GNU Linux-libre 5.19-rc6-gnu
[releases.git] / net / sunrpc / xprtrdma / xprt_rdma.h
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40  */
41
42 #ifndef _LINUX_SUNRPC_XPRT_RDMA_H
43 #define _LINUX_SUNRPC_XPRT_RDMA_H
44
45 #include <linux/wait.h>                 /* wait_queue_head_t, etc */
46 #include <linux/spinlock.h>             /* spinlock_t, etc */
47 #include <linux/atomic.h>               /* atomic_t, etc */
48 #include <linux/kref.h>                 /* struct kref */
49 #include <linux/workqueue.h>            /* struct work_struct */
50 #include <linux/llist.h>
51
52 #include <rdma/rdma_cm.h>               /* RDMA connection api */
53 #include <rdma/ib_verbs.h>              /* RDMA verbs api */
54
55 #include <linux/sunrpc/clnt.h>          /* rpc_xprt */
56 #include <linux/sunrpc/rpc_rdma_cid.h>  /* completion IDs */
57 #include <linux/sunrpc/rpc_rdma.h>      /* RPC/RDMA protocol */
58 #include <linux/sunrpc/xprtrdma.h>      /* xprt parameters */
59
60 #define RDMA_RESOLVE_TIMEOUT    (5000)  /* 5 seconds */
61 #define RDMA_CONNECT_RETRY_MAX  (2)     /* retries if no listener backlog */
62
63 #define RPCRDMA_BIND_TO         (60U * HZ)
64 #define RPCRDMA_INIT_REEST_TO   (5U * HZ)
65 #define RPCRDMA_MAX_REEST_TO    (30U * HZ)
66 #define RPCRDMA_IDLE_DISC_TO    (5U * 60 * HZ)
67
68 /*
69  * RDMA Endpoint -- connection endpoint details
70  */
71 struct rpcrdma_mr;
72 struct rpcrdma_ep {
73         struct kref             re_kref;
74         struct rdma_cm_id       *re_id;
75         struct ib_pd            *re_pd;
76         unsigned int            re_max_rdma_segs;
77         unsigned int            re_max_fr_depth;
78         struct rpcrdma_mr       *re_write_pad_mr;
79         enum ib_mr_type         re_mrtype;
80         struct completion       re_done;
81         unsigned int            re_send_count;
82         unsigned int            re_send_batch;
83         unsigned int            re_max_inline_send;
84         unsigned int            re_max_inline_recv;
85         int                     re_async_rc;
86         int                     re_connect_status;
87         atomic_t                re_receiving;
88         atomic_t                re_force_disconnect;
89         struct ib_qp_init_attr  re_attr;
90         wait_queue_head_t       re_connect_wait;
91         struct rpc_xprt         *re_xprt;
92         struct rpcrdma_connect_private
93                                 re_cm_private;
94         struct rdma_conn_param  re_remote_cma;
95         int                     re_receive_count;
96         unsigned int            re_max_requests; /* depends on device */
97         unsigned int            re_inline_send; /* negotiated */
98         unsigned int            re_inline_recv; /* negotiated */
99
100         atomic_t                re_completion_ids;
101
102         char                    re_write_pad[XDR_UNIT];
103 };
104
105 /* Pre-allocate extra Work Requests for handling reverse-direction
106  * Receives and Sends. This is a fixed value because the Work Queues
107  * are allocated when the forward channel is set up, long before the
108  * backchannel is provisioned. This value is two times
109  * NFS4_DEF_CB_SLOT_TABLE_SIZE.
