net/mac80211/rc80211_minstrel_ht.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2010 Felix Fietkau <nbd@openwrt.org>
   3  *
   4  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   5  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
   6  * published by the Free Software Foundation.
   7  */
   8 #include <linux/netdevice.h>
   9 #include <linux/types.h>
  10 #include <linux/skbuff.h>
  11 #include <linux/debugfs.h>
  12 #include <linux/random.h>
  13 #include <linux/ieee80211.h>
  14 #include <net/mac80211.h>
  15 #include "rate.h"
  16 #include "rc80211_minstrel.h"
  17 #include "rc80211_minstrel_ht.h"
  18
  19 #define AVG_PKT_SIZE    1200
  20 #define SAMPLE_COLUMNS  10
  21 #define EWMA_LEVEL              75
  22
  23 /* Number of bits for an average sized packet */
  24 #define MCS_NBITS (AVG_PKT_SIZE << 3)
  25
  26 /* Number of symbols for a packet with (bps) bits per symbol */
  27 #define MCS_NSYMS(bps) ((MCS_NBITS + (bps) - 1) / (bps))
  28
  29 /* Transmission time for a packet containing (syms) symbols */
  30 #define MCS_SYMBOL_TIME(sgi, syms)                                      \
  31         (sgi ?                                                          \
  32           ((syms) * 18 + 4) / 5 :       /* syms * 3.6 us */             \
  33           (syms) << 2                   /* syms * 4 us */               \
  34         )
  35
  36 /* Transmit duration for the raw data part of an average sized packet */
  37 #define MCS_DURATION(streams, sgi, bps) MCS_SYMBOL_TIME(sgi, MCS_NSYMS((streams) * (bps)))
  38
  39 /*
  40  * Define group sort order: HT40 -> SGI -> #streams
  41  */
  42 #define GROUP_IDX(_streams, _sgi, _ht40)        \
  43         MINSTREL_MAX_STREAMS * 2 * _ht40 +      \
  44         MINSTREL_MAX_STREAMS * _sgi +           \
  45         _streams - 1
  46
  47 /* MCS rate information for an MCS group */
  48 #define MCS_GROUP(_streams, _sgi, _ht40)                                \
  49         [GROUP_IDX(_streams, _sgi, _ht40)] = {                          \
  50         .streams = _streams,                                            \
  51         .flags =                                                        \
  52                 (_sgi ? IEEE80211_TX_RC_SHORT_GI : 0) |                 \
  53                 (_ht40 ? IEEE80211_TX_RC_40_MHZ_WIDTH : 0),             \
  54         .duration = {                                                   \
  55                 MCS_DURATION(_streams, _sgi, _ht40 ? 54 : 26),          \
  56                 MCS_DURATION(_streams, _sgi, _ht40 ? 108 : 52),         \
  57                 MCS_DURATION(_streams, _sgi, _ht40 ? 162 : 78),         \
  58                 MCS_DURATION(_streams, _sgi, _ht40 ? 216 : 104),        \
  59                 MCS_DURATION(_streams, _sgi, _ht40 ? 324 : 156),        \
  60                 MCS_DURATION(_streams, _sgi, _ht40 ? 432 : 208),        \
  61                 MCS_DURATION(_streams, _sgi, _ht40 ? 486 : 234),        \
  62                 MCS_DURATION(_streams, _sgi, _ht40 ? 540 : 260)         \
  63         }                                                               \
  64 }
  65
  66 /*
  67  * To enable sufficiently targeted rate sampling, MCS rates are divided into
  68  * groups, based on the number of streams and flags (HT40, SGI) that they
  69  * use.
