GNU Linux-libre 5.10.217-gnu1
[releases.git] / net / sunrpc / xprtrdma / xprt_rdma.h
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2 /*
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40  */
41
42 #ifndef _LINUX_SUNRPC_XPRT_RDMA_H
43 #define _LINUX_SUNRPC_XPRT_RDMA_H
44
45 #include <linux/wait.h>                 /* wait_queue_head_t, etc */
46 #include <linux/spinlock.h>             /* spinlock_t, etc */
47 #include <linux/atomic.h>               /* atomic_t, etc */
48 #include <linux/kref.h>                 /* struct kref */
49 #include <linux/workqueue.h>            /* struct work_struct */
50 #include <linux/llist.h>
51
52 #include <rdma/rdma_cm.h>               /* RDMA connection api */
53 #include <rdma/ib_verbs.h>              /* RDMA verbs api */
54
55 #include <linux/sunrpc/clnt.h>          /* rpc_xprt */
56 #include <linux/sunrpc/rpc_rdma.h>      /* RPC/RDMA protocol */
57 #include <linux/sunrpc/xprtrdma.h>      /* xprt parameters */
58
59 #define RDMA_RESOLVE_TIMEOUT    (5000)  /* 5 seconds */
60 #define RDMA_CONNECT_RETRY_MAX  (2)     /* retries if no listener backlog */
61
62 #define RPCRDMA_BIND_TO         (60U * HZ)
63 #define RPCRDMA_INIT_REEST_TO   (5U * HZ)
64 #define RPCRDMA_MAX_REEST_TO    (30U * HZ)
65 #define RPCRDMA_IDLE_DISC_TO    (5U * 60 * HZ)
66
67 /*
68  * RDMA Endpoint -- connection endpoint details
69  */
70 struct rpcrdma_ep {
71         struct kref             re_kref;
72         struct rdma_cm_id       *re_id;
73         struct ib_pd            *re_pd;
74         unsigned int            re_max_rdma_segs;
75         unsigned int            re_max_fr_depth;
76         bool                    re_implicit_roundup;
77         enum ib_mr_type         re_mrtype;
78         struct completion       re_done;
79         unsigned int            re_send_count;
80         unsigned int            re_send_batch;
81         unsigned int            re_max_inline_send;
82         unsigned int            re_max_inline_recv;
83         int                     re_async_rc;
84         int                     re_connect_status;
85         atomic_t                re_force_disconnect;
86         struct ib_qp_init_attr  re_attr;
87         wait_queue_head_t       re_connect_wait;
88         struct rpc_xprt         *re_xprt;
89         struct rpcrdma_connect_private
90                                 re_cm_private;
91         struct rdma_conn_param  re_remote_cma;
92         int                     re_receive_count;
93         unsigned int            re_max_requests; /* depends on device */
94         unsigned int            re_inline_send; /* negotiated */
95         unsigned int            re_inline_recv; /* negotiated */
96 };
97
98 /* Pre-allocate extra Work Requests for handling backward receives
99  * and sends. This is a fixed value because the Work Queues are
100  * allocated when the forward channel is set up, long before the
101  * backchannel is provisioned. This value is two times
102  * NFS4_DEF_CB_SLOT_TABLE_SIZE.
103  */
104 #if defined(CONFIG_SUNRPC_BACKCHANNEL)
105 #define RPCRDMA_BACKWARD_WRS (32)
106 #else
107 #define RPCRDMA_BACKWARD_WRS (0)
108 #endif
109
110 /* Registered buffer -- registered kmalloc'd memory for RDMA SEND/RECV
111  */
112
113 struct rpcrdma_regbuf {
114         struct ib_sge           rg_iov;
115         struct ib_device        *rg_device;
116         enum dma_data_direction rg_direction;
117         void                    *rg_data;
118 };
119
120 static inline u64 rdmab_addr(struct rpcrdma_regbuf *rb)
121 {
122         return rb->rg_iov.addr;
123 }
124
125 static inline u32 rdmab_length(struct rpcrdma_regbuf *rb)
126 {
127         return rb->rg_iov.length;
128 }
129
130 static inline u32 rdmab_lkey(struct rpcrdma_regbuf *rb)
131 {
132         return rb->rg_iov.lkey;
133 }
134
135 static inline struct ib_device *rdmab_device(struct rpcrdma_regbuf *rb)
136 {
137         return rb->rg_device;
138 }
139
140 static inline void *rdmab_data(const struct rpcrdma_regbuf *rb)
141 {
142         return rb->rg_data;
143 }
144
145 #define RPCRDMA_DEF_GFP         (GFP_NOIO | __GFP_NOWARN)
146
147 /* To ensure a transport can always make forward progress,
148  * the number of RDMA segments allowed in header chunk lists
149  * is capped at 16. This prevents less-capable devices from
150  * overrunning the Send buffer while building chunk lists.
