2f3629c851584bd9956658cbedb70bd6576a3433
[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 #define QFQ_MAX_LMAX            (1UL << QFQ_MTU_SHIFT)
117
118 #define QFQ_MAX_AGG_CLASSES     8 /* max num classes per aggregate allowed */
119
120 /*
121  * Possible group states.  These values are used as indexes for the bitmaps
122  * array of struct qfq_queue.
123  */
124 enum qfq_state { ER, IR, EB, IB, QFQ_MAX_STATE };
125
126 struct qfq_group;
127
128 struct qfq_aggregate;
129
130 struct qfq_class {
131         struct Qdisc_class_common common;
132
133         unsigned int filter_cnt;
134
135         struct gnet_stats_basic_sync bstats;
136         struct gnet_stats_queue qstats;
137         struct net_rate_estimator __rcu *rate_est;
138         struct Qdisc *qdisc;
139         struct list_head alist;         /* Link for active-classes list. */
140         struct qfq_aggregate *agg;      /* Parent aggregate. */
141         int deficit;                    /* DRR deficit counter. */
142 };
143
144 struct qfq_aggregate {
145         struct hlist_node next; /* Link for the slot list. */
146         u64 S, F;               /* flow timestamps (exact) */
147
148         /* group we belong to. In principle we would need the index,
149          * which is log_2(lmax/weight), but we never reference it
150          * directly, only the group.
151          */
152         struct qfq_group *grp;
153
154         /* these are copied from the flowset. */
155         u32     class_weight; /* Weight of each class in this aggregate. */
156         /* Max pkt size for the classes in this aggregate, DRR quantum. */
157         int     lmax;
158
159         u32     inv_w;      /* ONE_FP/(sum of weights of classes in aggr.). */
160         u32     budgetmax;  /* Max budget for this aggregate. */
161         u32     initial_budget, budget;     /* Initial and current budget. */
162
163         int               num_classes;  /* Number of classes in this aggr. */
164         struct list_head  active;       /* DRR queue of active classes. */
165
166         struct hlist_node nonfull_next; /* See nonfull_aggs in qfq_sched. */
167 };
168
169 struct qfq_group {
170         u64 S, F;                       /* group timestamps (approx). */
171         unsigned int slot_shift;        /* Slot shift. */
172         unsigned int index;             /* Group index. */
173         unsigned int front;             /* Index of the front slot. */
174         unsigned long full_slots;       /* non-empty slots */
175
176         /* Array of RR lists of active aggregates. */
177         struct hlist_head slots[QFQ_MAX_SLOTS];
178 };
179
180 struct qfq_sched {
181         struct tcf_proto __rcu *filter_list;
182         struct tcf_block        *block;
183         struct Qdisc_class_hash clhash;
184
185         u64                     oldV, V;        /* Precise virtual times. */
186         struct qfq_aggregate    *in_serv_agg;   /* Aggregate being served. */
187         u32                     wsum;           /* weight sum */
188         u32                     iwsum;          /* inverse weight sum */
189
190         unsigned long bitmaps[QFQ_MAX_STATE];       /* Group bitmaps. */
191         struct qfq_group groups[QFQ_MAX_INDEX + 1]; /* The groups. */
192         u32 min_slot_shift;     /* Index of the group-0 bit in the bitmaps. */
193
194         u32 max_agg_classes;            /* Max number of classes per aggr. */
195         struct hlist_head nonfull_aggs; /* Aggs with room for more classes. */
196 };
197
198 /*
199  * Possible reasons why the timestamps of an aggregate are updated
200  * enqueue: the aggregate switches from idle to active and must scheduled
201  *          for service
202  * requeue: the aggregate finishes its budget, so it stops being served and
203  *          must be rescheduled for service
204  */
205 enum update_reason {enqueue, requeue};
206
207 static struct qfq_class *qfq_find_class(struct Qdisc *sch, u32 classid)
208 {
209         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
210         struct Qdisc_class_common *clc;
211
212         clc = qdisc_class_find(&q->clhash, classid);
213         if (clc == NULL)
214                 return NULL;
215         return container_of(clc, struct qfq_class, common);
216 }
217
218 static struct netlink_range_validation lmax_range = {
219         .min = QFQ_MIN_LMAX,
220         .max = QFQ_MAX_LMAX,
221 };
222
223 static const struct nla_policy qfq_policy[TCA_QFQ_MAX + 1] = {
224         [TCA_QFQ_WEIGHT] = NLA_POLICY_RANGE(NLA_U32, 1, QFQ_MAX_WEIGHT),
225         [TCA_QFQ_LMAX] = NLA_POLICY_FULL_RANGE(NLA_U32, &lmax_range),
226 };
227
228 /*
229  * Calculate a flow index, given its weight and maximum packet length.
230  * index = log_2(maxlen/weight) but we need to apply the scaling.
231  * This is used only once at flow creation.
232  */
233 static int qfq_calc_index(u32 inv_w, unsigned int maxlen, u32 min_slot_shift)
234 {
235         u64 slot_size = (u64)maxlen * inv_w;
236         unsigned long size_map;
237         int index = 0;
238
239         size_map = slot_size >> min_slot_shift;
240         if (!size_map)
241                 goto out;
242
243         index = __fls(size_map) + 1;    /* basically a log_2 */
244         index -= !(slot_size - (1ULL << (index + min_slot_shift - 1)));
245
246         if (index < 0)
247                 index = 0;
248 out:
249         pr_debug("qfq calc_index: W = %lu, L = %u, I = %d\n",
250                  (unsigned long) ONE_FP/inv_w, maxlen, index);
251
252         return index;
253 }
254
255 static void qfq_deactivate_agg(struct qfq_sched *, struct qfq_aggregate *);
256 static void qfq_activate_agg(struct qfq_sched *, struct qfq_aggregate *,
257                              enum update_reason);
258
259 static void qfq_init_agg(struct qfq_sched *q, struct qfq_aggregate *agg,
260                          u32 lmax, u32 weight)
261 {
262         INIT_LIST_HEAD(&agg->active);
263         hlist_add_head(&agg->nonfull_next, &q->nonfull_aggs);
264
265         agg->lmax = lmax;
266         agg->class_weight = weight;
267 }
268
269 static struct qfq_aggregate *qfq_find_agg(struct qfq_sched *q,
270                                           u32 lmax, u32 weight)
271 {
272         struct qfq_aggregate *agg;
273
274         hlist_for_each_entry(agg, &q->nonfull_aggs, nonfull_next)
275                 if (agg->lmax == lmax && agg->class_weight == weight)
276                         return agg;
277
278         return NULL;
279 }
280
281
282 /* Update aggregate as a function of the new number of classes. */
283 static void qfq_update_agg(struct qfq_sched *q, struct qfq_aggregate *agg,
284                            int new_num_classes)
285 {
286         u32 new_agg_weight;
287
288         if (new_num_classes == q->max_agg_classes)
289                 hlist_del_init(&agg->nonfull_next);
290
291         if (agg->num_classes > new_num_classes &&
292             new_num_classes == q->max_agg_classes - 1) /* agg no more full */
293                 hlist_add_head(&agg->nonfull_next, &q->nonfull_aggs);
294
295         /* The next assignment may let
296          * agg->initial_budget > agg->budgetmax
297          * hold, we will take it into account in charge_actual_service().
