot);
803
804                 if (last_flip_pos > 31) /* higher than the number of groups */
805                         mask = ~0UL;    /* make all groups eligible */
806                 else
807                         mask = (1UL << last_flip_pos) - 1;
808
809                 qfq_move_groups(q, mask, IR, ER);
810                 qfq_move_groups(q, mask, IB, EB);
811         }
812 }
813
814 /*
815  * The index of the slot in which the input aggregate agg is to be
816  * inserted must not be higher than QFQ_MAX_SLOTS-2. There is a '-2'
817  * and not a '-1' because the start time of the group may be moved
818  * backward by one slot after the aggregate has been inserted, and
819  * this would cause non-empty slots to be right-shifted by one
820  * position.
821  *
822  * QFQ+ fully satisfies this bound to the slot index if the parameters
823  * of the classes are not changed dynamically, and if QFQ+ never
824  * happens to postpone the service of agg unjustly, i.e., it never
825  * happens that the aggregate becomes backlogged and eligible, or just
826  * eligible, while an aggregate with a higher approximated finish time
827  * is being served. In particular, in this case QFQ+ guarantees that
828  * the timestamps of agg are low enough that the slot index is never
829  * higher than 2. Unfortunately, QFQ+ cannot provide the same
830  * guarantee if it happens to unjustly postpone the service of agg, or
831  * if the parameters of some class are changed.
832  *
833  * As for the first event, i.e., an out-of-order service, the
834  * upper bound to the slot index guaranteed by QFQ+ grows to
835  * 2 +
836  * QFQ_MAX_AGG_CLASSES * ((1<<QFQ_MTU_SHIFT)/QFQ_MIN_LMAX) *
837  * (current_max_weight/current_wsum) <= 2 + 8 * 128 * 1.
838  *
839  * The following function deals with this problem by backward-shifting
840  * the timestamps of agg, if needed, so as to guarantee that the slot
841  * index is never higher than QFQ_MAX_SLOTS-2. This backward-shift may
842  * cause the service of other aggregates to be postponed, yet the
843  * worst-case guarantees of these aggregates are not violated.  In
844  * fact, in case of no out-of-order service, the timestamps of agg
845  * would have been even lower than they are after the backward shift,
846  * because QFQ+ would have guaranteed a maximum value equal to 2 for
847  * the slot index, and 2 < QFQ_MAX_SLOTS-2. Hence the aggregates whose
848  * service is postponed because of the backward-shift would have
849  * however waited for the service of agg before being served.
850  *
851  * The other event that may cause the slot index to be higher than 2
852  * for agg is a recent change of the parameters of some class. If the
853  * weight of a class is increased or the lmax (max_pkt_size) of the
854  * class is decreased, then a new aggregate with smaller slot size
855  * than the original parent aggregate of the class may happen to be
856  * activated. The activation of this aggregate should be properly
857  * delayed to when the service of the class has finished in the ideal
858  * system tracked by QFQ+. If the activation of the aggregate is not
859  * delayed to this reference time instant, then this aggregate may be
860  * unjustly served before other aggregates waiting for service. This
861  * may cause the above bound to the slot index to be violated for some
862  * of these unlucky aggregates.
863  *
864  * Instead of delaying the activation of the new aggregate, which is
865  * quite complex, the above-discussed capping of the slot index is
866  * used to handle also the consequences of a change of the parameters
867  * of a class.
868  */
869 static void qfq_slot_insert(struct qfq_group *grp, struct qfq_aggregate *agg,
870                             u64 roundedS)
871 {
872         u64 slot = (roundedS - grp->S) >> grp->slot_shift;
873         unsigned int i; /* slot index in the bucket list */
874
875         if (unlikely(slot > QFQ_MAX_SLOTS - 2)) {
876                 u64 deltaS = roundedS - grp->S -
877                         ((u64)(QFQ_MAX_SLOTS - 2)<<grp->slot_shift);
878                 agg->S -= deltaS;
879                 agg->F -= deltaS;
880                 slot = QFQ_MAX_SLOTS - 2;
881         }
882
883         i = (grp->front + slot) % QFQ_MAX_SLOTS;
884
885         hlist_add_head(&agg->next, &grp->slots[i]);
886         __set_bit(slot, &grp->full_slots);
887 }
888
889 /* Maybe introduce hlist_first_entry?? */
890 static struct qfq_aggregate *qfq_slot_head(struct qfq_group *grp)
891 {
892         return hlist_entry(grp->slots[grp->front].first,
893                            struct qfq_aggregate, next);
894 }
895
896 /*
897  * remove the entry from the slot
898  */
899 static void qfq_front_slot_remove(struct qfq_group *grp)
900 {
901         struct qfq_aggregate *agg = qfq_slot_head(grp);
902
903         BUG_ON(!agg);
904         hlist_del(&agg->next);
905         if (hlist_empty(&grp->slots[grp->front]))
906                 __clear_bit(0, &grp->full_slots);
907 }
908
909 /*
910  * Returns the first aggregate in the first non-empty bucket of the
911  * group. As a side effect, adjusts the bucket list so the first
912  * non-empty bucket is at position 0 in full_slots.