151  *
152  * Elements of the Read list take up more room than the
153  * Write list or Reply chunk. 16 read segments means the
154  * chunk lists cannot consume more than
155  *
156  * ((16 + 2) * read segment size) + 1 XDR words,
157  *
158  * or about 400 bytes. The fixed part of the header is
159  * another 24 bytes. Thus when the inline threshold is
160  * 1024 bytes, at least 600 bytes are available for RPC
161  * message bodies.
162  */
163 enum {
164         RPCRDMA_MAX_HDR_SEGS = 16,
165 };
166
167 /*
168  * struct rpcrdma_rep -- this structure encapsulates state required
169  * to receive and complete an RPC Reply, asychronously. It needs
170  * several pieces of state:
171  *
172  *   o receive buffer and ib_sge (donated to provider)
173  *   o status of receive (success or not, length, inv rkey)
174  *   o bookkeeping state to get run by reply handler (XDR stream)
175  *
176  * These structures are allocated during transport initialization.
177  * N of these are associated with a transport instance, managed by
178  * struct rpcrdma_buffer. N is the max number of outstanding RPCs.
179  */
180
181 struct rpcrdma_rep {
182         struct ib_cqe           rr_cqe;
183         __be32                  rr_xid;
184         __be32                  rr_vers;
185         __be32                  rr_proc;
186         int                     rr_wc_flags;
187         u32                     rr_inv_rkey;
188         bool                    rr_temp;
189         struct rpcrdma_regbuf   *rr_rdmabuf;
190         struct rpcrdma_xprt     *rr_rxprt;
191         struct rpc_rqst         *rr_rqst;
192         struct xdr_buf          rr_hdrbuf;
193         struct xdr_stream       rr_stream;
194         struct llist_node       rr_node;
195         struct ib_recv_wr       rr_recv_wr;
196         struct list_head        rr_all;
197 };
198
199 /* To reduce the rate at which a transport invokes ib_post_recv
200  * (and thus the hardware doorbell rate), xprtrdma posts Receive
201  * WRs in batches.
202  *
203  * Setting this to zero disables Receive post batching.
204  */
205 enum {
206         RPCRDMA_MAX_RECV_BATCH = 7,
207 };
208
209 /* struct rpcrdma_sendctx - DMA mapped SGEs to unmap after Send completes
210  */
211 struct rpcrdma_req;
212 struct rpcrdma_sendctx {
213         struct ib_cqe           sc_cqe;
214         struct rpcrdma_req      *sc_req;
215         unsigned int            sc_unmap_count;
216         struct ib_sge           sc_sges[];
217 };
218
219 /*
220  * struct rpcrdma_mr - external memory region metadata
221  *
222  * An external memory region is any buffer or page that is registered
223  * on the fly (ie, not pre-registered).
224  */
225 struct rpcrdma_frwr {
226         struct ib_mr                    *fr_mr;
227         struct ib_cqe                   fr_cqe;
228         struct completion               fr_linv_done;
229         union {
230                 struct ib_reg_wr        fr_regwr;
231                 struct ib_send_wr       fr_invwr;
232         };
233 };
234
235 struct rpcrdma_req;
236 struct rpcrdma_mr {
237         struct list_head        mr_list;
238         struct rpcrdma_req      *mr_req;
239         struct scatterlist      *mr_sg;
240         int                     mr_nents;
241         enum dma_data_direction mr_dir;
242         struct rpcrdma_frwr     frwr;
243         struct rpcrdma_xprt     *mr_xprt;
244         u32                     mr_handle;
245         u32                     mr_length;
246         u64                     mr_offset;
247         struct list_head        mr_all;
248 };
249
250 /*
251  * struct rpcrdma_req -- structure central to the request/reply sequence.
