RDS: RDMA support
[safe/jmp/linux-2.6] / net / rds / cong.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2007 Oracle.  All rights reserved.
3  *
4  * This software is available to you under a choice of one of two
5  * licenses.  You may choose to be licensed under the terms of the GNU
6  * General Public License (GPL) Version 2, available from the file
7  * COPYING in the main directory of this source tree, or the
8  * OpenIB.org BSD license below:
9  *
10  *     Redistribution and use in source and binary forms, with or
11  *     without modification, are permitted provided that the following
12  *     conditions are met:
13  *
14  *      - Redistributions of source code must retain the above
15  *        copyright notice, this list of conditions and the following
16  *        disclaimer.
17  *
18  *      - Redistributions in binary form must reproduce the above
19  *        copyright notice, this list of conditions and the following
20  *        disclaimer in the documentation and/or other materials
21  *        provided with the distribution.
22  *
23  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND,
24  * EXPRESS OR IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF
25  * MERCHANTABILITY, FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND
26  * NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS
27  * BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER LIABILITY, WHETHER IN AN
28  * ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM, OUT OF OR IN
29  * CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN THE
30  * SOFTWARE.
31  *
32  */
33 #include <linux/types.h>
34 #include <linux/rbtree.h>
35
36 #include "rds.h"
37
38 /*
39  * This file implements the receive side of the unconventional congestion
40  * management in RDS.
41  *
42  * Messages waiting in the receive queue on the receiving socket are accounted
43  * against the sockets SO_RCVBUF option value.  Only the payload bytes in the
44  * message are accounted for.  If the number of bytes queued equals or exceeds
45  * rcvbuf then the socket is congested.  All sends attempted to this socket's
46  * address should return block or return -EWOULDBLOCK.
47  *
48  * Applications are expected to be reasonably tuned such that this situation
49  * very rarely occurs.  An application encountering this "back-pressure" is
50  * considered a bug.
51  *
52  * This is implemented by having each node maintain bitmaps which indicate
53  * which ports on bound addresses are congested.  As the bitmap changes it is
54  * sent through all the connections which terminate in the local address of the
55  * bitmap which changed.
56  *
57  * The bitmaps are allocated as connections are brought up.  This avoids
58  * allocation in the interrupt handling path which queues messages on sockets.
59  * The dense bitmaps let transports send the entire bitmap on any bitmap change
60  * reasonably efficiently.  This is much easier to implement than some
61  * finer-grained communication of per-port congestion.  The sender does a very
62  * inexpensive bit test to test if the port it's about to send to is congested
63  * or not.
64  */
65
66 /*
67  * Interaction with poll is a tad tricky. We want all processes stuck in
68  * poll to wake up and check whether a congested destination became uncongested.
69  * The really sad thing is we have no idea which destinations the application
70  * wants to send to - we don't even know which rds_connections are involved.
71  * So until we implement a more flexible rds poll interface, we have to make
72  * do with this:
73  * We maintain a global counter that is incremented each time a congestion map
74  * update is received. Each rds socket tracks this value, and if rds_poll
75  * finds that the saved generation number is smaller than the global generation
76  * number, it wakes up the process.
77  */
78 static atomic_t         rds_cong_generation = ATOMIC_INIT(0);
79
80 /*
81  * Congestion monitoring
82  */
83 static LIST_HEAD(rds_cong_monitor);
84 static DEFINE_RWLOCK(rds_cong_monitor_lock);
85
86 /*
87  * Yes, a global lock.  It's used so infrequently that it's worth keeping it
88  * global to simplify the locking.  It's only used in the following
89  * circumstances:
90  *
91  *  - on connection buildup to associate a conn with its maps
92  *  - on map changes to inform conns of a new map to send
93  *
94  *  It's sadly ordered under the socket callback lock and the connection lock.
95  *  Receive paths can mark ports congested from interrupt context so the
96  *  lock masks interrupts.