913  */
914 static struct qfq_aggregate *qfq_slot_scan(struct qfq_group *grp)
915 {
916         unsigned int i;
917
918         pr_debug("qfq slot_scan: grp %u full %#lx\n",
919                  grp->index, grp->full_slots);
920
921         if (grp->full_slots == 0)
922                 return NULL;
923
924         i = __ffs(grp->full_slots);  /* zero based */
925         if (i > 0) {
926                 grp->front = (grp->front + i) % QFQ_MAX_SLOTS;
927                 grp->full_slots >>= i;
928         }
929
930         return qfq_slot_head(grp);
931 }
932
933 /*
934  * adjust the bucket list. When the start time of a group decreases,
935  * we move the index down (modulo QFQ_MAX_SLOTS) so we don't need to
936  * move the objects. The mask of occupied slots must be shifted
937  * because we use ffs() to find the first non-empty slot.
938  * This covers decreases in the group's start time, but what about
939  * increases of the start time ?
940  * Here too we should make sure that i is less than 32
941  */
942 static void qfq_slot_rotate(struct qfq_group *grp, u64 roundedS)
943 {
944         unsigned int i = (grp->S - roundedS) >> grp->slot_shift;
945
946         grp->full_slots <<= i;
947         grp->front = (grp->front - i) % QFQ_MAX_SLOTS;
948 }
949
950 static void qfq_update_eligible(struct qfq_sched *q)
951 {
952         struct qfq_group *grp;
953         unsigned long ineligible;
954
955         ineligible = q->bitmaps[IR] | q->bitmaps[IB];
956         if (ineligible) {
957                 if (!q->bitmaps[ER]) {
958                         grp = qfq_ffs(q, ineligible);
959                         if (qfq_gt(grp->S, q->V))
960                                 q->V = grp->S;
961                 }
962                 qfq_make_eligible(q);
963         }
964 }
965
966 /* Dequeue head packet of the head class in the DRR queue of the aggregate. */
967 static void agg_dequeue(struct qfq_aggregate *agg,
968                         struct qfq_class *cl, unsigned int len)
969 {
970         qdisc_dequeue_peeked(cl->qdisc);
971
972         cl->deficit -= (int) len;
973
974         if (cl->qdisc->q.qlen == 0) /* no more packets, remove from list */
975                 list_del(&cl->alist);
976         else if (cl->deficit < qdisc_pkt_len(cl->qdisc->ops->peek(cl->qdisc))) {
977                 cl->deficit += agg->lmax;
978                 list_move_tail(&cl->alist, &agg->active);
979         }
980 }
981
982 static inline struct sk_buff *qfq_peek_skb(struct qfq_aggregate *agg,
983                                            struct qfq_class **cl,
984                                            unsigned int *len)
985 {
986         struct sk_buff *skb;
987
988         *cl = list_first_entry(&agg->active, struct qfq_class, alist);
989         skb = (*cl)->qdisc->ops->peek((*cl)->qdisc);
990         if (skb == NULL)
991                 WARN_ONCE(1, "qfq_dequeue: non-workconserving leaf\n");
992         else
993                 *len = qdisc_pkt_len(skb);
994
995         return skb;
996 }
997
998 /* Update F according to the actual service received by the aggregate. */
999 static inline void charge_actual_service(struct qfq_aggregate *agg)
1000 {
1001         /* Compute the service received by the aggregate, taking into
1002          * account that, after decreasing the number of classes in
1003          * agg, it may happen that
1004          * agg->initial_budget - agg->budget > agg->bugdetmax
1005          */
1006         u32 service_received = min(agg->budgetmax,
1007                                    agg->initial_budget - agg->budget);
1008
1009         agg->F = agg->S + (u64)service_received * agg->inv_w;
1010 }
1011
1012 /* Assign a reasonable start time for a new aggregate in group i.
