9p: Make sure we are able to clunk the cached fid on umount
[safe/jmp/linux-2.6] / net / ipv4 / tcp_cubic.c
index 31a4986..71d5f2f 100644 (file)
@@ -1,49 +1,66 @@
 /*
- * TCP CUBIC: Binary Increase Congestion control for TCP v2.0
- *
+ * TCP CUBIC: Binary Increase Congestion control for TCP v2.3
+ * Home page:
+ *      http://netsrv.csc.ncsu.edu/twiki/bin/view/Main/BIC
  * This is from the implementation of CUBIC TCP in
- * Injong Rhee, Lisong Xu.
- *  "CUBIC: A New TCP-Friendly High-Speed TCP Variant
- *  in PFLDnet 2005
+ * Sangtae Ha, Injong Rhee and Lisong Xu,
+ *  "CUBIC: A New TCP-Friendly High-Speed TCP Variant"
+ *  in ACM SIGOPS Operating System Review, July 2008.
+ * Available from:
+ *  http://netsrv.csc.ncsu.edu/export/cubic_a_new_tcp_2008.pdf
+ *
+ * CUBIC integrates a new slow start algorithm, called HyStart.
+ * The details of HyStart are presented in
+ *  Sangtae Ha and Injong Rhee,
+ *  "Taming the Elephants: New TCP Slow Start", NCSU TechReport 2008.
  * Available from:
- *  http://www.csc.ncsu.edu/faculty/rhee/export/bitcp/cubic-paper.pdf
+ *  http://netsrv.csc.ncsu.edu/export/hystart_techreport_2008.pdf
+ *
+ * All testing results are available from:
+ * http://netsrv.csc.ncsu.edu/wiki/index.php/TCP_Testing
  *
  * Unless CUBIC is enabled and congestion window is large
  * this behaves the same as the original Reno.
  */
 
-#include <linux/config.h>
 #include <linux/mm.h>
 #include <linux/module.h>
+#include <linux/math64.h>
 #include <net/tcp.h>
-#include <asm/div64.h>
 
 #define BICTCP_BETA_SCALE    1024      /* Scale factor beta calculation
                                         * max_cwnd = snd_cwnd * beta
                                         */
-#define BICTCP_B               4        /*
-                                         * In binary search,
-                                         * go to point (max+min)/N
-                                         */
 #define        BICTCP_HZ               10      /* BIC HZ 2^10 = 1024 */
 
-static int fast_convergence = 1;
-static int max_increment = 16;
-static int beta = 819;         /* = 819/1024 (BICTCP_BETA_SCALE) */
-static int initial_ssthresh = 100;
-static int bic_scale = 41;
-static int tcp_friendliness = 1;
+/* Two methods of hybrid slow start */
+#define HYSTART_ACK_TRAIN      0x1
+#define HYSTART_DELAY          0x2
+
+/* Number of delay samples for detecting the increase of delay */
+#define HYSTART_MIN_SAMPLES    8
+#define HYSTART_DELAY_MIN      (2U<<3)
+#define HYSTART_DELAY_MAX      (16U<<3)
+#define HYSTART_DELAY_THRESH(x)        clamp(x, HYSTART_DELAY_MIN, HYSTART_DELAY_MAX)
+
+static int fast_convergence __read_mostly = 1;
+static int beta __read_mostly = 717;   /* = 717/1024 (BICTCP_BETA_SCALE) */
+static int initial_ssthresh __read_mostly;
+static int bic_scale __read_mostly = 41;
+static int tcp_friendliness __read_mostly = 1;
 
-static u32 cube_rtt_scale;
-static u32 beta_scale;
-static u64 cube_factor;
+static int hystart __read_mostly = 1;
+static int hystart_detect __read_mostly = HYSTART_ACK_TRAIN | HYSTART_DELAY;
+static int hystart_low_window __read_mostly = 16;
+
+static u32 cube_rtt_scale __read_mostly;
+static u32 beta_scale __read_mostly;
+static u64 cube_factor __read_mostly;
 