  70  *
  71  * Sortorder has to be fixed for GROUP_IDX macro to be applicable:
  72  * HT40 -> SGI -> #streams
  73  */
  74 const struct mcs_group minstrel_mcs_groups[] = {
  75         MCS_GROUP(1, 0, 0),
  76         MCS_GROUP(2, 0, 0),
  77 #if MINSTREL_MAX_STREAMS >= 3
  78         MCS_GROUP(3, 0, 0),
  79 #endif
  80
  81         MCS_GROUP(1, 1, 0),
  82         MCS_GROUP(2, 1, 0),
  83 #if MINSTREL_MAX_STREAMS >= 3
  84         MCS_GROUP(3, 1, 0),
  85 #endif
  86
  87         MCS_GROUP(1, 0, 1),
  88         MCS_GROUP(2, 0, 1),
  89 #if MINSTREL_MAX_STREAMS >= 3
  90         MCS_GROUP(3, 0, 1),
  91 #endif
  92
  93         MCS_GROUP(1, 1, 1),
  94         MCS_GROUP(2, 1, 1),
  95 #if MINSTREL_MAX_STREAMS >= 3
  96         MCS_GROUP(3, 1, 1),
  97 #endif
  98 };
  99
 100 static u8 sample_table[SAMPLE_COLUMNS][MCS_GROUP_RATES];
 101
 102 /*
 103  * Perform EWMA (Exponentially Weighted Moving Average) calculation
 104  */
 105 static int
 106 minstrel_ewma(int old, int new, int weight)
 107 {
 108         return (new * (100 - weight) + old * weight) / 100;
 109 }
 110
 111 /*
 112  * Look up an MCS group index based on mac80211 rate information
 113  */
 114 static int
 115 minstrel_ht_get_group_idx(struct ieee80211_tx_rate *rate)
 116 {
 117         return GROUP_IDX((rate->idx / MCS_GROUP_RATES) + 1,
 118                          !!(rate->flags & IEEE80211_TX_RC_SHORT_GI),
 119                          !!(rate->flags & IEEE80211_TX_RC_40_MHZ_WIDTH));
 120 }
 121
 122 static inline struct minstrel_rate_stats *
 123 minstrel_get_ratestats(struct minstrel_ht_sta *mi, int index)
 124 {
 125         return &mi->groups[index / MCS_GROUP_RATES].rates[index % MCS_GROUP_RATES];
 126 }
 127
 128
 129 /*
 130  * Recalculate success probabilities and counters for a rate using EWMA
 131  */
 132 static void
 133 minstrel_calc_rate_ewma(struct minstrel_rate_stats *mr)
 134 {
 135         if (unlikely(mr->attempts > 0)) {
 136                 mr->sample_skipped = 0;
 137                 mr->cur_prob = MINSTREL_FRAC(mr->success, mr->attempts);
 138                 if (!mr->att_hist)
 139                         mr->probability = mr->cur_prob;
 140                 else
 141                         mr->probability = minstrel_ewma(mr->probability,
 142                                 mr->cur_prob, EWMA_LEVEL);
 143                 mr->att_hist += mr->attempts;
 144                 mr->succ_hist += mr->success;
 145         } else {
 146                 mr->sample_skipped++;
 147         }
 148         mr->last_success = mr->success;
 149         mr->last_attempts = mr->attempts;
 150         mr->success = 0;
 151         mr->attempts = 0;
 152 }
 153
 154 /*
 155  * Calculate throughput based on the average A-MPDU length, taking into account
 156  * the expected number of retransmissions and their expected length
 157  */
 158 static void
 159 minstrel_ht_calc_tp(struct minstrel_ht_sta *mi, int group, int rate)
 160 {
 161         struct minstrel_rate_stats *mr;
 162         unsigned int usecs;
 163
 164         mr = &mi->groups[group].rates[rate];
 165
 166         if (mr->probability < MINSTREL_FRAC(1, 10)) {
 167                 mr->cur_tp = 0;
 168                 return;
 169         }
 170
 171         usecs = mi->overhead / MINSTREL_TRUNC(mi->avg_ampdu_len);
 172         usecs += minstrel_mcs_groups[group].duration[rate];
 173         mr->cur_tp = MINSTREL_TRUNC((1000000 / usecs) * mr->probability);
 174 }
 175
 176 /*
 177  * Update rate statistics and select new primary rates
 178  *
 179  * Rules for rate selection:
 180  *  - max_prob_rate must use only one stream, as a tradeoff between delivery
 181  *    probability and throughput during strong fluctuations
 182  *  - as long as the max prob rate has a probability of more than 3/4, pick
 183  *    higher throughput rates, even if the probablity is a bit lower
 184  */
 185 static void
 186 minstrel_ht_update_stats(struct minstrel_priv *mp, struct minstrel_ht_sta *mi)
 187 {
 188         struct minstrel_mcs_group_data *mg;
 189         struct minstrel_rate_stats *mr;
 190         int cur_prob, cur_prob_tp, cur_tp, cur_tp2;
 191         int group, i, index;
 192
 193         if (mi->ampdu_packets > 0) {
 194                 mi->avg_ampdu_len = minstrel_ewma(mi->avg_ampdu_len,
 195                         MINSTREL_FRAC(mi->ampdu_len, mi->ampdu_packets), EWMA_LEVEL);
 196                 mi->ampdu_len = 0;
 197                 mi->ampdu_packets = 0;
 198         }
 199
 200         mi->sample_slow = 0;
 201         mi->sample_count = 0;
 202         mi->max_tp_rate = 0;