110  */
111 #if defined(CONFIG_SUNRPC_BACKCHANNEL)
112 #define RPCRDMA_BACKWARD_WRS (32)
113 #else
114 #define RPCRDMA_BACKWARD_WRS (0)
115 #endif
116
117 /* Registered buffer -- registered kmalloc'd memory for RDMA SEND/RECV
118  */
119
120 struct rpcrdma_regbuf {
121         struct ib_sge           rg_iov;
122         struct ib_device        *rg_device;
123         enum dma_data_direction rg_direction;
124         void                    *rg_data;
125 };
126
127 static inline u64 rdmab_addr(struct rpcrdma_regbuf *rb)
128 {
129         return rb->rg_iov.addr;
130 }
131
132 static inline u32 rdmab_length(struct rpcrdma_regbuf *rb)
133 {
134         return rb->rg_iov.length;
135 }
136
137 static inline u32 rdmab_lkey(struct rpcrdma_regbuf *rb)
138 {
139         return rb->rg_iov.lkey;
140 }
141
142 static inline struct ib_device *rdmab_device(struct rpcrdma_regbuf *rb)
143 {
144         return rb->rg_device;
145 }
146
147 static inline void *rdmab_data(const struct rpcrdma_regbuf *rb)
148 {
149         return rb->rg_data;
150 }
151
152 #define RPCRDMA_DEF_GFP         (GFP_NOIO | __GFP_NOWARN)
153
154 /* To ensure a transport can always make forward progress,
155  * the number of RDMA segments allowed in header chunk lists
156  * is capped at 16. This prevents less-capable devices from
157  * overrunning the Send buffer while building chunk lists.
158  *
159  * Elements of the Read list take up more room than the
160  * Write list or Reply chunk. 16 read segments means the
161  * chunk lists cannot consume more than
162  *
163  * ((16 + 2) * read segment size) + 1 XDR words,
164  *
165  * or about 400 bytes. The fixed part of the header is
166  * another 24 bytes. Thus when the inline threshold is
167  * 1024 bytes, at least 600 bytes are available for RPC
168  * message bodies.
169  */
170 enum {
171         RPCRDMA_MAX_HDR_SEGS = 16,
172 };
173
174 /*
175  * struct rpcrdma_rep -- this structure encapsulates state required
176  * to receive and complete an RPC Reply, asychronously. It needs
177  * several pieces of state:
178  *
179  *   o receive buffer and ib_sge (donated to provider)
180  *   o status of receive (success or not, length, inv rkey)
181  *   o bookkeeping state to get run by reply handler (XDR stream)
182  *
183  * These structures are allocated during transport initialization.
184  * N of these are associated with a transport instance, managed by
185  * struct rpcrdma_buffer. N is the max number of outstanding RPCs.
186  */
187
188 struct rpcrdma_rep {
189         struct ib_cqe           rr_cqe;
190         struct rpc_rdma_cid     rr_cid;
191
192         __be32                  rr_xid;
193         __be32                  rr_vers;
194         __be32                  rr_proc;
195         int                     rr_wc_flags;
196         u32                     rr_inv_rkey;
197         bool                    rr_temp;
198         struct rpcrdma_regbuf   *rr_rdmabuf;
199         struct rpcrdma_xprt     *rr_rxprt;
200         struct rpc_rqst         *rr_rqst;
201         struct xdr_buf          rr_hdrbuf;
202         struct xdr_stream       rr_stream;
203         struct llist_node       rr_node;
204         struct ib_recv_wr       rr_recv_wr;
205         struct list_head        rr_all;
206 };
207
208 /* To reduce the rate at which a transport invokes ib_post_recv
209  * (and thus the hardware doorbell rate), xprtrdma posts Receive
210  * WRs in batches.
211  *
212  * Setting this to zero disables Receive post batching.
213  */
214 enum {
215         RPCRDMA_MAX_RECV_BATCH = 7,
216 };
217
218 /* struct rpcrdma_sendctx - DMA mapped SGEs to unmap after Send completes
219  */
220 struct rpcrdma_req;
221 struct rpcrdma_sendctx {
222         struct ib_cqe           sc_cqe;
223         struct rpc_rdma_cid     sc_cid;
224         struct rpcrdma_req      *sc_req;
225         unsigned int            sc_unmap_count;
226         struct ib_sge           sc_sges[];
227 };
228
229 /*
230  * struct rpcrdma_mr - external memory region metadata
231  *
232  * An external memory region is any buffer or page that is registered
233  * on the fly (ie, not pre-registered).
