Mention branches and keyring.
[releases.git] / 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;
385
386         /* 'lmax' can range from [QFQ_MIN_LMAX, pktlen + stab overhead] */
387         if (lmax > QFQ_MAX_LMAX)
388                 return -EINVAL;
389
390         new_agg = qfq_find_agg(q, lmax, weight);
391         if (new_agg == NULL) { /* create new aggregate */
392                 new_agg = kzalloc(sizeof(*new_agg), GFP_ATOMIC);
393                 if (new_agg == NULL)
394                         return -ENOBUFS;
395                 qfq_init_agg(q, new_agg, lmax, weight);
396         }
397         qfq_deact_rm_from_agg(q, cl);
398         qfq_add_to_agg(q, new_agg, cl);
399
400         return 0;
401 }
402
403 static int qfq_change_class(struct Qdisc *sch, u32 classid, u32 parentid,
404                             struct nlattr **tca, unsigned long *arg,
405                             struct netlink_ext_ack *extack)
406 {
407         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
408         struct qfq_class *cl = (struct qfq_class *)*arg;
409         bool existing = false;
410         struct nlattr *tb[TCA_QFQ_MAX + 1];
411         struct qfq_aggregate *new_agg = NULL;
412         u32 weight, lmax, inv_w;
413         int err;
414         int delta_w;
415
416         if (tca[TCA_OPTIONS] == NULL) {
417                 pr_notice("qfq: no options\n");
418                 return -EINVAL;
419         }
420
421         err = nla_parse_nested_deprecated(tb, TCA_QFQ_MAX, tca[TCA_OPTIONS],
422                                           qfq_policy, extack);
423         if (err < 0)
424                 return err;
425
426         if (tb[TCA_QFQ_WEIGHT])
427                 weight = nla_get_u32(tb[TCA_QFQ_WEIGHT]);
428         else
429                 weight = 1;
430
431         if (tb[TCA_QFQ_LMAX]) {
432                 lmax = nla_get_u32(tb[TCA_QFQ_LMAX]);
433         } else {
434                 /* MTU size is user controlled */
435                 lmax = psched_mtu(qdisc_dev(sch));
436                 if (lmax < QFQ_MIN_LMAX || lmax > QFQ_MAX_LMAX) {
437                         NL_SET_ERR_MSG_MOD(extack,
438                                            "MTU size out of bounds for qfq");
439                         return -EINVAL;
440                 }
441         }
442
443         inv_w = ONE_FP / weight;
444         weight = ONE_FP / inv_w;
445
446         if (cl != NULL &&
447             lmax == cl->agg->lmax &&
448             weight == cl->agg->class_weight)
449                 return 0; /* nothing to change */
450
451         delta_w = weight - (cl ? cl->agg->class_weight : 0);
452
453         if (q->wsum + delta_w > QFQ_MAX_WSUM) {
454                 pr_notice("qfq: total weight out of range (%d + %u)\n",
455                           delta_w, q->wsum);
456                 return -EINVAL;
457         }
458
459         if (cl != NULL) { /* modify existing class */
460                 if (tca[TCA_RATE]) {
461                         err = gen_replace_estimator(&cl->bstats, NULL,
462                                                     &cl->rate_est,
463                                                     NULL,
464                                                     true,
465                                                     tca[TCA_RATE]);
466                         if (err)
467                                 return err;
468                 }
469                 existing = true;
470                 goto set_change_agg;
471         }
472
473         /* create and init new class */
474         cl = kzalloc(sizeof(struct qfq_class), GFP_KERNEL);
475         if (cl == NULL)
476                 return -ENOBUFS;
477
478         gnet_stats_basic_sync_init(&cl->bstats);
479         cl->common.classid = classid;
480         cl->deficit = lmax;
481
482         cl->qdisc = qdisc_create_dflt(sch->dev_queue, &pfifo_qdisc_ops,
483                                       classid, NULL);
484         if (cl->qdisc == NULL)
485                 cl->qdisc = &noop_qdisc;
486
487         if (tca[TCA_RATE]) {
488                 err = gen_new_estimator(&cl->bstats, NULL,
489                                         &cl->rate_est,
490                                         NULL,
491                                         true,
492                                         tca[TCA_RATE]);
493                 if (err)
494                         goto destroy_class;
495         }
496
497         if (cl->qdisc != &noop_qdisc)
498                 qdisc_hash_add(cl->qdisc, true);
499
500 set_change_agg:
501         sch_tree_lock(sch);
502         new_agg = qfq_find_agg(q, lmax, weight);
503         if (new_agg == NULL) { /* create new aggregate */
504                 sch_tree_unlock(sch);
505                 new_agg = kzalloc(sizeof(*new_agg), GFP_KERNEL);
506                 if (new_agg == NULL) {
507                         err = -ENOBUFS;
508                         gen_kill_estimator(&cl->rate_est);
509                         goto destroy_class;
510                 }
511                 sch_tree_lock(sch);
512                 qfq_init_agg(q, new_agg, lmax, weight);
513         }
514         if (existing)
515                 qfq_deact_rm_from_agg(q, cl);
516         else
517                 qdisc_class_hash_insert(&q->clhash, &cl->common);
518         qfq_add_to_agg(q, new_agg, cl);
519         sch_tree_unlock(sch);
520         qdisc_class_hash_grow(sch, &q->clhash);
521
522         *arg = (unsigned long)cl;
523         return 0;
524
525 destroy_class:
526         qdisc_put(cl->qdisc);