 203         mi->max_tp_rate2 = 0;
 204         mi->max_prob_rate = 0;
 205
 206         for (group = 0; group < ARRAY_SIZE(minstrel_mcs_groups); group++) {
 207                 cur_prob = 0;
 208                 cur_prob_tp = 0;
 209                 cur_tp = 0;
 210                 cur_tp2 = 0;
 211
 212                 mg = &mi->groups[group];
 213                 if (!mg->supported)
 214                         continue;
 215
 216                 mg->max_tp_rate = 0;
 217                 mg->max_tp_rate2 = 0;
 218                 mg->max_prob_rate = 0;
 219                 mi->sample_count++;
 220
 221                 for (i = 0; i < MCS_GROUP_RATES; i++) {
 222                         if (!(mg->supported & BIT(i)))
 223                                 continue;
 224
 225                         mr = &mg->rates[i];
 226                         mr->retry_updated = false;
 227                         index = MCS_GROUP_RATES * group + i;
 228                         minstrel_calc_rate_ewma(mr);
 229                         minstrel_ht_calc_tp(mi, group, i);
 230
 231                         if (!mr->cur_tp)
 232                                 continue;
 233
 234                         /* ignore the lowest rate of each single-stream group */
 235                         if (!i && minstrel_mcs_groups[group].streams == 1)
 236                                 continue;
 237
 238                         if ((mr->cur_tp > cur_prob_tp && mr->probability >
 239                              MINSTREL_FRAC(3, 4)) || mr->probability > cur_prob) {
 240                                 mg->max_prob_rate = index;
 241                                 cur_prob = mr->probability;
 242                                 cur_prob_tp = mr->cur_tp;
 243                         }
 244
 245                         if (mr->cur_tp > cur_tp) {
 246                                 swap(index, mg->max_tp_rate);
 247                                 cur_tp = mr->cur_tp;
 248                                 mr = minstrel_get_ratestats(mi, index);
 249                         }
 250
 251                         if (index >= mg->max_tp_rate)
 252                                 continue;
 253
 254                         if (mr->cur_tp > cur_tp2) {
 255                                 mg->max_tp_rate2 = index;
 256                                 cur_tp2 = mr->cur_tp;
 257                         }
 258                 }
 259         }
 260
 261         /* try to sample up to half of the available rates during each interval */
 262         mi->sample_count *= 4;
 263
 264         cur_prob = 0;
 265         cur_prob_tp = 0;
 266         cur_tp = 0;
 267         cur_tp2 = 0;
 268         for (group = 0; group < ARRAY_SIZE(minstrel_mcs_groups); group++) {
 269                 mg = &mi->groups[group];
 270                 if (!mg->supported)
 271                         continue;
 272
 273                 mr = minstrel_get_ratestats(mi, mg->max_prob_rate);
 274                 if (cur_prob_tp < mr->cur_tp &&
 275                     minstrel_mcs_groups[group].streams == 1) {
 276                         mi->max_prob_rate = mg->max_prob_rate;
 277                         cur_prob = mr->cur_prob;
 278                         cur_prob_tp = mr->cur_tp;
 279                 }
 280
 281                 mr = minstrel_get_ratestats(mi, mg->max_tp_rate);
 282                 if (cur_tp < mr->cur_tp) {
 283                         mi->max_tp_rate2 = mi->max_tp_rate;
 284                         cur_tp2 = cur_tp;
 285                         mi->max_tp_rate = mg->max_tp_rate;
 286                         cur_tp = mr->cur_tp;
 287                 }
 288
 289                 mr = minstrel_get_ratestats(mi, mg->max_tp_rate2);
 290                 if (cur_tp2 < mr->cur_tp) {
 291                         mi->max_tp_rate2 = mg->max_tp_rate2;
 292                         cur_tp2 = mr->cur_tp;
 293                 }
 294         }
 295
 296         mi->stats_update = jiffies;
 297 }
 298
 299 static bool
 300 minstrel_ht_txstat_valid(struct ieee80211_tx_rate *rate)
 301 {
 302         if (rate->idx < 0)
 303                 return false;
 304
 305         if (!rate->count)
 306                 return false;
 307
 308         return !!(rate->flags & IEEE80211_TX_RC_MCS);
 309 }
 310
 311 static void
 312 minstrel_next_sample_idx(struct minstrel_ht_sta *mi)
 313 {
 314         struct minstrel_mcs_group_data *mg;
 315
 316         for (;;) {
 317                 mi->sample_group++;
 318                 mi->sample_group %= ARRAY_SIZE(minstrel_mcs_groups);
 319                 mg = &mi->groups[mi->sample_group];