298          */
299         agg->budgetmax = new_num_classes * agg->lmax;
300         new_agg_weight = agg->class_weight * new_num_classes;
301         agg->inv_w = ONE_FP/new_agg_weight;
302
303         if (agg->grp == NULL) {
304                 int i = qfq_calc_index(agg->inv_w, agg->budgetmax,
305                                        q->min_slot_shift);
306                 agg->grp = &q->groups[i];
307         }
308
309         q->wsum +=
310                 (int) agg->class_weight * (new_num_classes - agg->num_classes);
311         q->iwsum = ONE_FP / q->wsum;
312
313         agg->num_classes = new_num_classes;
314 }
315
316 /* Add class to aggregate. */
317 static void qfq_add_to_agg(struct qfq_sched *q,
318                            struct qfq_aggregate *agg,
319                            struct qfq_class *cl)
320 {
321         cl->agg = agg;
322
323         qfq_update_agg(q, agg, agg->num_classes+1);
324         if (cl->qdisc->q.qlen > 0) { /* adding an active class */
325                 list_add_tail(&cl->alist, &agg->active);
326                 if (list_first_entry(&agg->active, struct qfq_class, alist) ==
327                     cl && q->in_serv_agg != agg) /* agg was inactive */
328                         qfq_activate_agg(q, agg, enqueue); /* schedule agg */
329         }
330 }
331
332 static struct qfq_aggregate *qfq_choose_next_agg(struct qfq_sched *);
333
334 static void qfq_destroy_agg(struct qfq_sched *q, struct qfq_aggregate *agg)
335 {
336         hlist_del_init(&agg->nonfull_next);
337         q->wsum -= agg->class_weight;
338         if (q->wsum != 0)
339                 q->iwsum = ONE_FP / q->wsum;
340
341         if (q->in_serv_agg == agg)
342                 q->in_serv_agg = qfq_choose_next_agg(q);
343         kfree(agg);
344 }
345
346 /* Deschedule class from within its parent aggregate. */
347 static void qfq_deactivate_class(struct qfq_sched *q, struct qfq_class *cl)
348 {
349         struct qfq_aggregate *agg = cl->agg;
350
351
352         list_del(&cl->alist); /* remove from RR queue of the aggregate */
353         if (list_empty(&agg->active)) /* agg is now inactive */
354                 qfq_deactivate_agg(q, agg);
355 }
356
357 /* Remove class from its parent aggregate. */
358 static void qfq_rm_from_agg(struct qfq_sched *q, struct qfq_class *cl)
359 {
360         struct qfq_aggregate *agg = cl->agg;
361
362         cl->agg = NULL;
363         if (agg->num_classes == 1) { /* agg being emptied, destroy it */
364                 qfq_destroy_agg(q, agg);
365                 return;
366         }
367         qfq_update_agg(q, agg, agg->num_classes-1);
368 }
369
370 /* Deschedule class and remove it from its parent aggregate. */
371 static void qfq_deact_rm_from_agg(struct qfq_sched *q, struct qfq_class *cl)
372 {
373         if (cl->qdisc->q.qlen > 0) /* class is active */
374                 qfq_deactivate_class(q, cl);
375
376         qfq_rm_from_agg(q, cl);
377 }
378
379 /* Move class to a new aggregate, matching the new class weight and/or lmax */
380 static int qfq_change_agg(struct Qdisc *sch, struct qfq_class *cl, u32 weight,
381                            u32 lmax)
382 {
383         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
384         struct qfq_aggregate *new_agg = qfq_find_agg(q, lmax, weight);
385
386         if (new_agg == NULL) { /* create new aggregate */
387                 new_agg = kzalloc(sizeof(*new_agg), GFP_ATOMIC);
388                 if (new_agg == NULL)
389                         return -ENOBUFS;
390                 qfq_init_agg(q, new_agg, lmax, weight);
391         }
392         qfq_deact_rm_from_agg(q, cl);
393         qfq_add_to_agg(q, new_agg, cl);
394
395         return 0;
396 }
397
398 static int qfq_change_class(struct Qdisc *sch, u32 classid, u32 parentid,
399                             struct nlattr **tca, unsigned long *arg,
400                             struct netlink_ext_ack *extack)
401 {
402         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
403         struct qfq_class *cl = (struct qfq_class *)*arg;
404         bool existing = false;
405         struct nlattr *tb[TCA_QFQ_MAX + 1];
406         struct qfq_aggregate *new_agg = NULL;
407         u32 weight, lmax, inv_w;
408         int err;
409         int delta_w;
410
411         if (tca[TCA_OPTIONS] == NULL) {
412                 pr_notice("qfq: no options\n");
413                 return -EINVAL;
414         }
415
416         err = nla_parse_nested_deprecated(tb, TCA_QFQ_MAX, tca[TCA_OPTIONS],
417                                           qfq_policy, extack);
418         if (err < 0)
419                 return err;
420
421         if (tb[TCA_QFQ_WEIGHT])
422                 weight = nla_get_u32(tb[TCA_QFQ_WEIGHT]);
423         else
424                 weight = 1;
425
426         if (tb[TCA_QFQ_LMAX])
427                 lmax = nla_get_u32(tb[TCA_QFQ_LMAX]);
428         else
429                 lmax = psched_mtu(qdisc_dev(sch));
430
431         inv_w = ONE_FP / weight;
432         weight = ONE_FP / inv_w;
433
434         if (cl != NULL &&
435             lmax == cl->agg->lmax &&
436             weight == cl->agg->class_weight)
437                 return 0; /* nothing to change */
438
439         delta_w = weight - (cl ? cl->agg->class_weight : 0);
440
441         if (q->wsum + delta_w > QFQ_MAX_WSUM) {
442                 pr_notice("qfq: total weight out of range (%d + %u)\n",
443                           delta_w, q->wsum);
444                 return -EINVAL;
445         }
446
447         if (cl != NULL) { /* modify existing class */
448                 if (tca[TCA_RATE]) {
449                         err = gen_replace_estimator(&cl->bstats, NULL,
450                                                     &cl->rate_est,
451                                                     NULL,
452                                                     true,
453                                                     tca[TCA_RATE]);
454                         if (err)
455                                 return err;
456                 }
457                 existing = true;
458                 goto set_change_agg;
459         }
460
461         /* create and init new class */
462         cl = kzalloc(sizeof(struct qfq_class), GFP_KERNEL);
463         if (cl == NULL)
464                 return -ENOBUFS;
465
466         gnet_stats_basic_sync_init(&cl->bstats);
467         cl->common.classid = classid;
468         cl->deficit = lmax;
469
470         cl->qdisc = qdisc_create_dflt(sch->dev_queue, &pfifo_qdisc_ops,
471                                       classid, NULL);
472         if (cl->qdisc == NULL)
473                 cl->qdisc = &noop_qdisc;
474
475         if (tca[TCA_RATE]) {