527         kfree(cl);
528         return err;
529 }
530
531 static void qfq_destroy_class(struct Qdisc *sch, struct qfq_class *cl)
532 {
533         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
534
535         qfq_rm_from_agg(q, cl);
536         gen_kill_estimator(&cl->rate_est);
537         qdisc_put(cl->qdisc);
538         kfree(cl);
539 }
540
541 static int qfq_delete_class(struct Qdisc *sch, unsigned long arg,
542                             struct netlink_ext_ack *extack)
543 {
544         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
545         struct qfq_class *cl = (struct qfq_class *)arg;
546
547         if (cl->filter_cnt > 0)
548                 return -EBUSY;
549
550         sch_tree_lock(sch);
551
552         qdisc_purge_queue(cl->qdisc);
553         qdisc_class_hash_remove(&q->clhash, &cl->common);
554
555         sch_tree_unlock(sch);
556
557         qfq_destroy_class(sch, cl);
558         return 0;
559 }
560
561 static unsigned long qfq_search_class(struct Qdisc *sch, u32 classid)
562 {
563         return (unsigned long)qfq_find_class(sch, classid);
564 }
565
566 static struct tcf_block *qfq_tcf_block(struct Qdisc *sch, unsigned long cl,
567                                        struct netlink_ext_ack *extack)
568 {
569         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
570
571         if (cl)
572                 return NULL;
573
574         return q->block;
575 }
576
577 static unsigned long qfq_bind_tcf(struct Qdisc *sch, unsigned long parent,
578                                   u32 classid)
579 {
580         struct qfq_class *cl = qfq_find_class(sch, classid);
581
582         if (cl != NULL)
583                 cl->filter_cnt++;
584
585         return (unsigned long)cl;
586 }
587
588 static void qfq_unbind_tcf(struct Qdisc *sch, unsigned long arg)
589 {
590         struct qfq_class *cl = (struct qfq_class *)arg;
591
592         cl->filter_cnt--;
593 }
594
595 static int qfq_graft_class(struct Qdisc *sch, unsigned long arg,
596                            struct Qdisc *new, struct Qdisc **old,
597                            struct netlink_ext_ack *extack)
598 {
599         struct qfq_class *cl = (struct qfq_class *)arg;
600
601         if (new == NULL) {
602                 new = qdisc_create_dflt(sch->dev_queue, &pfifo_qdisc_ops,
603                                         cl->common.classid, NULL);
604                 if (new == NULL)
605                         new = &noop_qdisc;
606         }
607
608         *old = qdisc_replace(sch, new, &cl->qdisc);
609         return 0;
610 }
611
612 static struct Qdisc *qfq_class_leaf(struct Qdisc *sch, unsigned long arg)
613 {
614         struct qfq_class *cl = (struct qfq_class *)arg;
615
616         return cl->qdisc;
617 }
618
619 static int qfq_dump_class(struct Qdisc *sch, unsigned long arg,
620                           struct sk_buff *skb, struct tcmsg *tcm)
621 {
622         struct qfq_class *cl = (struct qfq_class *)arg;
623         struct nlattr *nest;
624
625         tcm->tcm_parent = TC_H_ROOT;
626         tcm->tcm_handle = cl->common.classid;
627         tcm->tcm_info   = cl->qdisc->handle;
628
629         nest = nla_nest_start_noflag(skb, TCA_OPTIONS);
630         if (nest == NULL)
631                 goto nla_put_failure;
632         if (nla_put_u32(skb, TCA_QFQ_WEIGHT, cl->agg->class_weight) ||
633             nla_put_u32(skb, TCA_QFQ_LMAX, cl->agg->lmax))
634                 goto nla_put_failure;
635         return nla_nest_end(skb, nest);
636
637 nla_put_failure:
638         nla_nest_cancel(skb, nest);
639         return -EMSGSIZE;
640 }
641
642 static int qfq_dump_class_stats(struct Qdisc *sch, unsigned long arg,
643                                 struct gnet_dump *d)
644 {
645         struct qfq_class *cl = (struct qfq_class *)arg;
646         struct tc_qfq_stats xstats;
647
648         memset(&xstats, 0, sizeof(xstats));
649
650         xstats.weight = cl->agg->class_weight;
651         xstats.lmax = cl->agg->lmax;
652
653         if (gnet_stats_copy_basic(d, NULL, &cl->bstats, true) < 0 ||
654             gnet_stats_copy_rate_est(d, &cl->rate_est) < 0 ||
655             qdisc_qstats_copy(d, cl->qdisc) < 0)
656                 return -1;
657
658         return gnet_stats_copy_app(d, &xstats, sizeof(xstats));
659 }
660
661 static void qfq_walk(struct Qdisc *sch, struct qdisc_walker *arg)
662 {
663         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
664         struct qfq_class *cl;
665         unsigned int i;
666
667         if (arg->stop)
668                 return;
669
670         for (i = 0; i < q->clhash.hashsize; i++) {
671                 hlist_for_each_entry(cl, &q->clhash.hash[i], common.hnode) {
672                         if (!tc_qdisc_stats_dump(sch, (unsigned long)cl, arg))
673                                 return;
674                 }
675         }
676 }
677
678 static struct qfq_class *qfq_classify(struct sk_buff *skb, struct Qdisc *sch,
679                                       int *qerr)
680 {
681         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
682         struct qfq_class *cl;
683         struct tcf_result res;
684         struct tcf_proto *fl;
685         int result;
686
687         if (TC_H_MAJ(skb->priority ^ sch->handle) == 0) {
688                 pr_debug("qfq_classify: found %d\n", skb->priority);
689                 cl = qfq_find_class(sch, skb->priority);
690                 if (cl != NULL)
691                         return cl;
692         }
693
694         *qerr = NET_XMIT_SUCCESS | __NET_XMIT_BYPASS;