 320
 321                 if (!mg->supported)
 322                         continue;
 323
 324                 if (++mg->index >= MCS_GROUP_RATES) {
 325                         mg->index = 0;
 326                         if (++mg->column >= ARRAY_SIZE(sample_table))
 327                                 mg->column = 0;
 328                 }
 329                 break;
 330         }
 331 }
 332
 333 static void
 334 minstrel_downgrade_rate(struct minstrel_ht_sta *mi, unsigned int *idx,
 335                         bool primary)
 336 {
 337         int group, orig_group;
 338
 339         orig_group = group = *idx / MCS_GROUP_RATES;
 340         while (group > 0) {
 341                 group--;
 342
 343                 if (!mi->groups[group].supported)
 344                         continue;
 345
 346                 if (minstrel_mcs_groups[group].streams >
 347                     minstrel_mcs_groups[orig_group].streams)
 348                         continue;
 349
 350                 if (primary)
 351                         *idx = mi->groups[group].max_tp_rate;
 352                 else
 353                         *idx = mi->groups[group].max_tp_rate2;
 354                 break;
 355         }
 356 }
 357
 358 static void
 359 minstrel_aggr_check(struct ieee80211_sta *pubsta, struct sk_buff *skb)
 360 {
 361         struct ieee80211_hdr *hdr = (struct ieee80211_hdr *) skb->data;
 362         struct sta_info *sta = container_of(pubsta, struct sta_info, sta);
 363         u16 tid;
 364
 365         if (unlikely(!ieee80211_is_data_qos(hdr->frame_control)))
 366                 return;
 367
 368         if (unlikely(skb->protocol == cpu_to_be16(ETH_P_PAE)))
 369                 return;
 370
 371         tid = *ieee80211_get_qos_ctl(hdr) & IEEE80211_QOS_CTL_TID_MASK;
 372         if (likely(sta->ampdu_mlme.tid_tx[tid]))
 373                 return;
 374
 375         if (skb_get_queue_mapping(skb) == IEEE80211_AC_VO)
 376                 return;
 377
 378         ieee80211_start_tx_ba_session(pubsta, tid, 5000);
 379 }
 380
 381 static void
 382 minstrel_ht_tx_status(void *priv, struct ieee80211_supported_band *sband,
 383                       struct ieee80211_sta *sta, void *priv_sta,
 384                       struct sk_buff *skb)
 385 {
 386         struct minstrel_ht_sta_priv *msp = priv_sta;
 387         struct minstrel_ht_sta *mi = &msp->ht;
 388         struct ieee80211_tx_info *info = IEEE80211_SKB_CB(skb);
 389         struct ieee80211_tx_rate *ar = info->status.rates;
 390         struct minstrel_rate_stats *rate, *rate2;
 391         struct minstrel_priv *mp = priv;
 392         bool last = false;
 393         int group;
 394         int i = 0;
 395
 396         if (!msp->is_ht)
 397                 return mac80211_minstrel.tx_status(priv, sband, sta, &msp->legacy, skb);
 398
 399         /* This packet was aggregated but doesn't carry status info */
 400         if ((info->flags & IEEE80211_TX_CTL_AMPDU) &&
 401             !(info->flags & IEEE80211_TX_STAT_AMPDU))
 402                 return;
 403
 404         if (!(info->flags & IEEE80211_TX_STAT_AMPDU)) {
 405                 info->status.ampdu_ack_len =
 406                         (info->flags & IEEE80211_TX_STAT_ACK ? 1 : 0);
 407                 info->status.ampdu_len = 1;
 408         }
 409
 410         mi->ampdu_packets++;
 411         mi->ampdu_len += info->status.ampdu_len;
 412
 413         if (!mi->sample_wait && !mi->sample_tries && mi->sample_count > 0) {
 414                 mi->sample_wait = 16 + 2 * MINSTREL_TRUNC(mi->avg_ampdu_len);
 415                 mi->sample_tries = 2;
 416                 mi->sample_count--;
 417         }
 418
 419         if (info->flags & IEEE80211_TX_CTL_RATE_CTRL_PROBE)
 420                 mi->sample_packets += info->status.ampdu_len;
 421
 422         for (i = 0; !last; i++) {
 423                 last = (i == IEEE80211_TX_MAX_RATES - 1) ||
 424                        !minstrel_ht_txstat_valid(&ar[i + 1]);
 425
 426                 if (!minstrel_ht_txstat_valid(&ar[i]))
 427                         break;
 428
 429                 group = minstrel_ht_get_group_idx(&ar[i]);
 430                 rate = &mi->groups[group].rates[ar[i].idx % 8];
 431
 432                 if (last)
 433                         rate->success += info->status.ampdu_ack_len;
 434
 435                 rate->attempts += ar[i].count * info->status.ampdu_len;
 436         }
 437
 438         /*
 439          * check for sudden death of spatial multiplexing,
 440          * downgrade to a lower number of streams if necessary.