 /* Note parameters that are used for precomputing scale factors are read-only */
 module_param(fast_convergence, int, 0644);
 MODULE_PARM_DESC(fast_convergence, "turn on/off fast convergence");
-module_param(max_increment, int, 0644);
-MODULE_PARM_DESC(max_increment, "Limit on increment allowed during binary search");
-module_param(beta, int, 0444);
+module_param(beta, int, 0644);
 MODULE_PARM_DESC(beta, "beta for multiplicative increase");
 module_param(initial_ssthresh, int, 0644);
 MODULE_PARM_DESC(initial_ssthresh, "initial value of slow start threshold");
@@ -51,8 +68,13 @@ module_param(bic_scale, int, 0444);
 MODULE_PARM_DESC(bic_scale, "scale (scaled by 1024) value for bic function (bic_scale/1024)");
 module_param(tcp_friendliness, int, 0644);
 MODULE_PARM_DESC(tcp_friendliness, "turn on/off tcp friendliness");
-
-#include <asm/div64.h>
+module_param(hystart, int, 0644);
+MODULE_PARM_DESC(hystart, "turn on/off hybrid slow start algorithm");
+module_param(hystart_detect, int, 0644);
+MODULE_PARM_DESC(hystart_detect, "hyrbrid slow start detection mechanisms"
+                " 1: packet-train 2: delay 3: both packet-train and delay");
+module_param(hystart_low_window, int, 0644);
+MODULE_PARM_DESC(hystart_low_window, "lower bound cwnd for hybrid slow start");
 
 /* BIC TCP Parameters */
 struct bictcp {
@@ -68,7 +90,13 @@ struct bictcp {
        u32     ack_cnt;        /* number of acks */
        u32     tcp_cwnd;       /* estimated tcp cwnd */
 #define ACK_RATIO_SHIFT        4
-       u32     delayed_ack;    /* estimate the ratio of Packets/ACKs << 4 */
+       u16     delayed_ack;    /* estimate the ratio of Packets/ACKs << 4 */
+       u8      sample_cnt;     /* number of samples to decide curr_rtt */
+       u8      found;          /* the exit point is found? */
+       u32     round_start;    /* beginning of each round */
+       u32     end_seq;        /* end_seq of the round */
+       u32     last_jiffies;   /* last time when the ACK spacing is close */
+       u32     curr_rtt;       /* the minimum rtt of current round */
 };
 
 static inline void bictcp_reset(struct bictcp *ca)
@@ -85,59 +113,76 @@ static inline void bictcp_reset(struct bictcp *ca)
        ca->delayed_ack = 2 << ACK_RATIO_SHIFT;
        ca->ack_cnt = 0;
        ca->tcp_cwnd = 0;
+       ca->found = 0;
 }
 
-static void bictcp_init(struct sock *sk)
+static inline void bictcp_hystart_reset(struct sock *sk)
 {
-       bictcp_reset(inet_csk_ca(sk));
-       if (initial_ssthresh)
-               tcp_sk(sk)->snd_ssthresh = initial_ssthresh;
+       struct tcp_sock *tp = tcp_sk(sk);
+       struct bictcp *ca = inet_csk_ca(sk);
+
+       ca->round_start = ca->last_jiffies = jiffies;
+       ca->end_seq = tp->snd_nxt;
+       ca->curr_rtt = 0;
+       ca->sample_cnt = 0;
 }
 
-/* 64bit divisor, dividend and result. dynamic precision */
-static inline u_int64_t div64_64(u_int64_t dividend, u_int64_t divisor)
+static void bictcp_init(struct sock *sk)
 {
-       u_int32_t d = divisor;
-
-       if (divisor > 0xffffffffULL) {
-               unsigned int shift = fls(divisor >> 32);
+       bictcp_reset(inet_csk_ca(sk));
 
-               d = divisor >> shift;
-               dividend >>= shift;
-       }
+       if (hystart)
+               bictcp_hystart_reset(sk);
 
-       /* avoid 64 bit division if possible */
-       if (dividend >> 32)
-               do_div(dividend, d);
-       else
-               dividend = (uint32_t) dividend / d;
-
-       return dividend;
+       if (!hystart && initial_ssthresh)
+               tcp_sk(sk)->snd_ssthresh = initial_ssthresh;
 }
 
-/*
- * calculate the cubic root of x using Newton-Raphson
+/* calculate the cubic root of x using a table lookup followed by one
+ * Newton-Raphson iteration.
+ * Avg err ~= 0.195%
  */
 static u32 cubic_root(u64 a)
 {
-       u32 x, x1;
-
-       /* Initial estimate is based on:
-        * cbrt(x) = exp(log(x) / 3)
+       u32 x, b, shift;
+       /*
+        * cbrt(x) MSB values for x MSB values in [0..63].
+        * Precomputed then refined by hand - Willy Tarreau
+        *
+        * For x in [0..63],
+        *   v = cbrt(x << 18) - 1
+        *   cbrt(x) = (v[x] + 10) >> 6
         */
-       x = 1u << (fls64(a)/3);
+       static const u8 v[] = {
+               /* 0x00 */    0,   54,   54,   54,  118,  118,  118,  118,
+               /* 0x08 */  123,  129,  134,  138,  143,  147,  151,  156,
+               /* 0x10 */  157,  161,  164,  168,  170,  173,  176,  179,
+               /* 0x18 */  181,  185,  187,  190,  192,  194,  197,  199,
+               /* 0x20 */  200,  202,  204,  206,  209,  211,  213,  215,
+               /* 0x28 */  217,  219,  221,  222,  224,  225,  227,  229,
+               /* 0x30 */  231,  232,  234,  236,  237,  239,  240,  242,
+               /* 0x38 */  244,  245,  246,  248,  250,  251,  252,  254,
+       };
+
+       b = fls64(a);
+       if (b < 7) {
+               /* a in [0..63] */
+               return ((u32)v[(u32)a] + 35) >> 6;
+       }
+
+       b = ((b * 84) >> 8) - 1;
+       shift = (a >> (b * 3));
+
+       x = ((u32)(((u32)v[shift] + 10) << b)) >> 6;
 