1013  * Admissible values for \hat(F) are multiples of \sigma_i
1014  * no greater than V+\sigma_i . Larger values mean that
1015  * we had a wraparound so we consider the timestamp to be stale.
1016  *
1017  * If F is not stale and F >= V then we set S = F.
1018  * Otherwise we should assign S = V, but this may violate
1019  * the ordering in EB (see [2]). So, if we have groups in ER,
1020  * set S to the F_j of the first group j which would be blocking us.
1021  * We are guaranteed not to move S backward because
1022  * otherwise our group i would still be blocked.
1023  */
1024 static void qfq_update_start(struct qfq_sched *q, struct qfq_aggregate *agg)
1025 {
1026         unsigned long mask;
1027         u64 limit, roundedF;
1028         int slot_shift = agg->grp->slot_shift;
1029
1030         roundedF = qfq_round_down(agg->F, slot_shift);
1031         limit = qfq_round_down(q->V, slot_shift) + (1ULL << slot_shift);
1032
1033         if (!qfq_gt(agg->F, q->V) || qfq_gt(roundedF, limit)) {
1034                 /* timestamp was stale */
1035                 mask = mask_from(q->bitmaps[ER], agg->grp->index);
1036                 if (mask) {
1037                         struct qfq_group *next = qfq_ffs(q, mask);
1038                         if (qfq_gt(roundedF, next->F)) {
1039                                 if (qfq_gt(limit, next->F))
1040                                         agg->S = next->F;
1041                                 else /* preserve timestamp correctness */
1042                                         agg->S = limit;
1043                                 return;
1044                         }
1045                 }
1046                 agg->S = q->V;
1047         } else  /* timestamp is not stale */
1048                 agg->S = agg->F;
1049 }
1050
1051 /* Update the timestamps of agg before scheduling/rescheduling it for
1052  * service.  In particular, assign to agg->F its maximum possible
1053  * value, i.e., the virtual finish time with which the aggregate
1054  * should be labeled if it used all its budget once in service.
1055  */
1056 static inline void
1057 qfq_update_agg_ts(struct qfq_sched *q,
1058                     struct qfq_aggregate *agg, enum update_reason reason)
1059 {
1060         if (reason != requeue)
1061                 qfq_update_start(q, agg);
1062         else /* just charge agg for the service received */
1063                 agg->S = agg->F;
1064
1065         agg->F = agg->S + (u64)agg->budgetmax * agg->inv_w;
1066 }
1067
1068 static void qfq_schedule_agg(struct qfq_sched *q, struct qfq_aggregate *agg);
1069
1070 static struct sk_buff *qfq_dequeue(struct Qdisc *sch)
1071 {
1072         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
1073         struct qfq_aggregate *in_serv_agg = q->in_serv_agg;
1074         struct qfq_class *cl;
1075         struct sk_buff *skb = NULL;
1076         /* next-packet len, 0 means no more active classes in in-service agg */
1077         unsigned int len = 0;
1078
1079         if (in_serv_agg == NULL)
1080                 return NULL;
1081
1082         if (!list_empty(&in_serv_agg->active))
1083                 skb = qfq_peek_skb(in_serv_agg, &cl, &len);
1084
1085         /*
1086          * If there are no active classes in the in-service aggregate,
1087          * or if the aggregate has not enough budget to serve its next
1088          * class, then choose the next aggregate to serve.
1089          */
1090         if (len == 0 || in_serv_agg->budget < len) {
1091                 charge_actual_service(in_serv_agg);
1092
1093                 /* recharge the budget of the aggregate */
1094                 in_serv_agg->initial_budget = in_serv_agg->budget =
1095                         in_serv_agg->budgetmax;
1096
1097                 if (!list_empty(&in_serv_agg->active)) {
1098                         /*
1099                          * Still active: reschedule for
1100                          * service. Possible optimization: if no other
1101                          * aggregate is active, then there is no point
1102                          * in rescheduling this aggregate, and we can
1103                          * just keep it as the in-service one. This
1104                          * should be however a corner case, and to
1105                          * handle it, we would need to maintain an
1106                          * extra num_active_aggs field.