 441          */
 442         rate = minstrel_get_ratestats(mi, mi->max_tp_rate);
 443         if (rate->attempts > 30 &&
 444             MINSTREL_FRAC(rate->success, rate->attempts) <
 445             MINSTREL_FRAC(20, 100))
 446                 minstrel_downgrade_rate(mi, &mi->max_tp_rate, true);
 447
 448         rate2 = minstrel_get_ratestats(mi, mi->max_tp_rate2);
 449         if (rate2->attempts > 30 &&
 450             MINSTREL_FRAC(rate2->success, rate2->attempts) <
 451             MINSTREL_FRAC(20, 100))
 452                 minstrel_downgrade_rate(mi, &mi->max_tp_rate2, false);
 453
 454         if (time_after(jiffies, mi->stats_update + (mp->update_interval / 2 * HZ) / 1000)) {
 455                 minstrel_ht_update_stats(mp, mi);
 456                 if (!(info->flags & IEEE80211_TX_CTL_AMPDU))
 457                         minstrel_aggr_check(sta, skb);
 458         }
 459 }
 460
 461 static void
 462 minstrel_calc_retransmit(struct minstrel_priv *mp, struct minstrel_ht_sta *mi,
 463                          int index)
 464 {
 465         struct minstrel_rate_stats *mr;
 466         const struct mcs_group *group;
 467         unsigned int tx_time, tx_time_rtscts, tx_time_data;
 468         unsigned int cw = mp->cw_min;
 469         unsigned int ctime = 0;
 470         unsigned int t_slot = 9; /* FIXME */
 471         unsigned int ampdu_len = MINSTREL_TRUNC(mi->avg_ampdu_len);
 472
 473         mr = minstrel_get_ratestats(mi, index);
 474         if (mr->probability < MINSTREL_FRAC(1, 10)) {
 475                 mr->retry_count = 1;
 476                 mr->retry_count_rtscts = 1;
 477                 return;
 478         }
 479
 480         mr->retry_count = 2;
 481         mr->retry_count_rtscts = 2;
 482         mr->retry_updated = true;
 483
 484         group = &minstrel_mcs_groups[index / MCS_GROUP_RATES];
 485         tx_time_data = group->duration[index % MCS_GROUP_RATES] * ampdu_len;
 486
 487         /* Contention time for first 2 tries */
 488         ctime = (t_slot * cw) >> 1;
 489         cw = min((cw << 1) | 1, mp->cw_max);
 490         ctime += (t_slot * cw) >> 1;
 491         cw = min((cw << 1) | 1, mp->cw_max);
 492
 493         /* Total TX time for data and Contention after first 2 tries */
 494         tx_time = ctime + 2 * (mi->overhead + tx_time_data);
 495         tx_time_rtscts = ctime + 2 * (mi->overhead_rtscts + tx_time_data);
 496
 497         /* See how many more tries we can fit inside segment size */
 498         do {
 499                 /* Contention time for this try */
 500                 ctime = (t_slot * cw) >> 1;
 501                 cw = min((cw << 1) | 1, mp->cw_max);
 502
 503                 /* Total TX time after this try */
 504                 tx_time += ctime + mi->overhead + tx_time_data;
 505                 tx_time_rtscts += ctime + mi->overhead_rtscts + tx_time_data;
 506
 507                 if (tx_time_rtscts < mp->segment_size)