        /*
-        * Iteration based on:
+        * Newton-Raphson iteration
         *                         2
         * x    = ( 2 * x  +  a / x  ) / 3
         *  k+1          k         k
         */
-       do {
-               x1 = x;
-               x = (2 * x + (uint32_t) div64_64(a, x*x)) / 3;
-       } while (abs(x1 - x) > 1);
-
+       x = (2 * x + (u32)div64_u64(a, (u64)x * (u64)(x - 1)));
+       x = ((x * 341) >> 10);
        return x;
 }
 
@@ -147,7 +192,7 @@ static u32 cubic_root(u64 a)
 static inline void bictcp_update(struct bictcp *ca, u32 cwnd)
 {
        u64 offs;
-       u32 delta, t, bic_target, min_cnt, max_cnt;
+       u32 delta, t, bic_target, max_cnt;
 
        ca->ack_cnt++;  /* count the number of ACKs */
 
@@ -176,61 +221,50 @@ static inline void bictcp_update(struct bictcp *ca, u32 cwnd)
                }
        }
 
-        /* cubic function - calc*/
-        /* calculate c * time^3 / rtt,
-         *  while considering overflow in calculation of time^3
+       /* cubic function - calc*/
+       /* calculate c * time^3 / rtt,
+        *  while considering overflow in calculation of time^3
         * (so time^3 is done by using 64 bit)
         * and without the support of division of 64bit numbers
         * (so all divisions are done by using 32 bit)
-         *  also NOTE the unit of those veriables
-         *       time  = (t - K) / 2^bictcp_HZ
-         *       c = bic_scale >> 10
+        *  also NOTE the unit of those veriables
+               time  = (t - K) / 2^bictcp_HZ
+               c = bic_scale >> 10
         * rtt  = (srtt >> 3) / HZ
         * !!! The following code does not have overflow problems,
         * if the cwnd < 1 million packets !!!
-         */
+        */
 
        /* change the unit from HZ to bictcp_HZ */
-        t = ((tcp_time_stamp + ca->delay_min - ca->epoch_start)
+       t = ((tcp_time_stamp + (ca->delay_min>>3) - ca->epoch_start)
             << BICTCP_HZ) / HZ;
 
-        if (t < ca->bic_K)             /* t - K */
+       if (t < ca->bic_K)              /* t - K */
                offs = ca->bic_K - t;
-        else
-                offs = t - ca->bic_K;
+       else
+               offs = t - ca->bic_K;
 
        /* c/rtt * (t-K)^3 */
        delta = (cube_rtt_scale * offs * offs * offs) >> (10+3*BICTCP_HZ);
-        if (t < ca->bic_K)                                     /* below origin*/
-                bic_target = ca->bic_origin_point - delta;
-        else                                                   /* above origin*/
-                bic_target = ca->bic_origin_point + delta;
+       if (t < ca->bic_K)                                      /* below origin*/
+               bic_target = ca->bic_origin_point - delta;
+       else                                                    /* above origin*/
+               bic_target = ca->bic_origin_point + delta;
 
-        /* cubic function - calc bictcp_cnt*/
-        if (bic_target > cwnd) {
+       /* cubic function - calc bictcp_cnt*/
+       if (bic_target > cwnd) {
                ca->cnt = cwnd / (bic_target - cwnd);
-        } else {
-                ca->cnt = 100 * cwnd;              /* very small increment*/
-        }
-
-       if (ca->delay_min > 0) {
-               /* max increment = Smax * rtt / 0.1  */
-               min_cnt = (cwnd * HZ * 8)/(10 * max_increment * ca->delay_min);
-               if (ca->cnt < min_cnt)
-                       ca->cnt = min_cnt;
+       } else {
+               ca->cnt = 100 * cwnd;              /* very small increment*/
        }
 