1107                         */
1108                         qfq_update_agg_ts(q, in_serv_agg, requeue);
1109                         qfq_schedule_agg(q, in_serv_agg);
1110                 } else if (sch->q.qlen == 0) { /* no aggregate to serve */
1111                         q->in_serv_agg = NULL;
1112                         return NULL;
1113                 }
1114
1115                 /*
1116                  * If we get here, there are other aggregates queued:
1117                  * choose the new aggregate to serve.
1118                  */
1119                 in_serv_agg = q->in_serv_agg = qfq_choose_next_agg(q);
1120                 skb = qfq_peek_skb(in_serv_agg, &cl, &len);
1121         }
1122         if (!skb)
1123                 return NULL;
1124
1125         qdisc_qstats_backlog_dec(sch, skb);
1126         sch->q.qlen--;
1127         qdisc_bstats_update(sch, skb);
1128
1129         agg_dequeue(in_serv_agg, cl, len);
1130         /* If lmax is lowered, through qfq_change_class, for a class
1131          * owning pending packets with larger size than the new value
1132          * of lmax, then the following condition may hold.
1133          */
1134         if (unlikely(in_serv_agg->budget < len))
1135                 in_serv_agg->budget = 0;
1136         else
1137                 in_serv_agg->budget -= len;
1138
1139         q->V += (u64)len * q->iwsum;
1140         pr_debug("qfq dequeue: len %u F %lld now %lld\n",
1141                  len, (unsigned long long) in_serv_agg->F,
1142                  (unsigned long long) q->V);
1143
1144         return skb;
1145 }
1146
1147 static struct qfq_aggregate *qfq_choose_next_agg(struct qfq_sched *q)
1148 {
1149         struct qfq_group *grp;
1150         struct qfq_aggregate *agg, *new_front_agg;
1151         u64 old_F;
1152
1153         qfq_update_eligible(q);
1154         q->oldV = q->V;
1155
1156         if (!q->bitmaps[ER])
1157                 return NULL;
1158
1159         grp = qfq_ffs(q, q->bitmaps[ER]);
1160         old_F = grp->F;
1161
1162         agg = qfq_slot_head(grp);
1163
1164         /* agg starts to be served, remove it from schedule */
1165         qfq_front_slot_remove(grp);
1166
1167         new_front_agg = qfq_slot_scan(grp);
1168
1169         if (new_front_agg == NULL) /* group is now inactive, remove from ER */
1170                 __clear_bit(grp->index, &q->bitmaps[ER]);
1171         else {
1172                 u64 roundedS = qfq_round_down(new_front_agg->S,
1173                                               grp->slot_shift);
1174                 unsigned int s;
1175
1176                 if (grp->S == roundedS)
1177                         return agg;
1178                 grp->S = roundedS;
1179                 grp->F = roundedS + (2ULL << grp->slot_shift);
1180                 __clear_bit(grp->index, &q->bitmaps[ER]);
1181                 s = qfq_calc_state(q, grp);
1182                 __set_bit(grp->index, &q->bitmaps[s]);
1183         }
1184
1185         qfq_unblock_groups(q, grp->index, old_F);
1186
1187         return agg;
1188 }
1189
1190 static int qfq_enqueue(struct sk_buff *skb, struct Qdisc *sch,
1191                        struct sk_buff **to_free)
1192 {
1193         unsigned int len = qdisc_pkt_len(skb), gso_segs;
1194         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
1195         struct qfq_class *cl;
1196         struct qfq_aggregate *agg;
1197         int err = 0;
1198         bool first;
1199
1200         cl = qfq_classify(skb, sch, &err);
1201         if (cl == NULL) {
1202                 if (err & __NET_XMIT_BYPASS)
1203                         qdisc_qstats_drop(sch);
1204                 __qdisc_drop(skb, to_free);
1205                 return err;
1206         }
1207         pr_debug("qfq_enqueue: cl = %x\n", cl->common.classid);
1208
1209         if (unlikely(cl->agg->lmax < len)) {
1210                 pr_debug("qfq: increasing maxpkt from %u to %u for class %u",
1211                          cl->agg->lmax, len, cl->common.classid);