 508                         mr->retry_count_rtscts++;
 509         } while ((tx_time < mp->segment_size) &&
 510                  (++mr->retry_count < mp->max_retry));
 511 }
 512
 513
 514 static void
 515 minstrel_ht_set_rate(struct minstrel_priv *mp, struct minstrel_ht_sta *mi,
 516                      struct ieee80211_tx_rate *rate, int index,
 517                      bool sample, bool rtscts)
 518 {
 519         const struct mcs_group *group = &minstrel_mcs_groups[index / MCS_GROUP_RATES];
 520         struct minstrel_rate_stats *mr;
 521
 522         mr = minstrel_get_ratestats(mi, index);
 523         if (!mr->retry_updated)
 524                 minstrel_calc_retransmit(mp, mi, index);
 525
 526         if (sample)
 527                 rate->count = 1;
 528         else if (mr->probability < MINSTREL_FRAC(20, 100))
 529                 rate->count = 2;
 530         else if (rtscts)
 531                 rate->count = mr->retry_count_rtscts;
 532         else
 533                 rate->count = mr->retry_count;
 534
 535         rate->flags = IEEE80211_TX_RC_MCS | group->flags;
 536         if (rtscts)
 537                 rate->flags |= IEEE80211_TX_RC_USE_RTS_CTS;
 538         rate->idx = index % MCS_GROUP_RATES + (group->streams - 1) * MCS_GROUP_RATES;
 539 }
 540
 541 static inline int
 542 minstrel_get_duration(int index)
 543 {
 544         const struct mcs_group *group = &minstrel_mcs_groups[index / MCS_GROUP_RATES];
 545         return group->duration[index % MCS_GROUP_RATES];
 546 }
 547
 548 static int
 549 minstrel_get_sample_rate(struct minstrel_priv *mp, struct minstrel_ht_sta *mi)
 550 {
 551         struct minstrel_rate_stats *mr;
 552         struct minstrel_mcs_group_data *mg;
 553         int sample_idx = 0;
 554
 555         if (mi->sample_wait > 0) {
 556                 mi->sample_wait--;
 557                 return -1;
 558         }
 559
 560         if (!mi->sample_tries)
 561                 return -1;
 562
 563         mi->sample_tries--;
 564         mg = &mi->groups[mi->sample_group];
 565         sample_idx = sample_table[mg->column][mg->index];
 566         mr = &mg->rates[sample_idx];
 567         sample_idx += mi->sample_group * MCS_GROUP_RATES;
 568         minstrel_next_sample_idx(mi);
 569
 570         /*
 571          * Sampling might add some overhead (RTS, no aggregation)
 572          * to the frame. Hence, don't use sampling for the currently
 573          * used max TP rate.
 574          */
 575         if (sample_idx == mi->max_tp_rate)
 576                 return -1;
 577         /*
 578          * When not using MRR, do not sample if the probability is already
 579          * higher than 95% to avoid wasting airtime
 580          */
 581         if (!mp->has_mrr && (mr->probability > MINSTREL_FRAC(95, 100)))
 582                 return -1;
 583
 584         /*
 585          * Make sure that lower rates get sampled only occasionally,
 586          * if the link is working perfectly.