695         fl = rcu_dereference_bh(q->filter_list);
696         result = tcf_classify(skb, NULL, fl, &res, false);
697         if (result >= 0) {
698 #ifdef CONFIG_NET_CLS_ACT
699                 switch (result) {
700                 case TC_ACT_QUEUED:
701                 case TC_ACT_STOLEN:
702                 case TC_ACT_TRAP:
703                         *qerr = NET_XMIT_SUCCESS | __NET_XMIT_STOLEN;
704                         fallthrough;
705                 case TC_ACT_SHOT:
706                         return NULL;
707                 }
708 #endif
709                 cl = (struct qfq_class *)res.class;
710                 if (cl == NULL)
711                         cl = qfq_find_class(sch, res.classid);
712                 return cl;
713         }
714
715         return NULL;
716 }
717
718 /* Generic comparison function, handling wraparound. */
719 static inline int qfq_gt(u64 a, u64 b)
720 {
721         return (s64)(a - b) > 0;
722 }
723
724 /* Round a precise timestamp to its slotted value. */
725 static inline u64 qfq_round_down(u64 ts, unsigned int shift)
726 {
727         return ts & ~((1ULL << shift) - 1);
728 }
729
730 /* return the pointer to the group with lowest index in the bitmap */
731 static inline struct qfq_group *qfq_ffs(struct qfq_sched *q,
732                                         unsigned long bitmap)
733 {
734         int index = __ffs(bitmap);
735         return &q->groups[index];
736 }
737 /* Calculate a mask to mimic what would be ffs_from(). */
738 static inline unsigned long mask_from(unsigned long bitmap, int from)
739 {
740         return bitmap & ~((1UL << from) - 1);
741 }
742
743 /*
744  * The state computation relies on ER=0, IR=1, EB=2, IB=3
745  * First compute eligibility comparing grp->S, q->V,
746  * then check if someone is blocking us and possibly add EB
747  */
748 static int qfq_calc_state(struct qfq_sched *q, const struct qfq_group *grp)
749 {
750         /* if S > V we are not eligible */
751         unsigned int state = qfq_gt(grp->S, q->V);
752         unsigned long mask = mask_from(q->bitmaps[ER], grp->index);
753         struct qfq_group *next;
754
755         if (mask) {
756                 next = qfq_ffs(q, mask);
757                 if (qfq_gt(grp->F, next->F))
758                         state |= EB;
759         }
760
761         return state;
762 }
763
764
765 /*
766  * In principle
767  *      q->bitmaps[dst] |= q->bitmaps[src] & mask;
768  *      q->bitmaps[src] &= ~mask;
769  * but we should make sure that src != dst
770  */
771 static inline void qfq_move_groups(struct qfq_sched *q, unsigned long mask,
772                                    int src, int dst)
773 {
774         q->bitmaps[dst] |= q->bitmaps[src] & mask;
775         q->bitmaps[src] &= ~mask;
776 }
777
778 static void qfq_unblock_groups(struct qfq_sched *q, int index, u64 old_F)
779 {
780         unsigned long mask = mask_from(q->bitmaps[ER], index + 1);
781         struct qfq_group *next;
782
783         if (mask) {
784                 next = qfq_ffs(q, mask);
785                 if (!qfq_gt(next->F, old_F))
786                         return;
787         }
788
789         mask = (1UL << index) - 1;
790         qfq_move_groups(q, mask, EB, ER);
791         qfq_move_groups(q, mask, IB, IR);
792 }
793
794 /*
795  * perhaps
796  *
797         old_V ^= q->V;
798         old_V >>= q->min_slot_shift;
799         if (old_V) {
800                 ...
801         }
802  *
803  */
804 static void qfq_make_eligible(struct qfq_sched *q)
805 {
806         unsigned long vslot = q->V >> q->min_slot_shift;
807         unsigned long old_vslot = q->oldV >> q->min_slot_shift;
808
809         if (vslot != old_vslot) {
810                 unsigned long mask;
811                 int last_flip_pos = fls(vslot ^ old_vslot);
812
813                 if (last_flip_pos > 31) /* higher than the number of groups */
814                         mask = ~0UL;    /* make all groups eligible */
815                 else
816                         mask = (1UL << last_flip_pos) - 1;
817
818                 qfq_move_groups(q, mask, IR, ER);
819                 qfq_move_groups(q, mask, IB, EB);
820         }
821 }
822
823 /*
824  * The index of the slot in which the input aggregate agg is to be
825  * inserted must not be higher than QFQ_MAX_SLOTS-2. There is a '-2'
826  * and not a '-1' because the start time of the group may be moved
827  * backward by one slot after the aggregate has been inserted, and
828  * this would cause non-empty slots to be right-shifted by one
829  * position.
830  *
831  * QFQ+ fully satisfies this bound to the slot index if the parameters
832  * of the classes are not changed dynamically, and if QFQ+ never
833  * happens to postpone the service of agg unjustly, i.e., it never
834  * happens that the aggregate becomes backlogged and eligible, or just
835  * eligible, while an aggregate with a higher approximated finish time
836  * is being served. In particular, in this case QFQ+ guarantees that
837  * the timestamps of agg are low enough that the slot index is never
838  * higher than 2. Unfortunately, QFQ+ cannot provide the same
839  * guarantee if it happens to unjustly postpone the service of agg, or
840  * if the parameters of some class are changed.
841  *
842  * As for the first event, i.e., an out-of-order service, the
843  * upper bound to the slot index guaranteed by QFQ+ grows to
844  * 2 +
845  * QFQ_MAX_AGG_CLASSES * ((1<<QFQ_MTU_SHIFT)/QFQ_MIN_LMAX) *
846  * (current_max_weight/current_wsum) <= 2 + 8 * 128 * 1.