-        /* slow start and low utilization  */
-       if (ca->loss_cwnd == 0)         /* could be aggressive in slow start */
-               ca->cnt = 50;
-
        /* TCP Friendly */
        if (tcp_friendliness) {
                u32 scale = beta_scale;
                delta = (cwnd * scale) >> 3;
-               while (ca->ack_cnt > delta) {           /* update tcp cwnd */
-                       ca->ack_cnt -= delta;
-                       ca->tcp_cwnd++;
+               while (ca->ack_cnt > delta) {           /* update tcp cwnd */
+                       ca->ack_cnt -= delta;
+                       ca->tcp_cwnd++;
                }
 
                if (ca->tcp_cwnd > cwnd){       /* if bic is slower than tcp */
@@ -239,62 +273,28 @@ static inline void bictcp_update(struct bictcp *ca, u32 cwnd)
                        if (ca->cnt > max_cnt)
                                ca->cnt = max_cnt;
                }
-        }
+       }
 
        ca->cnt = (ca->cnt << ACK_RATIO_SHIFT) / ca->delayed_ack;
        if (ca->cnt == 0)                       /* cannot be zero */
                ca->cnt = 1;
 }
 
-
-/* Keep track of minimum rtt */
-static inline void measure_delay(struct sock *sk)
-{
-       const struct tcp_sock *tp = tcp_sk(sk);
-       struct bictcp *ca = inet_csk_ca(sk);
-       u32 delay;
-
-       /* No time stamp */
-       if (!(tp->rx_opt.saw_tstamp && tp->rx_opt.rcv_tsecr) ||
-            /* Discard delay samples right after fast recovery */
-           (s32)(tcp_time_stamp - ca->epoch_start) < HZ)
-               return;
-
-       delay = tcp_time_stamp - tp->rx_opt.rcv_tsecr;
-       if (delay == 0)
-               delay = 1;
-
-       /* first time call or link delay decreases */
-       if (ca->delay_min == 0 || ca->delay_min > delay)
-               ca->delay_min = delay;
-}
-
-static void bictcp_cong_avoid(struct sock *sk, u32 ack,
-                             u32 seq_rtt, u32 in_flight, int data_acked)
+static void bictcp_cong_avoid(struct sock *sk, u32 ack, u32 in_flight)
 {
        struct tcp_sock *tp = tcp_sk(sk);
        struct bictcp *ca = inet_csk_ca(sk);
 
-       if (data_acked)
-               measure_delay(sk);
-
        if (!tcp_is_cwnd_limited(sk, in_flight))
                return;
 
-       if (tp->snd_cwnd <= tp->snd_ssthresh)
+       if (tp->snd_cwnd <= tp->snd_ssthresh) {
+               if (hystart && after(ack, ca->end_seq))
+                       bictcp_hystart_reset(sk);
                tcp_slow_start(tp);
-       else {
+       else {
                bictcp_update(ca, tp->snd_cwnd);
-
-               /* In dangerous area, increase slowly.
-                * In theory this is tp->snd_cwnd += 1 / tp->snd_cwnd
-                */
-               if (tp->snd_cwnd_cnt >= ca->cnt) {
-                       if (tp->snd_cwnd < tp->snd_cwnd_clamp)
-                               tp->snd_cwnd++;
-                       tp->snd_cwnd_cnt = 0;
-               } else
-                       tp->snd_cwnd_cnt++;
+               tcp_cong_avoid_ai(tp, ca->cnt);
        }
 
 }
@@ -325,31 +325,85 @@ static u32 bictcp_undo_cwnd(struct sock *sk)
        return max(tcp_sk(sk)->snd_cwnd, ca->last_max_cwnd);
 }
 
-static u32 bictcp_min_cwnd(struct sock *sk)
+static void bictcp_state(struct sock *sk, u8 new_state)
 {
-       return tcp_sk(sk)->snd_ssthresh;
+       if (new_state == TCP_CA_Loss) {
+               bictcp_reset(inet_csk_ca(sk));
+               bictcp_hystart_reset(sk);
+       }
 }
 