 587          */
 588         if (minstrel_get_duration(sample_idx) >
 589             minstrel_get_duration(mi->max_tp_rate)) {
 590                 if (mr->sample_skipped < 20)
 591                         return -1;
 592
 593                 if (mi->sample_slow++ > 2)
 594                         return -1;
 595         }
 596
 597         return sample_idx;
 598 }
 599
 600 static void
 601 minstrel_ht_get_rate(void *priv, struct ieee80211_sta *sta, void *priv_sta,
 602                      struct ieee80211_tx_rate_control *txrc)
 603 {
 604         struct ieee80211_tx_info *info = IEEE80211_SKB_CB(txrc->skb);
 605         struct ieee80211_tx_rate *ar = info->status.rates;
 606         struct minstrel_ht_sta_priv *msp = priv_sta;
 607         struct minstrel_ht_sta *mi = &msp->ht;
 608         struct minstrel_priv *mp = priv;
 609         int sample_idx;
 610         bool sample = false;
 611
 612         if (rate_control_send_low(sta, priv_sta, txrc))
 613                 return;
 614
 615         if (!msp->is_ht)
 616                 return mac80211_minstrel.get_rate(priv, sta, &msp->legacy, txrc);
 617
 618         info->flags |= mi->tx_flags;
 619
 620         /* Don't use EAPOL frames for sampling on non-mrr hw */
 621         if (mp->hw->max_rates == 1 &&
 622             txrc->skb->protocol == cpu_to_be16(ETH_P_PAE))
 623                 sample_idx = -1;
 624         else
 625                 sample_idx = minstrel_get_sample_rate(mp, mi);
 626
 627 #ifdef CONFIG_MAC80211_DEBUGFS
 628         /* use fixed index if set */
 629         if (mp->fixed_rate_idx != -1)
 630                 sample_idx = mp->fixed_rate_idx;
 631 #endif
 632
 633         if (sample_idx >= 0) {
 634                 sample = true;
 635                 minstrel_ht_set_rate(mp, mi, &ar[0], sample_idx,
 636                         true, false);
 637                 info->flags |= IEEE80211_TX_CTL_RATE_CTRL_PROBE;
 638         } else {
 639                 minstrel_ht_set_rate(mp, mi, &ar[0], mi->max_tp_rate,
 640                         false, false);
 641         }
 642
 643         if (mp->hw->max_rates >= 3) {
 644                 /*
 645                  * At least 3 tx rates supported, use
 646                  * sample_rate -> max_tp_rate -> max_prob_rate for sampling and
 647                  * max_tp_rate -> max_tp_rate2 -> max_prob_rate by default.
 648                  */
 649                 if (sample_idx >= 0)
 650                         minstrel_ht_set_rate(mp, mi, &ar[1], mi->max_tp_rate,
 651                                 false, false);
 652                 else
 653                         minstrel_ht_set_rate(mp, mi, &ar[1], mi->max_tp_rate2,
 654                                 false, true);
 655
 656                 minstrel_ht_set_rate(mp, mi, &ar[2], mi->max_prob_rate,
 657                                      false, !sample);
 658
 659                 ar[3].count = 0;
 660                 ar[3].idx = -1;
 661         } else if (mp->hw->max_rates == 2) {
 662                 /*
 663                  * Only 2 tx rates supported, use
 664                  * sample_rate -> max_prob_rate for sampling and
 665                  * max_tp_rate -> max_prob_rate by default.
 666                  */
 667                 minstrel_ht_set_rate(mp, mi, &ar[1], mi->max_prob_rate,
 668                                      false, !sample);
 669
 670                 ar[2].count = 0;
 671                 ar[2].idx = -1;
 672         } else {
 673                 /* Not using MRR, only use the first rate */
 674                 ar[1].count = 0;
 675                 ar[1].idx = -1;
 676         }
 677
 678         mi->total_packets++;
 679
 680         /* wraparound */
 681         if (mi->total_packets == ~0) {
 682                 mi->total_packets = 0;
 683                 mi->sample_packets = 0;
 684         }
 685 }
 686
 687 static void
 688 minstrel_ht_update_caps(void *priv, struct ieee80211_supported_band *sband,
 689                         struct ieee80211_sta *sta, void *priv_sta)
 690 {
 691         struct minstrel_priv *mp = priv;
 692         struct minstrel_ht_sta_priv *msp = priv_sta;
 693         struct minstrel_ht_sta *mi = &msp->ht;
 694         struct ieee80211_mcs_info *mcs = &sta->ht_cap.mcs;
 695         u16 sta_cap = sta->ht_cap.cap;
 696         int n_supported = 0;
 697         int ack_dur;
 698         int stbc;
 699         int i;
 700         unsigned int smps;
 701
 702         /* fall back to the old minstrel for legacy stations */
 703         if (!sta->ht_cap.ht_supported)