847  *
848  * The following function deals with this problem by backward-shifting
849  * the timestamps of agg, if needed, so as to guarantee that the slot
850  * index is never higher than QFQ_MAX_SLOTS-2. This backward-shift may
851  * cause the service of other aggregates to be postponed, yet the
852  * worst-case guarantees of these aggregates are not violated.  In
853  * fact, in case of no out-of-order service, the timestamps of agg
854  * would have been even lower than they are after the backward shift,
855  * because QFQ+ would have guaranteed a maximum value equal to 2 for
856  * the slot index, and 2 < QFQ_MAX_SLOTS-2. Hence the aggregates whose
857  * service is postponed because of the backward-shift would have
858  * however waited for the service of agg before being served.
859  *
860  * The other event that may cause the slot index to be higher than 2
861  * for agg is a recent change of the parameters of some class. If the
862  * weight of a class is increased or the lmax (max_pkt_size) of the
863  * class is decreased, then a new aggregate with smaller slot size
864  * than the original parent aggregate of the class may happen to be
865  * activated. The activation of this aggregate should be properly
866  * delayed to when the service of the class has finished in the ideal
867  * system tracked by QFQ+. If the activation of the aggregate is not
868  * delayed to this reference time instant, then this aggregate may be
869  * unjustly served before other aggregates waiting for service. This
870  * may cause the above bound to the slot index to be violated for some
871  * of these unlucky aggregates.
872  *
873  * Instead of delaying the activation of the new aggregate, which is
874  * quite complex, the above-discussed capping of the slot index is
875  * used to handle also the consequences of a change of the parameters
876  * of a class.
877  */
878 static void qfq_slot_insert(struct qfq_group *grp, struct qfq_aggregate *agg,
879                             u64 roundedS)
880 {
881         u64 slot = (roundedS - grp->S) >> grp->slot_shift;
882         unsigned int i; /* slot index in the bucket list */
883
884         if (unlikely(slot > QFQ_MAX_SLOTS - 2)) {
885                 u64 deltaS = roundedS - grp->S -
886                         ((u64)(QFQ_MAX_SLOTS - 2)<<grp->slot_shift);
887                 agg->S -= deltaS;
888                 agg->F -= deltaS;
889                 slot = QFQ_MAX_SLOTS - 2;
890         }
891
892         i = (grp->front + slot) % QFQ_MAX_SLOTS;
893
894         hlist_add_head(&agg->next, &grp->slots[i]);
895         __set_bit(slot, &grp->full_slots);
896 }
897
898 /* Maybe introduce hlist_first_entry?? */
899 static struct qfq_aggregate *qfq_slot_head(struct qfq_group *grp)
900 {
901         return hlist_entry(grp->slots[grp->front].first,
902                            struct qfq_aggregate, next);
903 }
904
905 /*
906  * remove the entry from the slot
907  */
908 static void qfq_front_slot_remove(struct qfq_group *grp)
909 {
910         struct qfq_aggregate *agg = qfq_slot_head(grp);
911
912         BUG_ON(!agg);
913         hlist_del(&agg->next);
914         if (hlist_empty(&grp->slots[grp->front]))
915                 __clear_bit(0, &grp->full_slots);
916 }
917
918 /*
919  * Returns the first aggregate in the first non-empty bucket of the
920  * group. As a side effect, adjusts the bucket list so the first
921  * non-empty bucket is at position 0 in full_slots.
922  */
923 static struct qfq_aggregate *qfq_slot_scan(struct qfq_group *grp)
924 {
925         unsigned int i;
926
927         pr_debug("qfq slot_scan: grp %u full %#lx\n",
928                  grp->index, grp->full_slots);
929
930         if (grp->full_slots == 0)
931                 return NULL;
932
933         i = __ffs(grp->full_slots);  /* zero based */
934         if (i > 0) {
935                 grp->front = (grp->front + i) % QFQ_MAX_SLOTS;
936                 grp->full_slots >>= i;
937         }
938
939         return qfq_slot_head(grp);
940 }
941
942 /*
943  * adjust the bucket list. When the start time of a group decreases,
944  * we move the index down (modulo QFQ_MAX_SLOTS) so we don't need to
945  * move the objects. The mask of occupied slots must be shifted
946  * because we use ffs() to find the first non-empty slot.
947  * This covers decreases in the group's start time, but what about
948  * increases of the start time ?