252  *
253  * N of these are associated with a transport instance, and stored in
254  * struct rpcrdma_buffer. N is the max number of outstanding requests.
255  *
256  * It includes pre-registered buffer memory for send AND recv.
257  * The recv buffer, however, is not owned by this structure, and
258  * is "donated" to the hardware when a recv is posted. When a
259  * reply is handled, the recv buffer used is given back to the
260  * struct rpcrdma_req associated with the request.
261  *
262  * In addition to the basic memory, this structure includes an array
263  * of iovs for send operations. The reason is that the iovs passed to
264  * ib_post_{send,recv} must not be modified until the work request
265  * completes.
266  */
267
268 /* Maximum number of page-sized "segments" per chunk list to be
269  * registered or invalidated. Must handle a Reply chunk:
270  */
271 enum {
272         RPCRDMA_MAX_IOV_SEGS    = 3,
273         RPCRDMA_MAX_DATA_SEGS   = ((1 * 1024 * 1024) / PAGE_SIZE) + 1,
274         RPCRDMA_MAX_SEGS        = RPCRDMA_MAX_DATA_SEGS +
275                                   RPCRDMA_MAX_IOV_SEGS,
276 };
277
278 struct rpcrdma_mr_seg {         /* chunk descriptors */
279         u32             mr_len;         /* length of chunk or segment */
280         struct page     *mr_page;       /* owning page, if any */
281         char            *mr_offset;     /* kva if no page, else offset */
282 };
283
284 /* The Send SGE array is provisioned to send a maximum size
285  * inline request:
286  * - RPC-over-RDMA header
287  * - xdr_buf head iovec
288  * - RPCRDMA_MAX_INLINE bytes, in pages
289  * - xdr_buf tail iovec
290  *
291  * The actual number of array elements consumed by each RPC
292  * depends on the device's max_sge limit.
293  */
294 enum {
295         RPCRDMA_MIN_SEND_SGES = 3,
296         RPCRDMA_MAX_PAGE_SGES = RPCRDMA_MAX_INLINE >> PAGE_SHIFT,
297         RPCRDMA_MAX_SEND_SGES = 1 + 1 + RPCRDMA_MAX_PAGE_SGES + 1,
298 };
299
300 struct rpcrdma_buffer;
301 struct rpcrdma_req {
302         struct list_head        rl_list;
303         struct rpc_rqst         rl_slot;
304         struct rpcrdma_rep      *rl_reply;
305         struct xdr_stream       rl_stream;
306         struct xdr_buf          rl_hdrbuf;
307         struct ib_send_wr       rl_wr;
308         struct rpcrdma_sendctx  *rl_sendctx;
309         struct rpcrdma_regbuf   *rl_rdmabuf;    /* xprt header */
310         struct rpcrdma_regbuf   *rl_sendbuf;    /* rq_snd_buf */
311         struct rpcrdma_regbuf   *rl_recvbuf;    /* rq_rcv_buf */
312
313         struct list_head        rl_all;
314         struct kref             rl_kref;
315
316         struct list_head        rl_free_mrs;
317         struct list_head        rl_registered;
318         struct rpcrdma_mr_seg   rl_segments[RPCRDMA_MAX_SEGS];
319 };
320
321 static inline struct rpcrdma_req *
322 rpcr_to_rdmar(const struct rpc_rqst *rqst)
323 {
324         return container_of(rqst, struct rpcrdma_req, rl_slot);
325 }
326
327 static inline void
328 rpcrdma_mr_push(struct rpcrdma_mr *mr, struct list_head *list)
329 {
330         list_add(&mr->mr_list, list);
331 }
332
333 static inline struct rpcrdma_mr *
334 rpcrdma_mr_pop(struct list_head *list)
335 {
336         struct rpcrdma_mr *mr;
337
338         mr = list_first_entry_or_null(list, struct rpcrdma_mr, mr_list);
339         if (mr)
340                 list_del_init(&mr->mr_list);
341         return mr;
342 }
343
344 /*
345  * struct rpcrdma_buffer -- holds list/queue of pre-registered memory for
346  * inline requests/replies, and client/server credits.