234  */
235 struct rpcrdma_req;
236 struct rpcrdma_mr {
237         struct list_head        mr_list;
238         struct rpcrdma_req      *mr_req;
239
240         struct ib_mr            *mr_ibmr;
241         struct ib_device        *mr_device;
242         struct scatterlist      *mr_sg;
243         int                     mr_nents;
244         enum dma_data_direction mr_dir;
245         struct ib_cqe           mr_cqe;
246         struct completion       mr_linv_done;
247         union {
248                 struct ib_reg_wr        mr_regwr;
249                 struct ib_send_wr       mr_invwr;
250         };
251         struct rpcrdma_xprt     *mr_xprt;
252         u32                     mr_handle;
253         u32                     mr_length;
254         u64                     mr_offset;
255         struct list_head        mr_all;
256         struct rpc_rdma_cid     mr_cid;
257 };
258
259 /*
260  * struct rpcrdma_req -- structure central to the request/reply sequence.
261  *
262  * N of these are associated with a transport instance, and stored in
263  * struct rpcrdma_buffer. N is the max number of outstanding requests.
264  *
265  * It includes pre-registered buffer memory for send AND recv.
266  * The recv buffer, however, is not owned by this structure, and
267  * is "donated" to the hardware when a recv is posted. When a
268  * reply is handled, the recv buffer used is given back to the
269  * struct rpcrdma_req associated with the request.
270  *
271  * In addition to the basic memory, this structure includes an array
272  * of iovs for send operations. The reason is that the iovs passed to
273  * ib_post_{send,recv} must not be modified until the work request
274  * completes.
275  */
276
277 /* Maximum number of page-sized "segments" per chunk list to be
278  * registered or invalidated. Must handle a Reply chunk:
279  */
280 enum {
281         RPCRDMA_MAX_IOV_SEGS    = 3,
282         RPCRDMA_MAX_DATA_SEGS   = ((1 * 1024 * 1024) / PAGE_SIZE) + 1,
283         RPCRDMA_MAX_SEGS        = RPCRDMA_MAX_DATA_SEGS +
284                                   RPCRDMA_MAX_IOV_SEGS,
285 };
286
287 /* Arguments for DMA mapping and registration */
288 struct rpcrdma_mr_seg {
289         u32             mr_len;         /* length of segment */
290         struct page     *mr_page;       /* underlying struct page */
291         u64             mr_offset;      /* IN: page offset, OUT: iova */
292 };
293
294 /* The Send SGE array is provisioned to send a maximum size
295  * inline request:
296  * - RPC-over-RDMA header
297  * - xdr_buf head iovec
298  * - RPCRDMA_MAX_INLINE bytes, in pages
299  * - xdr_buf tail iovec
300  *
301  * The actual number of array elements consumed by each RPC
302  * depends on the device's max_sge limit.
303  */
304 enum {
305         RPCRDMA_MIN_SEND_SGES = 3,
306         RPCRDMA_MAX_PAGE_SGES = RPCRDMA_MAX_INLINE >> PAGE_SHIFT,
307         RPCRDMA_MAX_SEND_SGES = 1 + 1 + RPCRDMA_MAX_PAGE_SGES + 1,
308 };
309
310 struct rpcrdma_buffer;
311 struct rpcrdma_req {
312         struct list_head        rl_list;
313         struct rpc_rqst         rl_slot;
314         struct rpcrdma_rep      *rl_reply;
315         struct xdr_stream       rl_stream;
316         struct xdr_buf          rl_hdrbuf;
317         struct ib_send_wr       rl_wr;
318         struct rpcrdma_sendctx  *rl_sendctx;
319         struct rpcrdma_regbuf   *rl_rdmabuf;    /* xprt header */
320         struct rpcrdma_regbuf   *rl_sendbuf;    /* rq_snd_buf */
321         struct rpcrdma_regbuf   *rl_recvbuf;    /* rq_rcv_buf */
322
323         struct list_head        rl_all;
324         struct kref             rl_kref;
325
326         struct list_head        rl_free_mrs;
327         struct list_head        rl_registered;
328         struct rpcrdma_mr_seg   rl_segments[RPCRDMA_MAX_SEGS];
329 };
330
331 static inline struct rpcrdma_req *
332 rpcr_to_rdmar(const struct rpc_rqst *rqst)
333 {
334         return container_of(rqst, struct rpcrdma_req, rl_slot);
335 }
336
337 static inline void
338 rpcrdma_mr_push(struct rpcrdma_mr *mr, struct list_head *list)
339 {
340         list_add(&mr->mr_list, list);
341 }
342
343 static inline struct rpcrdma_mr *
344 rpcrdma_mr_pop(struct list_head *list)
345 {
346         struct rpcrdma_mr *mr;
347
348         mr = list_first_entry_or_null(list, struct rpcrdma_mr, mr_list);
349         if (mr)
350                 list_del_init(&mr->mr_list);
351         return mr;
352 }
353
354 /*
355  * struct rpcrdma_buffer -- holds list/queue of pre-registered memory for
356  * inline requests/replies, and client/server credits.