949  * Here too we should make sure that i is less than 32
950  */
951 static void qfq_slot_rotate(struct qfq_group *grp, u64 roundedS)
952 {
953         unsigned int i = (grp->S - roundedS) >> grp->slot_shift;
954
955         grp->full_slots <<= i;
956         grp->front = (grp->front - i) % QFQ_MAX_SLOTS;
957 }
958
959 static void qfq_update_eligible(struct qfq_sched *q)
960 {
961         struct qfq_group *grp;
962         unsigned long ineligible;
963
964         ineligible = q->bitmaps[IR] | q->bitmaps[IB];
965         if (ineligible) {
966                 if (!q->bitmaps[ER]) {
967                         grp = qfq_ffs(q, ineligible);
968                         if (qfq_gt(grp->S, q->V))
969                                 q->V = grp->S;
970                 }
971                 qfq_make_eligible(q);
972         }
973 }
974
975 /* Dequeue head packet of the head class in the DRR queue of the aggregate. */
976 static struct sk_buff *agg_dequeue(struct qfq_aggregate *agg,
977                                    struct qfq_class *cl, unsigned int len)
978 {
979         struct sk_buff *skb = qdisc_dequeue_peeked(cl->qdisc);
980
981         if (!skb)
982                 return NULL;
983
984         cl->deficit -= (int) len;
985
986         if (cl->qdisc->q.qlen == 0) /* no more packets, remove from list */
987                 list_del(&cl->alist);
988         else if (cl->deficit < qdisc_pkt_len(cl->qdisc->ops->peek(cl->qdisc))) {
989                 cl->deficit += agg->lmax;
990                 list_move_tail(&cl->alist, &agg->active);
991         }
992
993         return skb;
994 }
995
996 static inline struct sk_buff *qfq_peek_skb(struct qfq_aggregate *agg,
997                                            struct qfq_class **cl,
998                                            unsigned int *len)
999 {
1000         struct sk_buff *skb;
1001
1002         *cl = list_first_entry(&agg->active, struct qfq_class, alist);
1003         skb = (*cl)->qdisc->ops->peek((*cl)->qdisc);
1004         if (skb == NULL)
1005                 WARN_ONCE(1, "qfq_dequeue: non-workconserving leaf\n");
1006         else
1007                 *len = qdisc_pkt_len(skb);
1008
1009         return skb;
1010 }
1011
1012 /* Update F according to the actual service received by the aggregate. */
1013 static inline void charge_actual_service(struct qfq_aggregate *agg)
1014 {
1015         /* Compute the service received by the aggregate, taking into
1016          * account that, after decreasing the number of classes in
1017          * agg, it may happen that
1018          * agg->initial_budget - agg->budget > agg->bugdetmax
1019          */
1020         u32 service_received = min(agg->budgetmax,
1021                                    agg->initial_budget - agg->budget);
1022
1023         agg->F = agg->S + (u64)service_received * agg->inv_w;
1024 }
1025
1026 /* Assign a reasonable start time for a new aggregate in group i.
1027  * Admissible values for \hat(F) are multiples of \sigma_i
1028  * no greater than V+\sigma_i . Larger values mean that
1029  * we had a wraparound so we consider the timestamp to be stale.
1030  *
1031  * If F is not stale and F >= V then we set S = F.
1032  * Otherwise we should assign S = V, but this may violate
1033  * the ordering in EB (see [2]). So, if we have groups in ER,
1034  * set S to the F_j of the first group j which would be blocking us.
1035  * We are guaranteed not to move S backward because
1036  * otherwise our group i would still be blocked.
1037  */
1038 static void qfq_update_start(struct qfq_sched *q, struct qfq_aggregate *agg)
1039 {
1040         unsigned long mask;
1041         u64 limit, roundedF;
1042         int slot_shift = agg->grp->slot_shift;
1043
1044         roundedF = qfq_round_down(agg->F, slot_shift);
1045         limit = qfq_round_down(q->V, slot_shift) + (1ULL << slot_shift);
1046
1047         if (!qfq_gt(agg->F, q->V) || qfq_gt(roundedF, limit)) {
1048                 /* timestamp was stale */
1049                 mask = mask_from(q->bitmaps[ER], agg->grp->index);
1050                 if (mask) {
1051                         struct qfq_group *next = qfq_ffs(q, mask);
1052                         if (qfq_gt(roundedF, next->F)) {
1053                                 if (qfq_gt(limit, next->F))
1054                                         agg->S = next->F;
1055                                 else /* preserve timestamp correctness */
1056                                         agg->S = limit;
1057                                 return;
1058                         }
1059                 }
1060                 agg->S = q->V;
1061         } else  /* timestamp is not stale */
1062                 agg->S = agg->F;
1063 }
1064
1065 /* Update the timestamps of agg before scheduling/rescheduling it for
1066  * service.  In particular, assign to agg->F its maximum possible
1067  * value, i.e., the virtual finish time with which the aggregate
1068  * should be labeled if it used all its budget once in service.
1069  */
1070 static inline void
1071 qfq_update_agg_ts(struct qfq_sched *q,
1072                     struct qfq_aggregate *agg, enum update_reason reason)
1073 {
1074         if (reason != requeue)
1075                 qfq_update_start(q, agg);
1076         else /* just charge agg for the service received */
1077                 agg->S = agg->F;
1078
1079         agg->F = agg->S + (u64)agg->budgetmax * agg->inv_w;
1080 }
1081
1082 static void qfq_schedule_agg(struct qfq_sched *q, struct qfq_aggregate *agg);
1083
1084 static struct sk_buff *qfq_dequeue(struct Qdisc *sch)
1085 {
1086         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
1087         struct qfq_aggregate *in_serv_agg = q->in_serv_agg;
1088         struct qfq_class *cl;
1089         struct sk_buff *skb = NULL;
1090         /* next-packet len, 0 means no more active classes in in-service agg */
1091         unsigned int len = 0;
1092
1093         if (in_serv_agg == NULL)
1094                 return NULL;
1095
1096         if (!list_empty(&in_serv_agg->active))
1097                 skb = qfq_peek_skb(in_serv_agg, &cl, &len);
1098
1099         /*
1100          * If there are no active classes in the in-service aggregate,
1101          * or if the aggregate has not enough budget to serve its next
1102          * class, then choose the next aggregate to serve.
1103          */
1104         if (len == 0 || in_serv_agg->budget < len) {
1105                 charge_actual_service(in_serv_agg);
1106
1107                 /* recharge the budget of the aggregate */
1108                 in_serv_agg->initial_budget = in_serv_agg->budget =
1109                         in_serv_agg->budgetmax;
1110
1111                 if (!list_empty(&in_serv_agg->active)) {
1112                         /*
1113                          * Still active: reschedule for
1114                          * service. Possible optimization: if no other
1115                          * aggregate is active, then there is no point
1116                          * in rescheduling this aggregate, and we can
1117                          * just keep it as the in-service one. This
1118                          * should be however a corner case, and to
1119                          * handle it, we would need to maintain an
1120                          * extra num_active_aggs field.