97  */
98 static DEFINE_SPINLOCK(rds_cong_lock);
99 static struct rb_root rds_cong_tree = RB_ROOT;
100
101 static struct rds_cong_map *rds_cong_tree_walk(__be32 addr,
102                                                struct rds_cong_map *insert)
103 {
104         struct rb_node **p = &rds_cong_tree.rb_node;
105         struct rb_node *parent = NULL;
106         struct rds_cong_map *map;
107
108         while (*p) {
109                 parent = *p;
110                 map = rb_entry(parent, struct rds_cong_map, m_rb_node);
111
112                 if (addr < map->m_addr)
113                         p = &(*p)->rb_left;
114                 else if (addr > map->m_addr)
115                         p = &(*p)->rb_right;
116                 else
117                         return map;
118         }
119
120         if (insert) {
121                 rb_link_node(&insert->m_rb_node, parent, p);
122                 rb_insert_color(&insert->m_rb_node, &rds_cong_tree);
123         }
124         return NULL;
125 }
126
127 /*
128  * There is only ever one bitmap for any address.  Connections try and allocate
129  * these bitmaps in the process getting pointers to them.  The bitmaps are only
130  * ever freed as the module is removed after all connections have been freed.
131  */
132 static struct rds_cong_map *rds_cong_from_addr(__be32 addr)
133 {
134         struct rds_cong_map *map;
135         struct rds_cong_map *ret = NULL;
136         unsigned long zp;
137         unsigned long i;
138         unsigned long flags;
139
140         map = kzalloc(sizeof(struct rds_cong_map), GFP_KERNEL);
141         if (map == NULL)
142                 return NULL;
143
144         map->m_addr = addr;
145         init_waitqueue_head(&map->m_waitq);
146         INIT_LIST_HEAD(&map->m_conn_list);
147
148         for (i = 0; i < RDS_CONG_MAP_PAGES; i++) {
149                 zp = get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
150                 if (zp == 0)
151                         goto out;
152                 map->m_page_addrs[i] = zp;
153         }
154
155         spin_lock_irqsave(&rds_cong_lock, flags);
156         ret = rds_cong_tree_walk(addr, map);
157         spin_unlock_irqrestore(&rds_cong_lock, flags);
158
159         if (ret == NULL) {
160                 ret = map;
161                 map = NULL;
162         }
163
164 out:
165         if (map) {
166                 for (i = 0; i < RDS_CONG_MAP_PAGES && map->m_page_addrs[i]; i++)
167                         free_page(map->m_page_addrs[i]);
168                 kfree(map);
169         }
170
171         rdsdebug("map %p for addr %x\n", ret, be32_to_cpu(addr));
172
173         return ret;
174 }
175
176 /*
177  * Put the conn on its local map's list.  This is called when the conn is
178  * really added to the hash.  It's nested under the rds_conn_lock, sadly.