476                 err = gen_new_estimator(&cl->bstats, NULL,
477                                         &cl->rate_est,
478                                         NULL,
479                                         true,
480                                         tca[TCA_RATE]);
481                 if (err)
482                         goto destroy_class;
483         }
484
485         if (cl->qdisc != &noop_qdisc)
486                 qdisc_hash_add(cl->qdisc, true);
487
488 set_change_agg:
489         sch_tree_lock(sch);
490         new_agg = qfq_find_agg(q, lmax, weight);
491         if (new_agg == NULL) { /* create new aggregate */
492                 sch_tree_unlock(sch);
493                 new_agg = kzalloc(sizeof(*new_agg), GFP_KERNEL);
494                 if (new_agg == NULL) {
495                         err = -ENOBUFS;
496                         gen_kill_estimator(&cl->rate_est);
497                         goto destroy_class;
498                 }
499                 sch_tree_lock(sch);
500                 qfq_init_agg(q, new_agg, lmax, weight);
501         }
502         if (existing)
503                 qfq_deact_rm_from_agg(q, cl);
504         else
505                 qdisc_class_hash_insert(&q->clhash, &cl->common);
506         qfq_add_to_agg(q, new_agg, cl);
507         sch_tree_unlock(sch);
508         qdisc_class_hash_grow(sch, &q->clhash);
509
510         *arg = (unsigned long)cl;
511         return 0;
512
513 destroy_class:
514         qdisc_put(cl->qdisc);
515         kfree(cl);
516         return err;
517 }
518
519 static void qfq_destroy_class(struct Qdisc *sch, struct qfq_class *cl)
520 {
521         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
522
523         qfq_rm_from_agg(q, cl);
524         gen_kill_estimator(&cl->rate_est);
525         qdisc_put(cl->qdisc);
526         kfree(cl);
527 }
528
529 static int qfq_delete_class(struct Qdisc *sch, unsigned long arg,
530                             struct netlink_ext_ack *extack)
531 {
532         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
533         struct qfq_class *cl = (struct qfq_class *)arg;
534
535         if (cl->filter_cnt > 0)
536                 return -EBUSY;
537
538         sch_tree_lock(sch);
539
540         qdisc_purge_queue(cl->qdisc);
541         qdisc_class_hash_remove(&q->clhash, &cl->common);
542
543         sch_tree_unlock(sch);
544
545         qfq_destroy_class(sch, cl);
546         return 0;
547 }
548
549 static unsigned long qfq_search_class(struct Qdisc *sch, u32 classid)
550 {
551         return (unsigned long)qfq_find_class(sch, classid);
552 }
553
554 static struct tcf_block *qfq_tcf_block(struct Qdisc *sch, unsigned long cl,
555                                        struct netlink_ext_ack *extack)
556 {
557         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
558
559         if (cl)
560                 return NULL;
561
562         return q->block;
563 }
564
565 static unsigned long qfq_bind_tcf(struct Qdisc *sch, unsigned long parent,
566                                   u32 classid)
567 {
568         struct qfq_class *cl = qfq_find_class(sch, classid);
569
570         if (cl != NULL)
571                 cl->filter_cnt++;
572
573         return (unsigned long)cl;
574 }
575
576 static void qfq_unbind_tcf(struct Qdisc *sch, unsigned long arg)
577 {
578         struct qfq_class *cl = (struct qfq_class *)arg;
579
580         cl->filter_cnt--;
581 }
582
583 static int qfq_graft_class(struct Qdisc *sch, unsigned long arg,
584                            struct Qdisc *new, struct Qdisc **old,
585                            struct netlink_ext_ack *extack)
586 {
587         struct qfq_class *cl = (struct qfq_class *)arg;
588
589         if (new == NULL) {
590                 new = qdisc_create_dflt(sch->dev_queue, &pfifo_qdisc_ops,
591                                         cl->common.classid, NULL);
592                 if (new == NULL)
593                         new = &noop_qdisc;
594         }
595
596         *old = qdisc_replace(sch, new, &cl->qdisc);
597         return 0;
598 }
599
600 static struct Qdisc *qfq_class_leaf(struct Qdisc *sch, unsigned long arg)
601 {
602         struct qfq_class *cl = (struct qfq_class *)arg;
603
604         return cl->qdisc;
605 }
606
607 static int qfq_dump_class(struct Qdisc *sch, unsigned long arg,
608                           struct sk_buff *skb, struct tcmsg *tcm)
609 {
610         struct qfq_class *cl = (struct qfq_class *)arg;
611         struct nlattr *nest;
612
613         tcm->tcm_parent = TC_H_ROOT;
614         tcm->tcm_handle = cl->common.classid;
615         tcm->tcm_info   = cl->qdisc->handle;
616
617         nest = nla_nest_start_noflag(skb, TCA_OPTIONS);
618         if (nest == NULL)
619                 goto nla_put_failure;
620         if (nla_put_u32(skb, TCA_QFQ_WEIGHT, cl->agg->class_weight) ||
621             nla_put_u32(skb, TCA_QFQ_LMAX, cl->agg->lmax))
622                 goto nla_put_failure;
623         return nla_nest_end(skb, nest);
624
625 nla_put_failure:
626         nla_nest_cancel(skb, nest);
627         return -EMSGSIZE;
628 }
629
630 static int qfq_dump_class_stats(struct Qdisc *sch, unsigned long arg,
631                                 struct gnet_dump *d)
632 {
633         struct qfq_class *cl = (struct qfq_class *)arg;
634         struct tc_qfq_stats xstats;
635
636         memset(&xstats, 0, sizeof(xstats));
637
638         xstats.weight = cl->agg->class_weight;
639         xstats.lmax = cl->agg->lmax;
640
641         if (gnet_stats_copy_basic(d, NULL, &cl->bstats, true) < 0 ||
642             gnet_stats_copy_rate_est(d, &cl->rate_est) < 0 ||
643             qdisc_qstats_copy(d, cl->qdisc) < 0)
644                 return -1;
645
646         return gnet_stats_copy_app(d, &xstats, sizeof(xstats));
647 }
648
649 static void qfq_walk(struct Qdisc *sch, struct qdisc_walker *arg)
650 {
651         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
652         struct qfq_class *cl;
653         unsigned int i;
654
655         if (arg->stop)
656                 return;
657
658         for (i = 0; i < q->clhash.hashsize; i++) {
659                 hlist_for_each_entry(cl, &q->clhash.hash[i], common.hnode) {
660                         if (!tc_qdisc_stats_dump(sch, (unsigned long)cl, arg))
661                                 return;
662                 }
663         }
664 }
665
666 static struct qfq_class *qfq_classify(struct sk_buff *skb, struct Qdisc *sch,
667                                       int *qerr)
668 {
669         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
670         struct qfq_class *cl;
671         struct tcf_result res;
672         struct tcf_proto *fl;