1121                         */
1122                         qfq_update_agg_ts(q, in_serv_agg, requeue);
1123                         qfq_schedule_agg(q, in_serv_agg);
1124                 } else if (sch->q.qlen == 0) { /* no aggregate to serve */
1125                         q->in_serv_agg = NULL;
1126                         return NULL;
1127                 }
1128
1129                 /*
1130                  * If we get here, there are other aggregates queued:
1131                  * choose the new aggregate to serve.
1132                  */
1133                 in_serv_agg = q->in_serv_agg = qfq_choose_next_agg(q);
1134                 skb = qfq_peek_skb(in_serv_agg, &cl, &len);
1135         }
1136         if (!skb)
1137                 return NULL;
1138
1139         sch->q.qlen--;
1140
1141         skb = agg_dequeue(in_serv_agg, cl, len);
1142
1143         if (!skb) {
1144                 sch->q.qlen++;
1145                 return NULL;
1146         }
1147
1148         qdisc_qstats_backlog_dec(sch, skb);
1149         qdisc_bstats_update(sch, skb);
1150
1151         /* If lmax is lowered, through qfq_change_class, for a class
1152          * owning pending packets with larger size than the new value
1153          * of lmax, then the following condition may hold.
1154          */
1155         if (unlikely(in_serv_agg->budget < len))
1156                 in_serv_agg->budget = 0;
1157         else
1158                 in_serv_agg->budget -= len;
1159
1160         q->V += (u64)len * q->iwsum;
1161         pr_debug("qfq dequeue: len %u F %lld now %lld\n",
1162                  len, (unsigned long long) in_serv_agg->F,
1163                  (unsigned long long) q->V);
1164
1165         return skb;
1166 }
1167
1168 static struct qfq_aggregate *qfq_choose_next_agg(struct qfq_sched *q)
1169 {
1170         struct qfq_group *grp;
1171         struct qfq_aggregate *agg, *new_front_agg;
1172         u64 old_F;
1173
1174         qfq_update_eligible(q);
1175         q->oldV = q->V;
1176
1177         if (!q->bitmaps[ER])
1178                 return NULL;
1179
1180         grp = qfq_ffs(q, q->bitmaps[ER]);
1181         old_F = grp->F;
1182
1183         agg = qfq_slot_head(grp);
1184
1185         /* agg starts to be served, remove it from schedule */
1186         qfq_front_slot_remove(grp);
1187
1188         new_front_agg = qfq_slot_scan(grp);
1189
1190         if (new_front_agg == NULL) /* group is now inactive, remove from ER */
1191                 __clear_bit(grp->index, &q->bitmaps[ER]);
1192         else {
1193                 u64 roundedS = qfq_round_down(new_front_agg->S,
1194                                               grp->slot_shift);
1195                 unsigned int s;
1196
1197                 if (grp->S == roundedS)
1198                         return agg;
1199                 grp->S = roundedS;
1200                 grp->F = roundedS + (2ULL << grp->slot_shift);
1201                 __clear_bit(grp->index, &q->bitmaps[ER]);
1202                 s = qfq_calc_state(q, grp);
1203                 __set_bit(grp->index, &q->bitmaps[s]);
1204         }
1205
1206         qfq_unblock_groups(q, grp->index, old_F);
1207
1208         return agg;
1209 }
1210
1211 static int qfq_enqueue(struct sk_buff *skb, struct Qdisc *sch,
1212                        struct sk_buff **to_free)
1213 {
1214         unsigned int len = qdisc_pkt_len(skb), gso_segs;
1215         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
1216         struct qfq_class *cl;
1217         struct qfq_aggregate *agg;
1218         int err = 0;
1219         bool first;
1220
1221         cl = qfq_classify(skb, sch, &err);
1222         if (cl == NULL) {
1223                 if (err & __NET_XMIT_BYPASS)
1224                         qdisc_qstats_drop(sch);
1225                 __qdisc_drop(skb, to_free);
1226                 return err;
1227         }
1228         pr_debug("qfq_enqueue: cl = %x\n", cl->common.classid);
1229
1230         if (unlikely(cl->agg->lmax < len)) {
1231                 pr_debug("qfq: increasing maxpkt from %u to %u for class %u",
1232                          cl->agg->lmax, len, cl->common.classid);
1233                 err = qfq_change_agg(sch, cl, cl->agg->class_weight, len);
1234                 if (err) {
1235                         cl->qstats.drops++;
1236                         return qdisc_drop(skb, sch, to_free);
1237                 }
1238         }
1239
1240         gso_segs = skb_is_gso(skb) ? skb_shinfo(skb)->gso_segs : 1;
1241         first = !cl->qdisc->q.qlen;
1242         err = qdisc_enqueue(skb, cl->qdisc, to_free);
1243         if (unlikely(err != NET_XMIT_SUCCESS)) {
1244                 pr_debug("qfq_enqueue: enqueue failed %d\n", err);
1245                 if (net_xmit_drop_count(err)) {
1246                         cl->qstats.drops++;
1247                         qdisc_qstats_drop(sch);
1248                 }
1249                 return err;
1250         }
1251
1252         _bstats_update(&cl->bstats, len, gso_segs);
1253         sch->qstats.backlog += len;
1254         ++sch->q.qlen;
1255
1256         agg = cl->agg;
1257         /* if the queue was not empty, then done here */
1258         if (!first) {
1259                 if (unlikely(skb == cl->qdisc->ops->peek(cl->qdisc)) &&
1260                     list_first_entry(&agg->active, struct qfq_class, alist)
1261                     == cl && cl->deficit < len)
1262                         list_move_tail(&cl->alist, &agg->active);
1263
1264                 return err;
1265         }
1266
1267         /* schedule class for service within the aggregate */
1268         cl->deficit = agg->lmax;
1269         list_add_tail(&cl->alist, &agg->active);
1270
1271         if (list_first_entry(&agg->active, struct qfq_class, alist) != cl ||
1272             q->in_serv_agg == agg)
1273                 return err; /* non-empty or in service, nothing else to do */
1274
1275         qfq_activate_agg(q, agg, enqueue);
1276
1277         return err;
1278 }
1279
1280 /*
1281  * Schedule aggregate according to its timestamps.