1212                 err = qfq_change_agg(sch, cl, cl->agg->class_weight, len);
1213                 if (err) {
1214                         cl->qstats.drops++;
1215                         return qdisc_drop(skb, sch, to_free);
1216                 }
1217         }
1218
1219         gso_segs = skb_is_gso(skb) ? skb_shinfo(skb)->gso_segs : 1;
1220         first = !cl->qdisc->q.qlen;
1221         err = qdisc_enqueue(skb, cl->qdisc, to_free);
1222         if (unlikely(err != NET_XMIT_SUCCESS)) {
1223                 pr_debug("qfq_enqueue: enqueue failed %d\n", err);
1224                 if (net_xmit_drop_count(err)) {
1225                         cl->qstats.drops++;
1226                         qdisc_qstats_drop(sch);
1227                 }
1228                 return err;
1229         }
1230
1231         _bstats_update(&cl->bstats, len, gso_segs);
1232         sch->qstats.backlog += len;
1233         ++sch->q.qlen;
1234
1235         agg = cl->agg;
1236         /* if the queue was not empty, then done here */
1237         if (!first) {
1238                 if (unlikely(skb == cl->qdisc->ops->peek(cl->qdisc)) &&
1239                     list_first_entry(&agg->active, struct qfq_class, alist)
1240                     == cl && cl->deficit < len)
1241                         list_move_tail(&cl->alist, &agg->active);
1242
1243                 return err;
1244         }
1245
1246         /* schedule class for service within the aggregate */
1247         cl->deficit = agg->lmax;
1248         list_add_tail(&cl->alist, &agg->active);
1249
1250         if (list_first_entry(&agg->active, struct qfq_class, alist) != cl ||
1251             q->in_serv_agg == agg)
1252                 return err; /* non-empty or in service, nothing else to do */
1253
1254         qfq_activate_agg(q, agg, enqueue);
1255
1256         return err;
1257 }
1258
1259 /*
1260  * Schedule aggregate according to its timestamps.
1261  */
1262 static void qfq_schedule_agg(struct qfq_sched *q, struct qfq_aggregate *agg)
1263 {
1264         struct qfq_group *grp = agg->grp;
1265         u64 roundedS;
1266         int s;
1267
1268         roundedS = qfq_round_down(agg->S, grp->slot_shift);
1269
1270         /*
1271          * Insert agg in the correct bucket.
1272          * If agg->S >= grp->S we don't need to adjust the
1273          * bucket list and simply go to the insertion phase.
1274          * Otherwise grp->S is decreasing, we must make room
1275          * in the bucket list, and also recompute the group state.
1276          * Finally, if there were no flows in this group and nobody
1277          * was in ER make sure to adjust V.
1278          */
1279         if (grp->full_slots) {
1280                 if (!qfq_gt(grp->S, agg->S))
1281                         goto skip_update;
1282
1283                 /* create a slot for this agg->S */
1284                 qfq_slot_rotate(grp, roundedS);
1285                 /* group was surely ineligible, remove */
1286                 __clear_bit(grp->index, &q->bitmaps[IR]);
1287                 __clear_bit(grp->index, &q->bitmaps[IB]);
1288         } else if (!q->bitmaps[ER] && qfq_gt(roundedS, q->V) &&
1289                    q->in_serv_agg == NULL)
1290                 q->V = roundedS;
1291
1292         grp->S = roundedS;
1293         grp->F = roundedS + (2ULL << grp->slot_shift);
1294         s = qfq_calc_state(q, grp);
1295         __set_bit(grp->index, &q->bitmaps[s]);
1296
1297         pr_debug("qfq enqueue: new state %d %#lx S %lld F %lld V %lld\n",
1298                  s, q->bitmaps[s],
1299                  (unsigned long long) agg->S,
1300                  (unsigned long long) agg->F,
1301                  (unsigned long long) q->V);
1302
1303 skip_update:
1304         qfq_slot_insert(grp, agg, roundedS);
1305 }
1306
1307
1308 /* Update agg ts and schedule agg for service */
1309 static void qfq_activate_agg(struct qfq_sched *q, struct qfq_aggregate *agg,
1310                              enum update_reason reason)
1311 {