357  *
358  * One of these is associated with a transport instance
359  */
360 struct rpcrdma_buffer {
361         spinlock_t              rb_lock;
362         struct list_head        rb_send_bufs;
363         struct list_head        rb_mrs;
364
365         unsigned long           rb_sc_head;
366         unsigned long           rb_sc_tail;
367         unsigned long           rb_sc_last;
368         struct rpcrdma_sendctx  **rb_sc_ctxs;
369
370         struct list_head        rb_allreqs;
371         struct list_head        rb_all_mrs;
372         struct list_head        rb_all_reps;
373
374         struct llist_head       rb_free_reps;
375
376         __be32                  rb_max_requests;
377         u32                     rb_credits;     /* most recent credit grant */
378
379         u32                     rb_bc_srv_max_requests;
380         u32                     rb_bc_max_requests;
381
382         struct work_struct      rb_refresh_worker;
383 };
384
385 /*
386  * Statistics for RPCRDMA
387  */
388 struct rpcrdma_stats {
389         /* accessed when sending a call */
390         unsigned long           read_chunk_count;
391         unsigned long           write_chunk_count;
392         unsigned long           reply_chunk_count;
393         unsigned long long      total_rdma_request;
394
395         /* rarely accessed error counters */
396         unsigned long long      pullup_copy_count;
397         unsigned long           hardway_register_count;
398         unsigned long           failed_marshal_count;
399         unsigned long           bad_reply_count;
400         unsigned long           mrs_recycled;
401         unsigned long           mrs_orphaned;
402         unsigned long           mrs_allocated;
403         unsigned long           empty_sendctx_q;
404
405         /* accessed when receiving a reply */
406         unsigned long long      total_rdma_reply;
407         unsigned long long      fixup_copy_count;
408         unsigned long           reply_waits_for_send;
409         unsigned long           local_inv_needed;
410         unsigned long           nomsg_call_count;
411         unsigned long           bcall_count;
412 };
413
414 /*
415  * RPCRDMA transport -- encapsulates the structures above for
416  * integration with RPC.
417  *
418  * The contained structures are embedded, not pointers,
419  * for convenience. This structure need not be visible externally.
420  *
421  * It is allocated and initialized during mount, and released
422  * during unmount.
423  */
424 struct rpcrdma_xprt {
425         struct rpc_xprt         rx_xprt;
426         struct rpcrdma_ep       *rx_ep;
427         struct rpcrdma_buffer   rx_buf;
428         struct delayed_work     rx_connect_worker;
429         struct rpc_timeout      rx_timeout;
430         struct rpcrdma_stats    rx_stats;
431 };
432
433 #define rpcx_to_rdmax(x) container_of(x, struct rpcrdma_xprt, rx_xprt)
434
435 static inline const char *
436 rpcrdma_addrstr(const struct rpcrdma_xprt *r_xprt)
437 {
438         return r_xprt->rx_xprt.address_strings[RPC_DISPLAY_ADDR];
439 }
440
441 static inline const char *
442 rpcrdma_portstr(const struct rpcrdma_xprt *r_xprt)
443 {
444         return r_xprt->rx_xprt.address_strings[RPC_DISPLAY_PORT];
445 }
446
447 /* Setting this to 0 ensures interoperability with early servers.
448  * Setting this to 1 enhances certain unaligned read/write performance.
449  * Default is 0, see sysctl entry and rpc_rdma.c rpcrdma_convert_iovs() */
450 extern int xprt_rdma_pad_optimize;
451
452 /* This setting controls the hunt for a supported memory
453  * registration strategy.