1282  */
1283 static void qfq_schedule_agg(struct qfq_sched *q, struct qfq_aggregate *agg)
1284 {
1285         struct qfq_group *grp = agg->grp;
1286         u64 roundedS;
1287         int s;
1288
1289         roundedS = qfq_round_down(agg->S, grp->slot_shift);
1290
1291         /*
1292          * Insert agg in the correct bucket.
1293          * If agg->S >= grp->S we don't need to adjust the
1294          * bucket list and simply go to the insertion phase.
1295          * Otherwise grp->S is decreasing, we must make room
1296          * in the bucket list, and also recompute the group state.
1297          * Finally, if there were no flows in this group and nobody
1298          * was in ER make sure to adjust V.
1299          */
1300         if (grp->full_slots) {
1301                 if (!qfq_gt(grp->S, agg->S))
1302                         goto skip_update;
1303
1304                 /* create a slot for this agg->S */
1305                 qfq_slot_rotate(grp, roundedS);
1306                 /* group was surely ineligible, remove */
1307                 __clear_bit(grp->index, &q->bitmaps[IR]);
1308                 __clear_bit(grp->index, &q->bitmaps[IB]);
1309         } else if (!q->bitmaps[ER] && qfq_gt(roundedS, q->V) &&
1310                    q->in_serv_agg == NULL)
1311                 q->V = roundedS;
1312
1313         grp->S = roundedS;
1314         grp->F = roundedS + (2ULL << grp->slot_shift);
1315         s = qfq_calc_state(q, grp);
1316         __set_bit(grp->index, &q->bitmaps[s]);
1317
1318         pr_debug("qfq enqueue: new state %d %#lx S %lld F %lld V %lld\n",
1319                  s, q->bitmaps[s],
1320                  (unsigned long long) agg->S,
1321                  (unsigned long long) agg->F,
1322                  (unsigned long long) q->V);
1323
1324 skip_update:
1325         qfq_slot_insert(grp, agg, roundedS);
1326 }
1327
1328
1329 /* Update agg ts and schedule agg for service */
1330 static void qfq_activate_agg(struct qfq_sched *q, struct qfq_aggregate *agg,
1331                              enum update_reason reason)
1332 {
1333         agg->initial_budget = agg->budget = agg->budgetmax; /* recharge budg. */
1334
1335         qfq_update_agg_ts(q, agg, reason);
1336         if (q->in_serv_agg == NULL) { /* no aggr. in service or scheduled */
1337                 q->in_serv_agg = agg; /* start serving this aggregate */
1338                  /* update V: to be in service, agg must be eligible */
1339                 q->oldV = q->V = agg->S;
1340         } else if (agg != q->in_serv_agg)
1341                 qfq_schedule_agg(q, agg);
1342 }
1343
1344 static void qfq_slot_remove(struct qfq_sched *q, struct qfq_group *grp,
1345                             struct qfq_aggregate *agg)
1346 {
1347         unsigned int i, offset;
1348         u64 roundedS;
1349
1350         roundedS = qfq_round_down(agg->S, grp->slot_shift);
1351         offset = (roundedS - grp->S) >> grp->slot_shift;
1352
1353         i = (grp->front + offset) % QFQ_MAX_SLOTS;
1354
1355         hlist_del(&agg->next);
1356         if (hlist_empty(&grp->slots[i]))
1357                 __clear_bit(offset, &grp->full_slots);
1358 }
1359
1360 /*
1361  * Called to forcibly deschedule an aggregate.  If the aggregate is
1362  * not in the front bucket, or if the latter has other aggregates in
1363  * the front bucket, we can simply remove the aggregate with no other
1364  * side effects.
1365  * Otherwise we must propagate the event up.