347  *
348  * One of these is associated with a transport instance
349  */
350 struct rpcrdma_buffer {
351         spinlock_t              rb_lock;
352         struct list_head        rb_send_bufs;
353         struct list_head        rb_mrs;
354
355         unsigned long           rb_sc_head;
356         unsigned long           rb_sc_tail;
357         unsigned long           rb_sc_last;
358         struct rpcrdma_sendctx  **rb_sc_ctxs;
359
360         struct list_head        rb_allreqs;
361         struct list_head        rb_all_mrs;
362         struct list_head        rb_all_reps;
363
364         struct llist_head       rb_free_reps;
365
366         __be32                  rb_max_requests;
367         u32                     rb_credits;     /* most recent credit grant */
368
369         u32                     rb_bc_srv_max_requests;
370         u32                     rb_bc_max_requests;
371
372         struct work_struct      rb_refresh_worker;
373 };
374
375 /*
376  * Statistics for RPCRDMA
377  */
378 struct rpcrdma_stats {
379         /* accessed when sending a call */
380         unsigned long           read_chunk_count;
381         unsigned long           write_chunk_count;
382         unsigned long           reply_chunk_count;
383         unsigned long long      total_rdma_request;
384
385         /* rarely accessed error counters */
386         unsigned long long      pullup_copy_count;
387         unsigned long           hardway_register_count;
388         unsigned long           failed_marshal_count;
389         unsigned long           bad_reply_count;
390         unsigned long           mrs_recycled;
391         unsigned long           mrs_orphaned;
392         unsigned long           mrs_allocated;
393         unsigned long           empty_sendctx_q;
394
395         /* accessed when receiving a reply */
396         unsigned long long      total_rdma_reply;
397         unsigned long long      fixup_copy_count;
398         unsigned long           reply_waits_for_send;
399         unsigned long           local_inv_needed;
400         unsigned long           nomsg_call_count;
401         unsigned long           bcall_count;
402 };
403
404 /*
405  * RPCRDMA transport -- encapsulates the structures above for
406  * integration with RPC.
407  *
408  * The contained structures are embedded, not pointers,
409  * for convenience. This structure need not be visible externally.
410  *
411  * It is allocated and initialized during mount, and released
412  * during unmount.
413  */
414 struct rpcrdma_xprt {
415         struct rpc_xprt         rx_xprt;
416         struct rpcrdma_ep       *rx_ep;
417         struct rpcrdma_buffer   rx_buf;
418         struct delayed_work     rx_connect_worker;
419         struct rpc_timeout      rx_timeout;
420         struct rpcrdma_stats    rx_stats;
421 };
422
423 #define rpcx_to_rdmax(x) container_of(x, struct rpcrdma_xprt, rx_xprt)
424
425 static inline const char *
426 rpcrdma_addrstr(const struct rpcrdma_xprt *r_xprt)
427 {
428         return r_xprt->rx_xprt.address_strings[RPC_DISPLAY_ADDR];
429 }
430
431 static inline const char *
432 rpcrdma_portstr(const struct rpcrdma_xprt *r_xprt)
433 {
434         return r_xprt->rx_xprt.address_strings[RPC_DISPLAY_PORT];
435 }
436
437 /* Setting this to 0 ensures interoperability with early servers.
438  * Setting this to 1 enhances certain unaligned read/write performance.
439  * Default is 0, see sysctl entry and rpc_rdma.c rpcrdma_convert_iovs() */
440 extern int xprt_rdma_pad_optimize;
441
442 /* This setting controls the hunt for a supported memory
443  * registration strategy.