673         int result;
674
675         if (TC_H_MAJ(skb->priority ^ sch->handle) == 0) {
676                 pr_debug("qfq_classify: found %d\n", skb->priority);
677                 cl = qfq_find_class(sch, skb->priority);
678                 if (cl != NULL)
679                         return cl;
680         }
681
682         *qerr = NET_XMIT_SUCCESS | __NET_XMIT_BYPASS;
683         fl = rcu_dereference_bh(q->filter_list);
684         result = tcf_classify(skb, NULL, fl, &res, false);
685         if (result >= 0) {
686 #ifdef CONFIG_NET_CLS_ACT
687                 switch (result) {
688                 case TC_ACT_QUEUED:
689                 case TC_ACT_STOLEN:
690                 case TC_ACT_TRAP:
691                         *qerr = NET_XMIT_SUCCESS | __NET_XMIT_STOLEN;
692                         fallthrough;
693                 case TC_ACT_SHOT:
694                         return NULL;
695                 }
696 #endif
697                 cl = (struct qfq_class *)res.class;
698                 if (cl == NULL)
699                         cl = qfq_find_class(sch, res.classid);
700                 return cl;
701         }
702
703         return NULL;
704 }
705
706 /* Generic comparison function, handling wraparound. */
707 static inline int qfq_gt(u64 a, u64 b)
708 {
709         return (s64)(a - b) > 0;
710 }
711
712 /* Round a precise timestamp to its slotted value. */
713 static inline u64 qfq_round_down(u64 ts, unsigned int shift)
714 {
715         return ts & ~((1ULL << shift) - 1);
716 }
717
718 /* return the pointer to the group with lowest index in the bitmap */
719 static inline struct qfq_group *qfq_ffs(struct qfq_sched *q,
720                                         unsigned long bitmap)
721 {
722         int index = __ffs(bitmap);
723         return &q->groups[index];
724 }
725 /* Calculate a mask to mimic what would be ffs_from(). */
726 static inline unsigned long mask_from(unsigned long bitmap, int from)
727 {
728         return bitmap & ~((1UL << from) - 1);
729 }
730
731 /*
732  * The state computation relies on ER=0, IR=1, EB=2, IB=3
733  * First compute eligibility comparing grp->S, q->V,
734  * then check if someone is blocking us and possibly add EB
735  */
736 static int qfq_calc_state(struct qfq_sched *q, const struct qfq_group *grp)
737 {
738         /* if S > V we are not eligible */
739         unsigned int state = qfq_gt(grp->S, q->V);
740         unsigned long mask = mask_from(q->bitmaps[ER], grp->index);
741         struct qfq_group *next;
742
743         if (mask) {
744                 next = qfq_ffs(q, mask);
745                 if (qfq_gt(grp->F, next->F))
746                         state |= EB;
747         }
748
749         return state;
750 }
751
752
753 /*
754  * In principle
755  *      q->bitmaps[dst] |= q->bitmaps[src] & mask;
756  *      q->bitmaps[src] &= ~mask;
757  * but we should make sure that src != dst
758  */
759 static inline void qfq_move_groups(struct qfq_sched *q, unsigned long mask,
760                                    int src, int dst)
761 {
762         q->bitmaps[dst] |= q->bitmaps[src] & mask;
763         q->bitmaps[src] &= ~mask;
764 }
765
766 static void qfq_unblock_groups(struct qfq_sched *q, int index, u64 old_F)
767 {
768         unsigned long mask = mask_from(q->bitmaps[ER], index + 1);
769         struct qfq_group *next;
770
771         if (mask) {
772                 next = qfq_ffs(q, mask);
773                 if (!qfq_gt(next->F, old_F))
774                         return;
775         }
776
777         mask = (1UL << index) - 1;
778         qfq_move_groups(q, mask, EB, ER);
779         qfq_move_groups(q, mask, IB, IR);
780 }
781
782 /*
783  * perhaps
784  *
785         old_V ^= q->V;
786         old_V >>= q->min_slot_shift;
787         if (old_V) {
788                 ...
789         }
790  *
791  */
792 static void qfq_make_eligible(struct qfq_sched *q)
793 {
794         unsigned long vslot = q->V >> q->min_slot_shift;
795         unsigned long old_vslot = q->oldV >> q->min_slot_shift;
796
797         if (vslot != old_vslot) {
798                 unsigned long mask;
799                 int last_flip_pos = fls(vslot ^ old_vslot);
800
801                 if (last_flip_pos > 31) /* higher than the number of groups */
802                         mask = ~0UL;    /* make all groups eligible */
803                 else
804                         mask = (1UL << last_flip_pos) - 1;
805
806                 qfq_move_groups(q, mask, IR, ER);
807                 qfq_move_groups(q, mask, IB, EB);
808         }
809 }
810
811 /*
812  * The index of the slot in which the input aggregate agg is to be
813  * inserted must not be higher than QFQ_MAX_SLOTS-2. There is a '-2'
814  * and not a '-1' because the start time of the group may be moved
815  * backward by one slot after the aggregate has been inserted, and
816  * this would cause non-empty slots to be right-shifted by one
817  * position.
818  *
819  * QFQ+ fully satisfies this bound to the slot index if the parameters
820  * of the classes are not changed dynamically, and if QFQ+ never
821  * happens to postpone the service of agg unjustly, i.e., it never
822  * happens that the aggregate becomes backlogged and eligible, or just
823  * eligible, while an aggregate with a higher approximated finish time
824  * is being served. In particular, in this case QFQ+ guarantees that
825  * the timestamps of agg are low enough that the slot index is never
826  * higher than 2. Unfortunately, QFQ+ cannot provide the same
827  * guarantee if it happens to unjustly postpone the service of agg, or
828  * if the parameters of some class are changed.
829  *
830  * As for the first event, i.e., an out-of-order service, the
831  * upper bound to the slot index guaranteed by QFQ+ grows to
832  * 2 +
833  * QFQ_MAX_AGG_CLASSES * ((1<<QFQ_MTU_SHIFT)/QFQ_MIN_LMAX) *
834  * (current_max_weight/current_wsum) <= 2 + 8 * 128 * 1.
835  *
836  * The following function deals with this problem by backward-shifting
837  * the timestamps of agg, if needed, so as to guarantee that the slot
838  * index is never higher than QFQ_MAX_SLOTS-2. This backward-shift may
839  * cause the service of other aggregates to be postponed, yet the
840  * worst-case guarantees of these aggregates are not violated.  In
841  * fact, in case of no out-of-order service, the timestamps of agg
842  * would have been even lower than they are after the backward shift,
843  * because QFQ+ would have guaranteed a maximum value equal to 2 for
844  * the slot index, and 2 < QFQ_MAX_SLOTS-2. Hence the aggregates whose
845  * service is postponed because of the backward-shift would have
846  * however waited for the service of agg before being served.