1366  */
1367 static void qfq_deactivate_agg(struct qfq_sched *q, struct qfq_aggregate *agg)
1368 {
1369         struct qfq_group *grp = agg->grp;
1370         unsigned long mask;
1371         u64 roundedS;
1372         int s;
1373
1374         if (agg == q->in_serv_agg) {
1375                 charge_actual_service(agg);
1376                 q->in_serv_agg = qfq_choose_next_agg(q);
1377                 return;
1378         }
1379
1380         agg->F = agg->S;
1381         qfq_slot_remove(q, grp, agg);
1382
1383         if (!grp->full_slots) {
1384                 __clear_bit(grp->index, &q->bitmaps[IR]);
1385                 __clear_bit(grp->index, &q->bitmaps[EB]);
1386                 __clear_bit(grp->index, &q->bitmaps[IB]);
1387
1388                 if (test_bit(grp->index, &q->bitmaps[ER]) &&
1389                     !(q->bitmaps[ER] & ~((1UL << grp->index) - 1))) {
1390                         mask = q->bitmaps[ER] & ((1UL << grp->index) - 1);
1391                         if (mask)
1392                                 mask = ~((1UL << __fls(mask)) - 1);
1393                         else
1394                                 mask = ~0UL;
1395                         qfq_move_groups(q, mask, EB, ER);
1396                         qfq_move_groups(q, mask, IB, IR);
1397                 }
1398                 __clear_bit(grp->index, &q->bitmaps[ER]);
1399         } else if (hlist_empty(&grp->slots[grp->front])) {
1400                 agg = qfq_slot_scan(grp);
1401                 roundedS = qfq_round_down(agg->S, grp->slot_shift);
1402                 if (grp->S != roundedS) {
1403                         __clear_bit(grp->index, &q->bitmaps[ER]);
1404                         __clear_bit(grp->index, &q->bitmaps[IR]);
1405                         __clear_bit(grp->index, &q->bitmaps[EB]);
1406                         __clear_bit(grp->index, &q->bitmaps[IB]);
1407                         grp->S = roundedS;
1408                         grp->F = roundedS + (2ULL << grp->slot_shift);
1409                         s = qfq_calc_state(q, grp);
1410                         __set_bit(grp->index, &q->bitmaps[s]);
1411                 }
1412         }
1413 }
1414
1415 static void qfq_qlen_notify(struct Qdisc *sch, unsigned long arg)
1416 {
1417         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
1418         struct qfq_class *cl = (struct qfq_class *)arg;
1419
1420         qfq_deactivate_class(q, cl);
1421 }
1422
1423 static int qfq_init_qdisc(struct Qdisc *sch, struct nlattr *opt,
1424                           struct netlink_ext_ack *extack)
1425 {
1426         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
1427         struct qfq_group *grp;
1428         int i, j, err;
1429         u32 max_cl_shift, maxbudg_shift, max_classes;
1430
1431         err = tcf_block_get(&q->block, &q->filter_list, sch, extack);
1432         if (err)
1433                 return err;
1434
1435         err = qdisc_class_hash_init(&q->clhash);
1436         if (err < 0)
1437                 return err;
1438
1439         max_classes = min_t(u64, (u64)qdisc_dev(sch)->tx_queue_len + 1,
1440                             QFQ_MAX_AGG_CLASSES);
1441         /* max_cl_shift = floor(log_2(max_classes)) */
1442         max_cl_shift = __fls(max_classes);
1443         q->max_agg_classes = 1<<max_cl_shift;
1444
1445         /* maxbudg_shift = log2(max_len * max_classes_per_agg) */
1446         maxbudg_shift = QFQ_MTU_SHIFT + max_cl_shift;
1447         q->min_slot_shift = FRAC_BITS + maxbudg_shift - QFQ_MAX_INDEX;
1448
1449         for (i = 0; i <= QFQ_MAX_INDEX; i++) {
1450                 grp = &q->groups[i];
1451                 grp->index = i;
1452                 grp->slot_shift = q->min_slot_shift + i;
1453                 for (j = 0; j < QFQ_MAX_SLOTS; j++)
1454                         INIT_HLIST_HEAD(&grp->slots[j]);
1455         }
1456
1457         INIT_HLIST_HEAD(&q->nonfull_aggs);
1458
1459         return 0;
1460 }
1461
1462 static void qfq_reset_qdisc(struct Qdisc *sch)
1463 {
1464         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
1465         struct qfq_class *cl;
1466         unsigned int i;
1467
1468         for (i = 0; i < q->clhash.hashsize; i++) {
1469                 hlist_for_each_entry(cl, &q->clhash.hash[i], common.hnode) {
1470                         if (cl->qdisc->q.qlen > 0)
1471                                 qfq_deactivate_class(q, cl);
1472
1473                         qdisc_reset(cl->qdisc);
1474                 }
1475         }
1476 }
1477
1478 static void qfq_destroy_qdisc(struct Qdisc *sch)
1479 {
1480         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
1481         struct qfq_class *cl;
1482         struct hlist_node *next;
1483         unsigned int i;
1484
1485         tcf_block_put(q->block);
1486
1487         for (i = 0; i < q->clhash.hashsize; i++) {
1488                 hlist_for_each_entry_safe(cl, next, &q->clhash.hash[i],
1489                                           common.hnode) {
1490                         qfq_destroy_class(sch, cl);
1491                 }
1492         }
1493         qdisc_class_hash_destroy(&q->clhash);
1494 }
1495
1496 static const struct Qdisc_class_ops qfq_class_ops = {
1497         .change         = qfq_change_class,
1498         .delete         = qfq_delete_class,
1499         .find           = qfq_search_class,
1500         .tcf_block      = qfq_tcf_block,
1501         .bind_tcf       = qfq_bind_tcf,
1502         .unbind_tcf     = qfq_unbind_tcf,
1503         .graft          = qfq_graft_class,
1504         .leaf           = qfq_class_leaf,
1505         .qlen_notify    = qfq_qlen_notify,
1506         .dump           = qfq_dump_class,
1507         .dump_stats     = qfq_dump_class_stats,
1508         .walk           = qfq_walk,
1509 };
1510
1511 static struct Qdisc_ops qfq_qdisc_ops __read_mostly = {
1512         .cl_ops         = &qfq_class_ops,
1513         .id             = "qfq",
1514         .priv_size      = sizeof(struct qfq_sched),
1515         .enqueue        = qfq_enqueue,
1516         .dequeue        = qfq_dequeue,
1517         .peek           = qdisc_peek_dequeued,
1518         .init           = qfq_init_qdisc,
1519         .reset          = qfq_reset_qdisc,
1520         .destroy        = qfq_destroy_qdisc,
1521         .owner          = THIS_MODULE,
1522 };
1523
1524 static int __init qfq_init(void)
1525 {
1526         return register_qdisc(&qfq_qdisc_ops);
1527 }
1528
1529 static void __exit qfq_exit(void)
1530 {
1531         unregister_qdisc(&qfq_qdisc_ops);
1532 }
1533
1534 module_init(qfq_init);
1535 module_exit(qfq_exit);
1536 MODULE_LICENSE("GPL");