179  */
180 void rds_cong_add_conn(struct rds_connection *conn)
181 {
182         unsigned long flags;
183
184         rdsdebug("conn %p now on map %p\n", conn, conn->c_lcong);
185         spin_lock_irqsave(&rds_cong_lock, flags);
186         list_add_tail(&conn->c_map_item, &conn->c_lcong->m_conn_list);
187         spin_unlock_irqrestore(&rds_cong_lock, flags);
188 }
189
190 void rds_cong_remove_conn(struct rds_connection *conn)
191 {
192         unsigned long flags;
193
194         rdsdebug("removing conn %p from map %p\n", conn, conn->c_lcong);
195         spin_lock_irqsave(&rds_cong_lock, flags);
196         list_del_init(&conn->c_map_item);
197         spin_unlock_irqrestore(&rds_cong_lock, flags);
198 }
199
200 int rds_cong_get_maps(struct rds_connection *conn)
201 {
202         conn->c_lcong = rds_cong_from_addr(conn->c_laddr);
203         conn->c_fcong = rds_cong_from_addr(conn->c_faddr);
204
205         if (conn->c_lcong == NULL || conn->c_fcong == NULL)
206                 return -ENOMEM;
207
208         return 0;
209 }
210
211 void rds_cong_queue_updates(struct rds_cong_map *map)
212 {
213         struct rds_connection *conn;
214         unsigned long flags;
215
216         spin_lock_irqsave(&rds_cong_lock, flags);
217
218         list_for_each_entry(conn, &map->m_conn_list, c_map_item) {
219                 if (!test_and_set_bit(0, &conn->c_map_queued)) {
220                         rds_stats_inc(s_cong_update_queued);
221                         queue_delayed_work(rds_wq, &conn->c_send_w, 0);
222                 }
223         }
224
225         spin_unlock_irqrestore(&rds_cong_lock, flags);
226 }
227
228 void rds_cong_map_updated(struct rds_cong_map *map, uint64_t portmask)
229 {
230         rdsdebug("waking map %p for %pI4\n",
231           map, &map->m_addr);
232         rds_stats_inc(s_cong_update_received);
233         atomic_inc(&rds_cong_generation);
234         if (waitqueue_active(&map->m_waitq))
235                 wake_up(&map->m_waitq);
236         if (waitqueue_active(&rds_poll_waitq))
237                 wake_up_all(&rds_poll_waitq);
238
239         if (portmask && !list_empty(&rds_cong_monitor)) {
240                 unsigned long flags;
241                 struct rds_sock *rs;
242
243                 read_lock_irqsave(&rds_cong_monitor_lock, flags);
244                 list_for_each_entry(rs, &rds_cong_monitor, rs_cong_list) {
245                         spin_lock(&rs->rs_lock);
246                         rs->rs_cong_notify |= (rs->rs_cong_mask & portmask);
247                         rs->rs_cong_mask &= ~portmask;
248                         spin_unlock(&rs->rs_lock);
249                         if (rs->rs_cong_notify)
250                                 rds_wake_sk_sleep(rs);
251                 }
252                 read_unlock_irqrestore(&rds_cong_monitor_lock, flags);
253         }
254 }
255
256 int rds_cong_updated_since(unsigned long *recent)
257 {
258         unsigned long gen = atomic_read(&rds_cong_generation);
259
260         if (likely(*recent == gen))
261                 return 0;
262         *recent = gen;
263         return 1;
264 }
265
266 /*
267  * We're called under the locking that protects the sockets receive buffer
268  * consumption.  This makes it a lot easier for the caller to only call us
269  * when it knows that an existing set bit needs to be cleared, and vice versa.
270  * We can't block and we need to deal with concurrent sockets working against
271  * the same per-address map.
272  */
273 void rds_cong_set_bit(struct rds_cong_map *map, __be16 port)
274 {
275         unsigned long i;
276         unsigned long off;
277
278         rdsdebug("setting congestion for %pI4:%u in map %p\n",
279           &map->m_addr, ntohs(port), map);
280
281         i = be16_to_cpu(port) / RDS_CONG_MAP_PAGE_BITS;
282         off = be16_to_cpu(port) % RDS_CONG_MAP_PAGE_BITS;
283
284         generic___set_le_bit(off, (void *)map->m_page_addrs[i]);
285 }
286
287 void rds_cong_clear_bit(struct rds_cong_map *map, __be16 port)
288 {
289         unsigned long i;
290         unsigned long off;
291
292         rdsdebug("clearing congestion for %pI4:%u in map %p\n",