847  *
848  * The other event that may cause the slot index to be higher than 2
849  * for agg is a recent change of the parameters of some class. If the
850  * weight of a class is increased or the lmax (max_pkt_size) of the
851  * class is decreased, then a new aggregate with smaller slot size
852  * than the original parent aggregate of the class may happen to be
853  * activated. The activation of this aggregate should be properly
854  * delayed to when the service of the class has finished in the ideal
855  * system tracked by QFQ+. If the activation of the aggregate is not
856  * delayed to this reference time instant, then this aggregate may be
857  * unjustly served before other aggregates waiting for service. This
858  * may cause the above bound to the slot index to be violated for some
859  * of these unlucky aggregates.
860  *
861  * Instead of delaying the activation of the new aggregate, which is
862  * quite complex, the above-discussed capping of the slot index is
863  * used to handle also the consequences of a change of the parameters
864  * of a class.
865  */
866 static void qfq_slot_insert(struct qfq_group *grp, struct qfq_aggregate *agg,
867                             u64 roundedS)
868 {
869         u64 slot = (roundedS - grp->S) >> grp->slot_shift;
870         unsigned int i; /* slot index in the bucket list */
871
872         if (unlikely(slot > QFQ_MAX_SLOTS - 2)) {
873                 u64 deltaS = roundedS - grp->S -
874                         ((u64)(QFQ_MAX_SLOTS - 2)<<grp->slot_shift);
875                 agg->S -= deltaS;
876                 agg->F -= deltaS;
877                 slot = QFQ_MAX_SLOTS - 2;
878         }
879
880         i = (grp->front + slot) % QFQ_MAX_SLOTS;
881
882         hlist_add_head(&agg->next, &grp->slots[i]);
883         __set_bit(slot, &grp->full_slots);
884 }
885
886 /* Maybe introduce hlist_first_entry?? */
887 static struct qfq_aggregate *qfq_slot_head(struct qfq_group *grp)
888 {
889         return hlist_entry(grp->slots[grp->front].first,
890                            struct qfq_aggregate, next);
891 }
892
893 /*
894  * remove the entry from the slot
895  */
896 static void qfq_front_slot_remove(struct qfq_group *grp)
897 {
898         struct qfq_aggregate *agg = qfq_slot_head(grp);
899
900         BUG_ON(!agg);
901         hlist_del(&agg->next);
902         if (hlist_empty(&grp->slots[grp->front]))
903                 __clear_bit(0, &grp->full_slots);
904 }
905
906 /*
907  * Returns the first aggregate in the first non-empty bucket of the
908  * group. As a side effect, adjusts the bucket list so the first
909  * non-empty bucket is at position 0 in full_slots.
910  */
911 static struct qfq_aggregate *qfq_slot_scan(struct qfq_group *grp)
912 {
913         unsigned int i;
914
915         pr_debug("qfq slot_scan: grp %u full %#lx\n",
916                  grp->index, grp->full_slots);
917
918         if (grp->full_slots == 0)
919                 return NULL;
920
921         i = __ffs(grp->full_slots);  /* zero based */
922         if (i > 0) {
923                 grp->front = (grp->front + i) % QFQ_MAX_SLOTS;
924                 grp->full_slots >>= i;
925         }
926
927         return qfq_slot_head(grp);
928 }
929
930 /*
931  * adjust the bucket list. When the start time of a group decreases,
932  * we move the index down (modulo QFQ_MAX_SLOTS) so we don't need to
933  * move the objects. The mask of occupied slots must be shifted
934  * because we use ffs() to find the first non-empty slot.
935  * This covers decreases in the group's start time, but what about
936  * increases of the start time ?
937  * Here too we should make sure that i is less than 32
938  */
939 static void qfq_slot_rotate(struct qfq_group *grp, u64 roundedS)
940 {
941         unsigned int i = (grp->S - roundedS) >> grp->slot_shift;
942
943         grp->full_slots <<= i;
944         grp->front = (grp->front - i) % QFQ_MAX_SLOTS;
945 }
946
947 static void qfq_update_eligible(struct qfq_sched *q)
948 {
949         struct qfq_group *grp;
950         unsigned long ineligible;
951
952         ineligible = q->bitmaps[IR] | q->bitmaps[IB];
953         if (ineligible) {
954                 if (!q->bitmaps[ER]) {
955                         grp = qfq_ffs(q, ineligible);
956                         if (qfq_gt(grp->S, q->V))
957                                 q->V = grp->S;
958                 }
959                 qfq_make_eligible(q);
960         }
961 }
962
963 /* Dequeue head packet of the head class in the DRR queue of the aggregate. */
964 static void agg_dequeue(struct qfq_aggregate *agg,
965                         struct qfq_class *cl, unsigned int len)
966 {
967         qdisc_dequeue_peeked(cl->qdisc);
968
969         cl->deficit -= (int) len;
970
971         if (cl->qdisc->q.qlen == 0) /* no more packets, remove from list */
972                 list_del(&cl->alist);
973         else if (cl->deficit < qdisc_pkt_len(cl->qdisc->ops->peek(cl->qdisc))) {
974                 cl->deficit += agg->lmax;
975                 list_move_tail(&cl->alist, &agg->active);
976         }
977 }
978
979 static inline struct sk_buff *qfq_peek_skb(struct qfq_aggregate *agg,
980                                            struct qfq_class **cl,
981                                            unsigned int *len)
982 {
983         struct sk_buff *skb;
984
985         *cl = list_first_entry(&agg->active, struct qfq_class, alist);
986         skb = (*cl)->qdisc->ops->peek((*cl)->qdisc);
987         if (skb == NULL)
988                 WARN_ONCE(1, "qfq_dequeue: non-workconserving leaf\n");
989         else
990                 *len = qdisc_pkt_len(skb);
991
992         return skb;
993 }
994
995 /* Update F according to the actual service received by the aggregate. */
996 static inline void charge_actual_service(struct qfq_aggregate *agg)
997 {
998         /* Compute the service received by the aggregate, taking into
999          * account that, after decreasing the number of classes in
1000          * agg, it may happen that
1001          * agg->initial_budget - agg->budget > agg->bugdetmax
1002          */
1003         u32 service_received = min(agg->budgetmax,
1004                                    agg->initial_budget - agg->budget);
1005
1006         agg->F = agg->S + (u64)service_received * agg->inv_w;
1007 }
1008
1009 /* Assign a reasonable start time for a new aggregate in group i.
1010  * Admissible values for \hat(F) are multiples of \sigma_i
1011  * no greater than V+\sigma_i . Larger values mean that
1012  * we had a wraparound so we consider the timestamp to be stale.