444  */
445 extern unsigned int xprt_rdma_memreg_strategy;
446
447 /*
448  * Endpoint calls - xprtrdma/verbs.c
449  */
450 void rpcrdma_flush_disconnect(struct rpcrdma_xprt *r_xprt, struct ib_wc *wc);
451 int rpcrdma_xprt_connect(struct rpcrdma_xprt *r_xprt);
452 void rpcrdma_xprt_disconnect(struct rpcrdma_xprt *r_xprt);
453
454 int rpcrdma_post_sends(struct rpcrdma_xprt *r_xprt, struct rpcrdma_req *req);
455 void rpcrdma_post_recvs(struct rpcrdma_xprt *r_xprt, int needed, bool temp);
456
457 /*
458  * Buffer calls - xprtrdma/verbs.c
459  */
460 struct rpcrdma_req *rpcrdma_req_create(struct rpcrdma_xprt *r_xprt, size_t size,
461                                        gfp_t flags);
462 int rpcrdma_req_setup(struct rpcrdma_xprt *r_xprt, struct rpcrdma_req *req);
463 void rpcrdma_req_destroy(struct rpcrdma_req *req);
464 int rpcrdma_buffer_create(struct rpcrdma_xprt *);
465 void rpcrdma_buffer_destroy(struct rpcrdma_buffer *);
466 struct rpcrdma_sendctx *rpcrdma_sendctx_get_locked(struct rpcrdma_xprt *r_xprt);
467
468 struct rpcrdma_mr *rpcrdma_mr_get(struct rpcrdma_xprt *r_xprt);
469 void rpcrdma_mr_put(struct rpcrdma_mr *mr);
470 void rpcrdma_mrs_refresh(struct rpcrdma_xprt *r_xprt);
471
472 struct rpcrdma_req *rpcrdma_buffer_get(struct rpcrdma_buffer *);
473 void rpcrdma_buffer_put(struct rpcrdma_buffer *buffers,
474                         struct rpcrdma_req *req);
475 void rpcrdma_reply_put(struct rpcrdma_buffer *buffers, struct rpcrdma_req *req);
476 void rpcrdma_recv_buffer_put(struct rpcrdma_rep *);
477
478 bool rpcrdma_regbuf_realloc(struct rpcrdma_regbuf *rb, size_t size,
479                             gfp_t flags);
480 bool __rpcrdma_regbuf_dma_map(struct rpcrdma_xprt *r_xprt,
481                               struct rpcrdma_regbuf *rb);
482
483 /**
484  * rpcrdma_regbuf_is_mapped - check if buffer is DMA mapped
485  *
486  * Returns true if the buffer is now mapped to rb->rg_device.
487  */
488 static inline bool rpcrdma_regbuf_is_mapped(struct rpcrdma_regbuf *rb)
489 {
490         return rb->rg_device != NULL;
491 }
492
493 /**
494  * rpcrdma_regbuf_dma_map - DMA-map a regbuf
495  * @r_xprt: controlling transport instance
496  * @rb: regbuf to be mapped
497  *
498  * Returns true if the buffer is currently DMA mapped.
499  */
500 static inline bool rpcrdma_regbuf_dma_map(struct rpcrdma_xprt *r_xprt,
501                                           struct rpcrdma_regbuf *rb)
502 {
503         if (likely(rpcrdma_regbuf_is_mapped(rb)))
504                 return true;
505         return __rpcrdma_regbuf_dma_map(r_xprt, rb);
506 }
507
508 /*
509  * Wrappers for chunk registration, shared by read/write chunk code.