1312         agg->initial_budget = agg->budget = agg->budgetmax; /* recharge budg. */
1313
1314         qfq_update_agg_ts(q, agg, reason);
1315         if (q->in_serv_agg == NULL) { /* no aggr. in service or scheduled */
1316                 q->in_serv_agg = agg; /* start serving this aggregate */
1317                  /* update V: to be in service, agg must be eligible */
1318                 q->oldV = q->V = agg->S;
1319         } else if (agg != q->in_serv_agg)
1320                 qfq_schedule_agg(q, agg);
1321 }
1322
1323 static void qfq_slot_remove(struct qfq_sched *q, struct qfq_group *grp,
1324                             struct qfq_aggregate *agg)
1325 {
1326         unsigned int i, offset;
1327         u64 roundedS;
1328
1329         roundedS = qfq_round_down(agg->S, grp->slot_shift);
1330         offset = (roundedS - grp->S) >> grp->slot_shift;
1331
1332         i = (grp->front + offset) % QFQ_MAX_SLOTS;
1333
1334         hlist_del(&agg->next);
1335         if (hlist_empty(&grp->slots[i]))
1336                 __clear_bit(offset, &grp->full_slots);
1337 }
1338
1339 /*
1340  * Called to forcibly deschedule an aggregate.  If the aggregate is
1341  * not in the front bucket, or if the latter has other aggregates in
1342  * the front bucket, we can simply remove the aggregate with no other
1343  * side effects.
1344  * Otherwise we must propagate the event up.
1345  */
1346 static void qfq_deactivate_agg(struct qfq_sched *q, struct qfq_aggregate *agg)
1347 {
1348         struct qfq_group *grp = agg->grp;
1349         unsigned long mask;
1350         u64 roundedS;
1351         int s;
1352
1353         if (agg == q->in_serv_agg) {
1354                 charge_actual_service(agg);
1355                 q->in_serv_agg = qfq_choose_next_agg(q);
1356                 return;
1357         }
1358
1359         agg->F = agg->S;
1360         qfq_slot_remove(q, grp, agg);
1361
1362         if (!grp->full_slots) {
1363                 __clear_bit(grp->index, &q->bitmaps[IR]);
1364                 __clear_bit(grp->index, &q->bitmaps[EB]);
1365                 __clear_bit(grp->index, &q->bitmaps[IB]);
1366
1367                 if (test_bit(grp->index, &q->bitmaps[ER]) &&
1368                     !(q->bitmaps[ER] & ~((1UL << grp->index) - 1))) {
1369                         mask = q->bitmaps[ER] & ((1UL << grp->index) - 1);
1370                         if (mask)
1371                                 mask = ~((1UL << __fls(mask)) - 1);
1372                         else
1373                                 mask = ~0UL;
1374                         qfq_move_groups(q, mask, EB, ER);
1375                         qfq_move_groups(q, mask, IB, IR);
1376                 }
1377                 __clear_bit(grp->index, &q->bitmaps[ER]);
1378         } else if (hlist_empty(&grp->slots[grp->front])) {
1379                 agg = qfq_slot_scan(grp);
1380                 roundedS = qfq_round_down(agg->S, grp->slot_shift);
1381                 if (grp->S != roundedS) {
1382                         __clear_bit(grp->index, &q->bitmaps[ER]);
1383                         __clear_bit(grp->index, &q->bitmaps[IR]);
1384                         __clear_bit(grp->index, &q->bitmaps[EB]);
1385                         __clear_bit(grp->index, &q->bitmaps[IB]);
1386                         grp->S = roundedS;
1387                         grp->F = roundedS + (2ULL << grp->slot_shift);
1388                         s = qfq_calc_state(q, grp);
1389                         __set_bit(grp->index, &q->bitmaps[s]);
1390                 }
1391         }
1392 }
1393
1394 static void qfq_qlen_notify(struct Qdisc *sch, unsigned long arg)
1395 {
1396         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
1397         struct qfq_class *cl = (struct qfq_class *)arg;
1398
1399         qfq_deactivate_class(q, cl);
1400 }
1401
1402 static int qfq_init_qdisc(struct Qdisc *sch, struct nlattr *opt,
1403                           struct netlink_ext_ack *extack)
1404 {
1405         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