1013  *
1014  * If F is not stale and F >= V then we set S = F.
1015  * Otherwise we should assign S = V, but this may violate
1016  * the ordering in EB (see [2]). So, if we have groups in ER,
1017  * set S to the F_j of the first group j which would be blocking us.
1018  * We are guaranteed not to move S backward because
1019  * otherwise our group i would still be blocked.
1020  */
1021 static void qfq_update_start(struct qfq_sched *q, struct qfq_aggregate *agg)
1022 {
1023         unsigned long mask;
1024         u64 limit, roundedF;
1025         int slot_shift = agg->grp->slot_shift;
1026
1027         roundedF = qfq_round_down(agg->F, slot_shift);
1028         limit = qfq_round_down(q->V, slot_shift) + (1ULL << slot_shift);
1029
1030         if (!qfq_gt(agg->F, q->V) || qfq_gt(roundedF, limit)) {
1031                 /* timestamp was stale */
1032                 mask = mask_from(q->bitmaps[ER], agg->grp->index);
1033                 if (mask) {
1034                         struct qfq_group *next = qfq_ffs(q, mask);
1035                         if (qfq_gt(roundedF, next->F)) {
1036                                 if (qfq_gt(limit, next->F))
1037                                         agg->S = next->F;
1038                                 else /* preserve timestamp correctness */
1039                                         agg->S = limit;
1040                                 return;
1041                         }
1042                 }
1043                 agg->S = q->V;
1044         } else  /* timestamp is not stale */
1045                 agg->S = agg->F;
1046 }
1047
1048 /* Update the timestamps of agg before scheduling/rescheduling it for
1049  * service.  In particular, assign to agg->F its maximum possible
1050  * value, i.e., the virtual finish time with which the aggregate
1051  * should be labeled if it used all its budget once in service.
1052  */
1053 static inline void
1054 qfq_update_agg_ts(struct qfq_sched *q,
1055                     struct qfq_aggregate *agg, enum update_reason reason)
1056 {
1057         if (reason != requeue)
1058                 qfq_update_start(q, agg);
1059         else /* just charge agg for the service received */
1060                 agg->S = agg->F;
1061
1062         agg->F = agg->S + (u64)agg->budgetmax * agg->inv_w;
1063 }
1064
1065 static void qfq_schedule_agg(struct qfq_sched *q, struct qfq_aggregate *agg);
1066
1067 static struct sk_buff *qfq_dequeue(struct Qdisc *sch)
1068 {
1069         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
1070         struct qfq_aggregate *in_serv_agg = q->in_serv_agg;
1071         struct qfq_class *cl;
1072         struct sk_buff *skb = NULL;
1073         /* next-packet len, 0 means no more active classes in in-service agg */
1074         unsigned int len = 0;
1075
1076         if (in_serv_agg == NULL)
1077                 return NULL;
1078
1079         if (!list_empty(&in_serv_agg->active))
1080                 skb = qfq_peek_skb(in_serv_agg, &cl, &len);
1081
1082         /*
1083          * If there are no active classes in the in-service aggregate,
1084          * or if the aggregate has not enough budget to serve its next
1085          * class, then choose the next aggregate to serve.
1086          */
1087         if (len == 0 || in_serv_agg->budget < len) {
1088                 charge_actual_service(in_serv_agg);
1089
1090                 /* recharge the budget of the aggregate */
1091                 in_serv_agg->initial_budget = in_serv_agg->budget =
1092                         in_serv_agg->budgetmax;
1093
1094                 if (!list_empty(&in_serv_agg->active)) {
1095                         /*
1096                          * Still active: reschedule for
1097                          * service. Possible optimization: if no other
1098                          * aggregate is active, then there is no point
1099                          * in rescheduling this aggregate, and we can
1100                          * just keep it as the in-service one. This
1101                          * should be however a corner case, and to
1102                          * handle it, we would need to maintain an
1103                          * extra num_active_aggs field.
1104                         */
1105                         qfq_update_agg_ts(q, in_serv_agg, requeue);
1106                         qfq_schedule_agg(q, in_serv_agg);
1107                 } else if (sch->q.qlen == 0) { /* no aggregate to serve */
1108                         q->in_serv_agg = NULL;
1109                         return NULL;
1110                 }
1111
1112                 /*
1113                  * If we get here, there are other aggregates queued:
1114                  * choose the new aggregate to serve.
1115                  */
1116                 in_serv_agg = q->in_serv_agg = qfq_choose_next_agg(q);
1117                 skb = qfq_peek_skb(in_serv_agg, &cl, &len);
1118         }
1119         if (!skb)
1120                 return NULL;
1121
1122         qdisc_qstats_backlog_dec(sch, skb);
1123         sch->q.qlen--;
1124         qdisc_bstats_update(sch, skb);
1125
1126         agg_dequeue(in_serv_agg, cl, len);
1127         /* If lmax is lowered, through qfq_change_class, for a class
1128          * owning pending packets with larger size than the new value
1129          * of lmax, then the following condition may hold.