454  */
455 extern unsigned int xprt_rdma_memreg_strategy;
456
457 /*
458  * Endpoint calls - xprtrdma/verbs.c
459  */
460 void rpcrdma_force_disconnect(struct rpcrdma_ep *ep);
461 void rpcrdma_flush_disconnect(struct rpcrdma_xprt *r_xprt, struct ib_wc *wc);
462 int rpcrdma_xprt_connect(struct rpcrdma_xprt *r_xprt);
463 void rpcrdma_xprt_disconnect(struct rpcrdma_xprt *r_xprt);
464
465 void rpcrdma_post_recvs(struct rpcrdma_xprt *r_xprt, int needed, bool temp);
466
467 /*
468  * Buffer calls - xprtrdma/verbs.c
469  */
470 struct rpcrdma_req *rpcrdma_req_create(struct rpcrdma_xprt *r_xprt, size_t size,
471                                        gfp_t flags);
472 int rpcrdma_req_setup(struct rpcrdma_xprt *r_xprt, struct rpcrdma_req *req);
473 void rpcrdma_req_destroy(struct rpcrdma_req *req);
474 int rpcrdma_buffer_create(struct rpcrdma_xprt *);
475 void rpcrdma_buffer_destroy(struct rpcrdma_buffer *);
476 struct rpcrdma_sendctx *rpcrdma_sendctx_get_locked(struct rpcrdma_xprt *r_xprt);
477
478 struct rpcrdma_mr *rpcrdma_mr_get(struct rpcrdma_xprt *r_xprt);
479 void rpcrdma_mrs_refresh(struct rpcrdma_xprt *r_xprt);
480
481 struct rpcrdma_req *rpcrdma_buffer_get(struct rpcrdma_buffer *);
482 void rpcrdma_buffer_put(struct rpcrdma_buffer *buffers,
483                         struct rpcrdma_req *req);
484 void rpcrdma_rep_put(struct rpcrdma_buffer *buf, struct rpcrdma_rep *rep);
485 void rpcrdma_reply_put(struct rpcrdma_buffer *buffers, struct rpcrdma_req *req);
486
487 bool rpcrdma_regbuf_realloc(struct rpcrdma_regbuf *rb, size_t size,
488                             gfp_t flags);
489 bool __rpcrdma_regbuf_dma_map(struct rpcrdma_xprt *r_xprt,
490                               struct rpcrdma_regbuf *rb);
491
492 /**
493  * rpcrdma_regbuf_is_mapped - check if buffer is DMA mapped
494  *
495  * Returns true if the buffer is now mapped to rb->rg_device.
496  */
497 static inline bool rpcrdma_regbuf_is_mapped(struct rpcrdma_regbuf *rb)
498 {
499         return rb->rg_device != NULL;
500 }
501
502 /**
503  * rpcrdma_regbuf_dma_map - DMA-map a regbuf
504  * @r_xprt: controlling transport instance
505  * @rb: regbuf to be mapped
506  *
507  * Returns true if the buffer is currently DMA mapped.
508  */
509 static inline bool rpcrdma_regbuf_dma_map(struct rpcrdma_xprt *r_xprt,
510                                           struct rpcrdma_regbuf *rb)
511 {
512         if (likely(rpcrdma_regbuf_is_mapped(rb)))
513                 return true;
514         return __rpcrdma_regbuf_dma_map(r_xprt, rb);
515 }
516
517 /*
518  * Wrappers for chunk registration, shared by read/write chunk code.