1406         struct qfq_group *grp;
1407         int i, j, err;
1408         u32 max_cl_shift, maxbudg_shift, max_classes;
1409
1410         err = tcf_block_get(&q->block, &q->filter_list, sch, extack);
1411         if (err)
1412                 return err;
1413
1414         err = qdisc_class_hash_init(&q->clhash);
1415         if (err < 0)
1416                 return err;
1417
1418         max_classes = min_t(u64, (u64)qdisc_dev(sch)->tx_queue_len + 1,
1419                             QFQ_MAX_AGG_CLASSES);
1420         /* max_cl_shift = floor(log_2(max_classes)) */
1421         max_cl_shift = __fls(max_classes);
1422         q->max_agg_classes = 1<<max_cl_shift;
1423
1424         /* maxbudg_shift = log2(max_len * max_classes_per_agg) */
1425         maxbudg_shift = QFQ_MTU_SHIFT + max_cl_shift;
1426         q->min_slot_shift = FRAC_BITS + maxbudg_shift - QFQ_MAX_INDEX;
1427
1428         for (i = 0; i <= QFQ_MAX_INDEX; i++) {
1429                 grp = &q->groups[i];
1430                 grp->index = i;
1431                 grp->slot_shift = q->min_slot_shift + i;
1432                 for (j = 0; j < QFQ_MAX_SLOTS; j++)
1433                         INIT_HLIST_HEAD(&grp->slots[j]);
1434         }
1435
1436         INIT_HLIST_HEAD(&q->nonfull_aggs);
1437
1438         return 0;
1439 }
1440
1441 static void qfq_reset_qdisc(struct Qdisc *sch)
1442 {
1443         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
1444         struct qfq_class *cl;
1445         unsigned int i;
1446
1447         for (i = 0; i < q->clhash.hashsize; i++) {
1448                 hlist_for_each_entry(cl, &q->clhash.hash[i], common.hnode) {
1449                         if (cl->qdisc->q.qlen > 0)
1450                                 qfq_deactivate_class(q, cl);
1451
1452                         qdisc_reset(cl->qdisc);
1453                 }
1454         }
1455 }
1456
1457 static void qfq_destroy_qdisc(struct Qdisc *sch)
1458 {
1459         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
1460         struct qfq_class *cl;
1461         struct hlist_node *next;
1462         unsigned int i;
1463
1464         tcf_block_put(q->block);
1465
1466         for (i = 0; i < q->clhash.hashsize; i++) {
1467                 hlist_for_each_entry_safe(cl, next, &q->clhash.hash[i],
1468                                           common.hnode) {
1469                         qfq_destroy_class(sch, cl);
1470                 }
1471         }
1472         qdisc_class_hash_destroy(&q->clhash);
1473 }
1474
1475 static const struct Qdisc_class_ops qfq_class_ops = {
1476         .change         = qfq_change_class,
1477         .delete         = qfq_delete_class,
1478         .find           = qfq_search_class,
1479         .tcf_block      = qfq_tcf_block,
1480         .bind_tcf       = qfq_bind_tcf,
1481         .unbind_tcf     = qfq_unbind_tcf,
1482         .graft          = qfq_graft_class,
1483         .leaf           = qfq_class_leaf,
1484         .qlen_notify    = qfq_qlen_notify,
1485         .dump           = qfq_dump_class,
1486         .dump_stats     = qfq_dump_class_stats,
1487         .walk           = qfq_walk,
1488 };
1489
1490 static struct Qdisc_ops qfq_qdisc_ops __read_mostly = {
1491         .cl_ops         = &qfq_class_ops,
1492         .id             = "qfq",
1493         .priv_size      = sizeof(struct qfq_sched),
1494         .enqueue        = qfq_enqueue,
1495         .dequeue        = qfq_dequeue,
1496         .peek           = qdisc_peek_dequeued,
1497         .init           = qfq_init_qdisc,
1498         .reset          = qfq_reset_qdisc,
1499         .destroy        = qfq_destroy_qdisc,
1500         .owner          = THIS_MODULE,
1501 };
1502
1503 static int __init qfq_init(void)
1504 {
1505         return register_qdisc(&qfq_qdisc_ops);
1506 }
1507
1508 static void __exit qfq_exit(void)
1509 {
1510         unregister_qdisc(&qfq_qdisc_ops);
1511 }
1512
1513 module_init(qfq_init);
1514 module_exit(qfq_exit);
1515 MODULE_LICENSE("GPL");