1130          */
1131         if (unlikely(in_serv_agg->budget < len))
1132                 in_serv_agg->budget = 0;
1133         else
1134                 in_serv_agg->budget -= len;
1135
1136         q->V += (u64)len * q->iwsum;
1137         pr_debug("qfq dequeue: len %u F %lld now %lld\n",
1138                  len, (unsigned long long) in_serv_agg->F,
1139                  (unsigned long long) q->V);
1140
1141         return skb;
1142 }
1143
1144 static struct qfq_aggregate *qfq_choose_next_agg(struct qfq_sched *q)
1145 {
1146         struct qfq_group *grp;
1147         struct qfq_aggregate *agg, *new_front_agg;
1148         u64 old_F;
1149
1150         qfq_update_eligible(q);
1151         q->oldV = q->V;
1152
1153         if (!q->bitmaps[ER])
1154                 return NULL;
1155
1156         grp = qfq_ffs(q, q->bitmaps[ER]);
1157         old_F = grp->F;
1158
1159         agg = qfq_slot_head(grp);
1160
1161         /* agg starts to be served, remove it from schedule */
1162         qfq_front_slot_remove(grp);
1163
1164         new_front_agg = qfq_slot_scan(grp);
1165
1166         if (new_front_agg == NULL) /* group is now inactive, remove from ER */
1167                 __clear_bit(grp->index, &q->bitmaps[ER]);
1168         else {
1169                 u64 roundedS = qfq_round_down(new_front_agg->S,
1170                                               grp->slot_shift);
1171                 unsigned int s;
1172
1173                 if (grp->S == roundedS)
1174                         return agg;
1175                 grp->S = roundedS;
1176                 grp->F = roundedS + (2ULL << grp->slot_shift);
1177                 __clear_bit(grp->index, &q->bitmaps[ER]);
1178                 s = qfq_calc_state(q, grp);
1179                 __set_bit(grp->index, &q->bitmaps[s]);
1180         }
1181
1182         qfq_unblock_groups(q, grp->index, old_F);
1183
1184         return agg;
1185 }
1186
1187 static int qfq_enqueue(struct sk_buff *skb, struct Qdisc *sch,
1188                        struct sk_buff **to_free)
1189 {
1190         unsigned int len = qdisc_pkt_len(skb), gso_segs;
1191         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
1192         struct qfq_class *cl;
1193         struct qfq_aggregate *agg;
1194         int err = 0;
1195         bool first;
1196
1197         cl = qfq_classify(skb, sch, &err);
1198         if (cl == NULL) {
1199                 if (err & __NET_XMIT_BYPASS)
1200                         qdisc_qstats_drop(sch);
1201                 __qdisc_drop(skb, to_free);
1202                 return err;
1203         }
1204         pr_debug("qfq_enqueue: cl = %x\n", cl->common.classid);
1205
1206         if (unlikely(cl->agg->lmax < len)) {
1207                 pr_debug("qfq: increasing maxpkt from %u to %u for class %u",
1208                          cl->agg->lmax, len, cl->common.classid);
1209                 err = qfq_change_agg(sch, cl, cl->agg->class_weight, len);
1210                 if (err) {
1211                         cl->qstats.drops++;
1212                         return qdisc_drop(skb, sch, to_free);
1213                 }
1214         }
1215
1216         gso_segs = skb_is_gso(skb) ? skb_shinfo(skb)->gso_segs : 1;
1217         first = !cl->qdisc->q.qlen;
1218         err = qdisc_enqueue(skb, cl->qdisc, to_free);
1219         if (unlikely(err != NET_XMIT_SUCCESS)) {
1220                 pr_debug("qfq_enqueue: enqueue failed %d\n", err);
1221                 if (net_xmit_drop_count(err)) {
1222                         cl->qstats.drops++;
1223                         qdisc_qstats_drop(sch);
1224                 }
1225                 return err;
1226         }
1227
1228         _bstats_update(&cl->bstats, len, gso_segs);
1229         sch->qstats.backlog += len;
1230         ++sch->q.qlen;
1231
1232         agg = cl->agg;
1233         /* if the queue was not empty, then done here */
1234         if (!first) {
1235                 if (unlikely(skb == cl->qdisc->ops->peek(cl->qdisc)) &&
1236                     list_first_entry(&agg->active, struct qfq_class, alist)
1237                     == cl && cl->deficit < len)
1238                         list_move_tail(&cl->alist, &agg->active);
1239
1240                 return err;
1241         }
1242
1243         /* schedule class for service within the aggregate */
1244         cl->deficit = agg->lmax;
1245         list_add_tail(&cl->alist, &agg->active);
1246
1247         if (list_first_entry(&agg->active, struct qfq_class, alist) != cl ||
1248             q->in_serv_agg == agg)
1249                 return err; /* non-empty or in service, nothing else to do */
1250
1251         qfq_activate_agg(q, agg, enqueue);
1252
1253         return err;
1254 }
1255
1256 /*
1257  * Schedule aggregate according to its timestamps.
1258  */
1259 static void qfq_schedule_agg(struct qfq_sched *q, struct qfq_aggregate *agg)
1260 {
1261         struct qfq_group *grp = agg->grp;
1262         u64 roundedS;
1263         int s;
1264
1265         roundedS = qfq_round_down(agg->S, grp->slot_shift);
1266
1267         /*
1268          * Insert agg in the correct bucket.
1269          * If agg->S >= grp->S we don't need to adjust the
1270          * bucket list and simply go to the insertion phase.
1271          * Otherwise grp->S is decreasing, we must make room
1272          * in the bucket list, and also recompute the group state.
1273          * Finally, if there were no flows in this group and nobody
1274          * was in ER make sure to adjust V.
1275          */
1276         if (grp->full_slots) {
1277                 if (!qfq_gt(grp->S, agg->S))
1278                         goto skip_update;
1279
1280                 /* create a slot for this agg->S */
1281                 qfq_slot_rotate(grp, roundedS);
1282                 /* group was surely ineligible, remove */
1283                 __clear_bit(grp->index, &q->bitmaps[IR]);
1284                 __clear_bit(grp->index, &q->bitmaps[IB]);
1285         } else if (!q->bitmaps[ER] && qfq_gt(roundedS, q->V) &&
1286                    q->in_serv_agg == NULL)
1287                 q->V = roundedS;
1288
1289         grp->S = roundedS;
1290         grp->F = roundedS + (2ULL << grp->slot_shift);
1291         s = qfq_calc_state(q, grp);
1292         __set_bit(grp->index, &q->bitmaps[s]);
1293
1294         pr_debug("qfq enqueue: new state %d %#lx S %lld F %lld V %lld\n",
1295                  s, q->bitmaps[s],
1296                  (unsigned long long) agg->S,
1297                  (unsigned long long) agg->F,
1298                  (unsigned long long) q->V);
1299
1300 skip_update:
1301         qfq_slot_insert(grp, agg, roundedS);
1302 }
1303
1304
1305 /* Update agg ts and schedule agg for service */
1306 static void qfq_activate_agg(struct qfq_sched *q, struct qfq_aggregate *agg,
1307                              enum update_reason reason)
1308 {
1309         agg->initial_budget = agg->budget = agg->budgetmax; /* recharge budg. */
1310
1311         qfq_update_agg_ts(q, agg, reason);
1312         if (q->in_serv_agg == NULL) { /* no aggr. in service or scheduled */
1313                 q->in_serv_agg = agg; /* start serving this aggregate */
1314                  /* update V: to be in service, agg must be eligible */
1315                 q->oldV = q->V = agg->S;
1316         } else if (agg != q->in_serv_agg)
1317                 qfq_schedule_agg(q, agg);
1318 }
1319
1320 static void qfq_slot_remove(struct qfq_sched *q, struct qfq_group *grp,
1321                             struct qfq_aggregate *agg)
1322 {
1323         unsigned int i, offset;
1324         u64 roundedS;
1325
1326         roundedS = qfq_round_down(agg->S, grp->slot_shift);
1327         offset = (roundedS - grp->S) >> grp->slot_shift;
1328
1329         i = (grp->front + offset) % QFQ_MAX_SLOTS;
1330
1331         hlist_del(&agg->next);
1332         if (hlist_empty(&grp->slots[i]))
1333                 __clear_bit(offset, &grp->full_slots);
1334 }
1335
1336 /*
1337  * Called to forcibly deschedule an aggregate.  If the aggregate is
1338  * not in the front bucket, or if the latter has other aggregates in
1339  * the front bucket, we can simply remove the aggregate with no other
1340  * side effects.
1341  * Otherwise we must propagate the event up.