-static void bictcp_state(struct sock *sk, u8 new_state)
+static void hystart_update(struct sock *sk, u32 delay)
 {
-       if (new_state == TCP_CA_Loss)
-               bictcp_reset(inet_csk_ca(sk));
+       struct tcp_sock *tp = tcp_sk(sk);
+       struct bictcp *ca = inet_csk_ca(sk);
+
+       if (!(ca->found & hystart_detect)) {
+               u32 curr_jiffies = jiffies;
+
+               /* first detection parameter - ack-train detection */
+               if (curr_jiffies - ca->last_jiffies <= msecs_to_jiffies(2)) {
+                       ca->last_jiffies = curr_jiffies;
+                       if (curr_jiffies - ca->round_start >= ca->delay_min>>4)
+                               ca->found |= HYSTART_ACK_TRAIN;
+               }
+
+               /* obtain the minimum delay of more than sampling packets */
+               if (ca->sample_cnt < HYSTART_MIN_SAMPLES) {
+                       if (ca->curr_rtt == 0 || ca->curr_rtt > delay)
+                               ca->curr_rtt = delay;
+
+                       ca->sample_cnt++;
+               } else {
+                       if (ca->curr_rtt > ca->delay_min +
+                           HYSTART_DELAY_THRESH(ca->delay_min>>4))
+                               ca->found |= HYSTART_DELAY;
+               }
+               /*
+                * Either one of two conditions are met,
+                * we exit from slow start immediately.
+                */
+               if (ca->found & hystart_detect)
+                       tp->snd_ssthresh = tp->snd_cwnd;
+       }
 }
 
 /* Track delayed acknowledgment ratio using sliding window
  * ratio = (15*ratio + sample) / 16
  */
-static void bictcp_acked(struct sock *sk, u32 cnt)
+static void bictcp_acked(struct sock *sk, u32 cnt, s32 rtt_us)
 {
        const struct inet_connection_sock *icsk = inet_csk(sk);
+       const struct tcp_sock *tp = tcp_sk(sk);
+       struct bictcp *ca = inet_csk_ca(sk);
+       u32 delay;
 
-       if (cnt > 0 && icsk->icsk_ca_state == TCP_CA_Open) {
-               struct bictcp *ca = inet_csk_ca(sk);
+       if (icsk->icsk_ca_state == TCP_CA_Open) {
                cnt -= ca->delayed_ack >> ACK_RATIO_SHIFT;
                ca->delayed_ack += cnt;
        }
-}
 
+       /* Some calls are for duplicates without timetamps */
+       if (rtt_us < 0)
+               return;
+
+       /* Discard delay samples right after fast recovery */
+       if ((s32)(tcp_time_stamp - ca->epoch_start) < HZ)
+               return;
+
+       delay = usecs_to_jiffies(rtt_us) << 3;
+       if (delay == 0)
+               delay = 1;
+
+       /* first time call or link delay decreases */
+       if (ca->delay_min == 0 || ca->delay_min > delay)
+               ca->delay_min = delay;
+
+       /* hystart triggers when cwnd is larger than some threshold */
+       if (hystart && tp->snd_cwnd <= tp->snd_ssthresh &&
+           tp->snd_cwnd >= hystart_low_window)
+               hystart_update(sk, delay);
+}
 
 static struct tcp_congestion_ops cubictcp = {
        .init           = bictcp_init,
@@ -357,7 +411,6 @@ static struct tcp_congestion_ops cubictcp = {
        .cong_avoid     = bictcp_cong_avoid,
        .set_state      = bictcp_state,
        .undo_cwnd      = bictcp_undo_cwnd,
-       .min_cwnd       = bictcp_min_cwnd,
        .pkts_acked     = bictcp_acked,
        .owner          = THIS_MODULE,
        .name           = "cubic",
@@ -365,7 +418,7 @@ static struct tcp_congestion_ops cubictcp = {
 
 static int __init cubictcp_register(void)
 {
-       BUG_ON(sizeof(struct bictcp) > ICSK_CA_PRIV_SIZE);
+       BUILD_BUG_ON(sizeof(struct bictcp) > ICSK_CA_PRIV_SIZE);
 
        /* Precompute a bunch of the scaling factors that are used per-packet
         * based on SRTT of 100ms
@@ -373,7 +426,7 @@ static int __init cubictcp_register(void)
 
        beta_scale = 8*(BICTCP_BETA_SCALE+beta)/ 3 / (BICTCP_BETA_SCALE - beta);
 
-       cube_rtt_scale = (bic_scale << 3) / 10; /* 1024*c/rtt */
+       cube_rtt_scale = (bic_scale * 10);      /* 1024*c/rtt */
 
        /* calculate the "K" for (wmax-cwnd) = c/rtt * K^3
         *  so K = cubic_root( (wmax-cwnd)*rtt/c )
@@ -408,4 +461,4 @@ module_exit(cubictcp_unregister);
 MODULE_AUTHOR("Sangtae Ha, Stephen Hemminger");
 MODULE_LICENSE("GPL");
 MODULE_DESCRIPTION("CUBIC TCP");
-MODULE_VERSION("2.0");
+MODULE_VERSION("2.3");