519  */
520
521 static inline enum dma_data_direction
522 rpcrdma_data_dir(bool writing)
523 {
524         return writing ? DMA_FROM_DEVICE : DMA_TO_DEVICE;
525 }
526
527 /* Memory registration calls xprtrdma/frwr_ops.c
528  */
529 void frwr_reset(struct rpcrdma_req *req);
530 int frwr_query_device(struct rpcrdma_ep *ep, const struct ib_device *device);
531 int frwr_mr_init(struct rpcrdma_xprt *r_xprt, struct rpcrdma_mr *mr);
532 void frwr_mr_release(struct rpcrdma_mr *mr);
533 struct rpcrdma_mr_seg *frwr_map(struct rpcrdma_xprt *r_xprt,
534                                 struct rpcrdma_mr_seg *seg,
535                                 int nsegs, bool writing, __be32 xid,
536                                 struct rpcrdma_mr *mr);
537 int frwr_send(struct rpcrdma_xprt *r_xprt, struct rpcrdma_req *req);
538 void frwr_reminv(struct rpcrdma_rep *rep, struct list_head *mrs);
539 void frwr_unmap_sync(struct rpcrdma_xprt *r_xprt, struct rpcrdma_req *req);
540 void frwr_unmap_async(struct rpcrdma_xprt *r_xprt, struct rpcrdma_req *req);
541 int frwr_wp_create(struct rpcrdma_xprt *r_xprt);
542
543 /*
544  * RPC/RDMA protocol calls - xprtrdma/rpc_rdma.c
545  */
546
547 enum rpcrdma_chunktype {
548         rpcrdma_noch = 0,
549         rpcrdma_noch_pullup,
550         rpcrdma_noch_mapped,
551         rpcrdma_readch,
552         rpcrdma_areadch,
553         rpcrdma_writech,
554         rpcrdma_replych
555 };
556
557 int rpcrdma_prepare_send_sges(struct rpcrdma_xprt *r_xprt,
558                               struct rpcrdma_req *req, u32 hdrlen,
559                               struct xdr_buf *xdr,
560                               enum rpcrdma_chunktype rtype);
561 void rpcrdma_sendctx_unmap(struct rpcrdma_sendctx *sc);
562 int rpcrdma_marshal_req(struct rpcrdma_xprt *r_xprt, struct rpc_rqst *rqst);
563 void rpcrdma_set_max_header_sizes(struct rpcrdma_ep *ep);
564 void rpcrdma_reset_cwnd(struct rpcrdma_xprt *r_xprt);
565 void rpcrdma_complete_rqst(struct rpcrdma_rep *rep);
566 void rpcrdma_unpin_rqst(struct rpcrdma_rep *rep);
567 void rpcrdma_reply_handler(struct rpcrdma_rep *rep);
568
569 static inline void rpcrdma_set_xdrlen(struct xdr_buf *xdr, size_t len)
570 {
571         xdr->head[0].iov_len = len;
572         xdr->len = len;
573 }
574
575 /* RPC/RDMA module init - xprtrdma/transport.c
576  */
577 extern unsigned int xprt_rdma_max_inline_read;
578 extern unsigned int xprt_rdma_max_inline_write;
579 void xprt_rdma_format_addresses(struct rpc_xprt *xprt, struct sockaddr *sap);
580 void xprt_rdma_free_addresses(struct rpc_xprt *xprt);
581 void xprt_rdma_close(struct rpc_xprt *xprt);
582 void xprt_rdma_print_stats(struct rpc_xprt *xprt, struct seq_file *seq);
583 int xprt_rdma_init(void);
584 void xprt_rdma_cleanup(void);
585
586 /* Backchannel calls - xprtrdma/backchannel.c
587  */
588 #if defined(CONFIG_SUNRPC_BACKCHANNEL)
589 int xprt_rdma_bc_setup(struct rpc_xprt *, unsigned int);
590 size_t xprt_rdma_bc_maxpayload(struct rpc_xprt *);
591 unsigned int xprt_rdma_bc_max_slots(struct rpc_xprt *);
592 int rpcrdma_bc_post_recv(struct rpcrdma_xprt *, unsigned int);
593 void rpcrdma_bc_receive_call(struct rpcrdma_xprt *, struct rpcrdma_rep *);
594 int xprt_rdma_bc_send_reply(struct rpc_rqst *rqst);
595 void xprt_rdma_bc_free_rqst(struct rpc_rqst *);
596 void xprt_rdma_bc_destroy(struct rpc_xprt *, unsigned int);
597 #endif  /* CONFIG_SUNRPC_BACKCHANNEL */
598
599 extern struct xprt_class xprt_rdma_bc;
600
601 #endif                          /* _LINUX_SUNRPC_XPRT_RDMA_H */