1342  */
1343 static void qfq_deactivate_agg(struct qfq_sched *q, struct qfq_aggregate *agg)
1344 {
1345         struct qfq_group *grp = agg->grp;
1346         unsigned long mask;
1347         u64 roundedS;
1348         int s;
1349
1350         if (agg == q->in_serv_agg) {
1351                 charge_actual_service(agg);
1352                 q->in_serv_agg = qfq_choose_next_agg(q);
1353                 return;
1354         }
1355
1356         agg->F = agg->S;
1357         qfq_slot_remove(q, grp, agg);
1358
1359         if (!grp->full_slots) {
1360                 __clear_bit(grp->index, &q->bitmaps[IR]);
1361                 __clear_bit(grp->index, &q->bitmaps[EB]);
1362                 __clear_bit(grp->index, &q->bitmaps[IB]);
1363
1364                 if (test_bit(grp->index, &q->bitmaps[ER]) &&
1365                     !(q->bitmaps[ER] & ~((1UL << grp->index) - 1))) {
1366                         mask = q->bitmaps[ER] & ((1UL << grp->index) - 1);
1367                         if (mask)
1368                                 mask = ~((1UL << __fls(mask)) - 1);
1369                         else
1370                                 mask = ~0UL;
1371                         qfq_move_groups(q, mask, EB, ER);
1372                         qfq_move_groups(q, mask, IB, IR);
1373                 }
1374                 __clear_bit(grp->index, &q->bitmaps[ER]);
1375         } else if (hlist_empty(&grp->slots[grp->front])) {
1376                 agg = qfq_slot_scan(grp);
1377                 roundedS = qfq_round_down(agg->S, grp->slot_shift);
1378                 if (grp->S != roundedS) {
1379                         __clear_bit(grp->index, &q->bitmaps[ER]);
1380                         __clear_bit(grp->index, &q->bitmaps[IR]);
1381                         __clear_bit(grp->index, &q->bitmaps[EB]);
1382                         __clear_bit(grp->index, &q->bitmaps[IB]);
1383                         grp->S = roundedS;
1384                         grp->F = roundedS + (2ULL << grp->slot_shift);
1385                         s = qfq_calc_state(q, grp);
1386                         __set_bit(grp->index, &q->bitmaps[s]);
1387                 }
1388         }
1389 }
1390
1391 static void qfq_qlen_notify(struct Qdisc *sch, unsigned long arg)
1392 {
1393         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
1394         struct qfq_class *cl = (struct qfq_class *)arg;
1395
1396         qfq_deactivate_class(q, cl);
1397 }
1398
1399 static int qfq_init_qdisc(struct Qdisc *sch, struct nlattr *opt,
1400                           struct netlink_ext_ack *extack)
1401 {
1402         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
1403         struct qfq_group *grp;
1404         int i, j, err;
1405         u32 max_cl_shift, maxbudg_shift, max_classes;
1406
1407         err = tcf_block_get(&q->block, &q->filter_list, sch, extack);
1408         if (err)
1409                 return err;
1410
1411         err = qdisc_class_hash_init(&q->clhash);
1412         if (err < 0)
1413                 return err;
1414
1415         max_classes = min_t(u64, (u64)qdisc_dev(sch)->tx_queue_len + 1,
1416                             QFQ_MAX_AGG_CLASSES);
1417         /* max_cl_shift = floor(log_2(max_classes)) */
1418         max_cl_shift = __fls(max_classes);
1419         q->max_agg_classes = 1<<max_cl_shift;
1420
1421         /* maxbudg_shift = log2(max_len * max_classes_per_agg) */
1422         maxbudg_shift = QFQ_MTU_SHIFT + max_cl_shift;
1423         q->min_slot_shift = FRAC_BITS + maxbudg_shift - QFQ_MAX_INDEX;
1424
1425         for (i = 0; i <= QFQ_MAX_INDEX; i++) {
1426                 grp = &q->groups[i];
1427                 grp->index = i;
1428                 grp->slot_shift = q->min_slot_shift + i;
1429                 for (j = 0; j < QFQ_MAX_SLOTS; j++)
1430                         INIT_HLIST_HEAD(&grp->slots[j]);
1431         }
1432
1433         INIT_HLIST_HEAD(&q->nonfull_aggs);
1434
1435         return 0;
1436 }
1437
1438 static void qfq_reset_qdisc(struct Qdisc *sch)
1439 {
1440         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
1441         struct qfq_class *cl;
1442         unsigned int i;
1443
1444         for (i = 0; i < q->clhash.hashsize; i++) {
1445                 hlist_for_each_entry(cl, &q->clhash.hash[i], common.hnode) {
1446                         if (cl->qdisc->q.qlen > 0)
1447                                 qfq_deactivate_class(q, cl);
1448
1449                         qdisc_reset(cl->qdisc);
1450                 }
1451         }
1452 }
1453
1454 static void qfq_destroy_qdisc(struct Qdisc *sch)
1455 {
1456         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
1457         struct qfq_class *cl;
1458         struct hlist_node *next;
1459         unsigned int i;
1460
1461         tcf_block_put(q->block);
1462
1463         for (i = 0; i < q->clhash.hashsize; i++) {
1464                 hlist_for_each_entry_safe(cl, next, &q->clhash.hash[i],
1465                                           common.hnode) {
1466                         qfq_destroy_class(sch, cl);
1467                 }
1468         }
1469         qdisc_class_hash_destroy(&q->clhash);
1470 }
1471
1472 static const struct Qdisc_class_ops qfq_class_ops = {
1473         .change         = qfq_change_class,
1474         .delete         = qfq_delete_class,
1475         .find           = qfq_search_class,
1476         .tcf_block      = qfq_tcf_block,
1477         .bind_tcf       = qfq_bind_tcf,
1478         .unbind_tcf     = qfq_unbind_tcf,
1479         .graft          = qfq_graft_class,
1480         .leaf           = qfq_class_leaf,
1481         .qlen_notify    = qfq_qlen_notify,
1482         .dump           = qfq_dump_class,
1483         .dump_stats     = qfq_dump_class_stats,
1484         .walk           = qfq_walk,
1485 };
1486
1487 static struct Qdisc_ops qfq_qdisc_ops __read_mostly = {
1488         .cl_ops         = &qfq_class_ops,
1489         .id             = "qfq",
1490         .priv_size      = sizeof(struct qfq_sched),
1491         .enqueue        = qfq_enqueue,
1492         .dequeue        = qfq_dequeue,
1493         .peek           = qdisc_peek_dequeued,
1494         .init           = qfq_init_qdisc,
1495         .reset          = qfq_reset_qdisc,
1496         .destroy        = qfq_destroy_qdisc,
1497         .owner          = THIS_MODULE,
1498 };
1499
1500 static int __init qfq_init(void)
1501 {
1502         return register_qdisc(&qfq_qdisc_ops);
1503 }
1504
1505 static void __exit qfq_exit(void)
1506 {
1507         unregister_qdisc(&qfq_qdisc_ops);
1508 }
1509
1510 module_init(qfq_init);
1511 module_exit(qfq_exit);
1512 MODULE_LICENSE("GPL");