293           &map->m_addr, ntohs(port), map);
294
295         i = be16_to_cpu(port) / RDS_CONG_MAP_PAGE_BITS;
296         off = be16_to_cpu(port) % RDS_CONG_MAP_PAGE_BITS;
297
298         generic___clear_le_bit(off, (void *)map->m_page_addrs[i]);
299 }
300
301 static int rds_cong_test_bit(struct rds_cong_map *map, __be16 port)
302 {
303         unsigned long i;
304         unsigned long off;
305
306         i = be16_to_cpu(port) / RDS_CONG_MAP_PAGE_BITS;
307         off = be16_to_cpu(port) % RDS_CONG_MAP_PAGE_BITS;
308
309         return generic_test_le_bit(off, (void *)map->m_page_addrs[i]);
310 }
311
312 void rds_cong_add_socket(struct rds_sock *rs)
313 {
314         unsigned long flags;
315
316         write_lock_irqsave(&rds_cong_monitor_lock, flags);
317         if (list_empty(&rs->rs_cong_list))
318                 list_add(&rs->rs_cong_list, &rds_cong_monitor);
319         write_unlock_irqrestore(&rds_cong_monitor_lock, flags);
320 }
321
322 void rds_cong_remove_socket(struct rds_sock *rs)
323 {
324         unsigned long flags;
325         struct rds_cong_map *map;
326
327         write_lock_irqsave(&rds_cong_monitor_lock, flags);
328         list_del_init(&rs->rs_cong_list);
329         write_unlock_irqrestore(&rds_cong_monitor_lock, flags);
330
331         /* update congestion map for now-closed port */
332         spin_lock_irqsave(&rds_cong_lock, flags);
333         map = rds_cong_tree_walk(rs->rs_bound_addr, NULL);
334         spin_unlock_irqrestore(&rds_cong_lock, flags);
335
336         if (map && rds_cong_test_bit(map, rs->rs_bound_port)) {
337                 rds_cong_clear_bit(map, rs->rs_bound_port);
338                 rds_cong_queue_updates(map);
339         }
340 }
341
342 int rds_cong_wait(struct rds_cong_map *map, __be16 port, int nonblock,
343                   struct rds_sock *rs)
344 {
345         if (!rds_cong_test_bit(map, port))
346                 return 0;
347         if (nonblock) {
348                 if (rs && rs->rs_cong_monitor) {
349                         unsigned long flags;
350
351                         /* It would have been nice to have an atomic set_bit on
352                          * a uint64_t. */
353                         spin_lock_irqsave(&rs->rs_lock, flags);
354                         rs->rs_cong_mask |= RDS_CONG_MONITOR_MASK(ntohs(port));
355                         spin_unlock_irqrestore(&rs->rs_lock, flags);
356
357                         /* Test again - a congestion update may have arrived in
358                          * the meantime. */
359                         if (!rds_cong_test_bit(map, port))
360                                 return 0;
361                 }
362                 rds_stats_inc(s_cong_send_error);
363                 return -ENOBUFS;
364         }
365
366         rds_stats_inc(s_cong_send_blocked);
367         rdsdebug("waiting on map %p for port %u\n", map, be16_to_cpu(port));
368
369         return wait_event_interruptible(map->m_waitq,
370                                         !rds_cong_test_bit(map, port));
371 }
372
373 void rds_cong_exit(void)
374 {
375         struct rb_node *node;
376         struct rds_cong_map *map;
377         unsigned long i;
378
379         while ((node = rb_first(&rds_cong_tree))) {
380                 map = rb_entry(node, struct rds_cong_map, m_rb_node);
381                 rdsdebug("freeing map %p\n", map);
382                 rb_erase(&map->m_rb_node, &rds_cong_tree);
383                 for (i = 0; i < RDS_CONG_MAP_PAGES && map->m_page_addrs[i]; i++)
384                         free_page(map->m_page_addrs[i]);
385                 kfree(map);
386         }
387 }
388
389 /*
390  * Allocate a RDS message containing a congestion update.
391  */
392 struct rds_message *rds_cong_update_alloc(struct rds_connection *conn)
393 {
394         struct rds_cong_map *map = conn->c_lcong;
395         struct rds_message *rm;
396
397         rm = rds_message_map_pages(map->m_page_addrs, RDS_CONG_MAP_BYTES);
398         if (!IS_ERR(rm))
399                 rm->m_inc.i_hdr.h_flags = RDS_FLAG_CONG_BITMAP;
400
401         return rm;
402 }