510  */
511
512 static inline enum dma_data_direction
513 rpcrdma_data_dir(bool writing)
514 {
515         return writing ? DMA_FROM_DEVICE : DMA_TO_DEVICE;
516 }
517
518 /* Memory registration calls xprtrdma/frwr_ops.c
519  */
520 void frwr_reset(struct rpcrdma_req *req);
521 int frwr_query_device(struct rpcrdma_ep *ep, const struct ib_device *device);
522 int frwr_mr_init(struct rpcrdma_xprt *r_xprt, struct rpcrdma_mr *mr);
523 void frwr_release_mr(struct rpcrdma_mr *mr);
524 struct rpcrdma_mr_seg *frwr_map(struct rpcrdma_xprt *r_xprt,
525                                 struct rpcrdma_mr_seg *seg,
526                                 int nsegs, bool writing, __be32 xid,
527                                 struct rpcrdma_mr *mr);
528 int frwr_send(struct rpcrdma_xprt *r_xprt, struct rpcrdma_req *req);
529 void frwr_reminv(struct rpcrdma_rep *rep, struct list_head *mrs);
530 void frwr_unmap_sync(struct rpcrdma_xprt *r_xprt, struct rpcrdma_req *req);
531 void frwr_unmap_async(struct rpcrdma_xprt *r_xprt, struct rpcrdma_req *req);
532
533 /*
534  * RPC/RDMA protocol calls - xprtrdma/rpc_rdma.c
535  */
536
537 enum rpcrdma_chunktype {
538         rpcrdma_noch = 0,
539         rpcrdma_noch_pullup,
540         rpcrdma_noch_mapped,
541         rpcrdma_readch,
542         rpcrdma_areadch,
543         rpcrdma_writech,
544         rpcrdma_replych
545 };
546
547 int rpcrdma_prepare_send_sges(struct rpcrdma_xprt *r_xprt,
548                               struct rpcrdma_req *req, u32 hdrlen,
549                               struct xdr_buf *xdr,
550                               enum rpcrdma_chunktype rtype);
551 void rpcrdma_sendctx_unmap(struct rpcrdma_sendctx *sc);
552 int rpcrdma_marshal_req(struct rpcrdma_xprt *r_xprt, struct rpc_rqst *rqst);
553 void rpcrdma_set_max_header_sizes(struct rpcrdma_ep *ep);
554 void rpcrdma_reset_cwnd(struct rpcrdma_xprt *r_xprt);
555 void rpcrdma_complete_rqst(struct rpcrdma_rep *rep);
556 void rpcrdma_reply_handler(struct rpcrdma_rep *rep);
557
558 static inline void rpcrdma_set_xdrlen(struct xdr_buf *xdr, size_t len)
559 {
560         xdr->head[0].iov_len = len;
561         xdr->len = len;
562 }
563
564 /* RPC/RDMA module init - xprtrdma/transport.c
565  */
566 extern unsigned int xprt_rdma_max_inline_read;
567 extern unsigned int xprt_rdma_max_inline_write;
568 void xprt_rdma_format_addresses(struct rpc_xprt *xprt, struct sockaddr *sap);
569 void xprt_rdma_free_addresses(struct rpc_xprt *xprt);
570 void xprt_rdma_close(struct rpc_xprt *xprt);
571 void xprt_rdma_print_stats(struct rpc_xprt *xprt, struct seq_file *seq);
572 int xprt_rdma_init(void);
573 void xprt_rdma_cleanup(void);
574
575 /* Backchannel calls - xprtrdma/backchannel.c
576  */
577 #if defined(CONFIG_SUNRPC_BACKCHANNEL)
578 int xprt_rdma_bc_setup(struct rpc_xprt *, unsigned int);
579 size_t xprt_rdma_bc_maxpayload(struct rpc_xprt *);
580 unsigned int xprt_rdma_bc_max_slots(struct rpc_xprt *);
581 int rpcrdma_bc_post_recv(struct rpcrdma_xprt *, unsigned int);
582 void rpcrdma_bc_receive_call(struct rpcrdma_xprt *, struct rpcrdma_rep *);
583 int xprt_rdma_bc_send_reply(struct rpc_rqst *rqst);
584 void xprt_rdma_bc_free_rqst(struct rpc_rqst *);
585 void xprt_rdma_bc_destroy(struct rpc_xprt *, unsigned int);
586 #endif  /* CONFIG_SUNRPC_BACKCHANNEL */
587
588 extern struct xprt_class xprt_rdma_bc;
589
590 #endif                          /* _LINUX_SUNRPC_XPRT_RDMA_H */