 704                 goto use_legacy;
 705
 706         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(minstrel_mcs_groups) !=
 707                 MINSTREL_MAX_STREAMS * MINSTREL_STREAM_GROUPS);
 708
 709         msp->is_ht = true;
 710         memset(mi, 0, sizeof(*mi));
 711         mi->stats_update = jiffies;
 712
 713         ack_dur = ieee80211_frame_duration(sband->band, 10, 60, 1, 1);
 714         mi->overhead = ieee80211_frame_duration(sband->band, 0, 60, 1, 1) + ack_dur;
 715         mi->overhead_rtscts = mi->overhead + 2 * ack_dur;
 716
 717         mi->avg_ampdu_len = MINSTREL_FRAC(1, 1);
 718
 719         /* When using MRR, sample more on the first attempt, without delay */
 720         if (mp->has_mrr) {
 721                 mi->sample_count = 16;
 722                 mi->sample_wait = 0;
 723         } else {
 724                 mi->sample_count = 8;
 725                 mi->sample_wait = 8;
 726         }
 727         mi->sample_tries = 4;
 728
 729         stbc = (sta_cap & IEEE80211_HT_CAP_RX_STBC) >>
 730                 IEEE80211_HT_CAP_RX_STBC_SHIFT;
 731         mi->tx_flags |= stbc << IEEE80211_TX_CTL_STBC_SHIFT;
 732
 733         if (sta_cap & IEEE80211_HT_CAP_LDPC_CODING)
 734                 mi->tx_flags |= IEEE80211_TX_CTL_LDPC;
 735
 736         smps = (sta_cap & IEEE80211_HT_CAP_SM_PS) >>
 737                 IEEE80211_HT_CAP_SM_PS_SHIFT;
 738
 739         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(mi->groups); i++) {
 740                 u16 req = 0;
 741
 742                 mi->groups[i].supported = 0;
 743                 if (minstrel_mcs_groups[i].flags & IEEE80211_TX_RC_SHORT_GI) {
 744                         if (minstrel_mcs_groups[i].flags & IEEE80211_TX_RC_40_MHZ_WIDTH)
 745                                 req |= IEEE80211_HT_CAP_SGI_40;
 746                         else
 747                                 req |= IEEE80211_HT_CAP_SGI_20;
 748                 }
 749
 750                 if (minstrel_mcs_groups[i].flags & IEEE80211_TX_RC_40_MHZ_WIDTH)
 751                         req |= IEEE80211_HT_CAP_SUP_WIDTH_20_40;
 752
 753                 if ((sta_cap & req) != req)
 754                         continue;
 755
 756                 /* Mark MCS > 7 as unsupported if STA is in static SMPS mode */
 757                 if (smps == WLAN_HT_CAP_SM_PS_STATIC &&
 758                     minstrel_mcs_groups[i].streams > 1)
 759                         continue;
 760
 761                 mi->groups[i].supported =
 762                         mcs->rx_mask[minstrel_mcs_groups[i].streams - 1];
 763
 764                 if (mi->groups[i].supported)
 765                         n_supported++;
 766         }
 767
 768         if (!n_supported)
 769                 goto use_legacy;
 770
 771         return;
 772
 773 use_legacy:
 774         msp->is_ht = false;
 775         memset(&msp->legacy, 0, sizeof(msp->legacy));
 776         msp->legacy.r = msp->ratelist;
 777         msp->legacy.sample_table = msp->sample_table;
 778         return mac80211_minstrel.rate_init(priv, sband, sta, &msp->legacy);
 779 }
 780
 781 static void
 782 minstrel_ht_rate_init(void *priv, struct ieee80211_supported_band *sband,
 783                       struct ieee80211_sta *sta, void *priv_sta)
 784 {
 785         minstrel_ht_update_caps(priv, sband, sta, priv_sta);
 786 }
 787
 788 static void
 789 minstrel_ht_rate_update(void *priv, struct ieee80211_supported_band *sband,
 790                         struct ieee80211_sta *sta, void *priv_sta,
 791                         u32 changed)
 792 {
 793         minstrel_ht_update_caps(priv, sband, sta, priv_sta);
 794 }
 795
 796 static void *
 797 minstrel_ht_alloc_sta(void *priv, struct ieee80211_sta *sta, gfp_t gfp)
 798 {
 799         struct ieee80211_supported_band *sband;
 800         struct minstrel_ht_sta_priv *msp;
 801         struct minstrel_priv *mp = priv;
 802         struct ieee80211_hw *hw = mp->hw;
 803         int max_rates = 0;
 804         int i;
 805
 806         for (i = 0; i < IEEE80211_NUM_BANDS; i++) {
 807                 sband = hw->wiphy->bands[i];
 808                 if (sband && sband->n_bitrates > max_rates)
 809                         max_rates = sband->n_bitrates;
 810         }
 811
 812         msp = kzalloc(sizeof(*msp), gfp);
 813         if (!msp)
 814                 return NULL;
 815
 816         msp->ratelist = kzalloc(sizeof(struct minstrel_rate) * max_rates, gfp);
 817         if (!msp->ratelist)
 818                 goto error;
 819
 820         msp->sample_table = kmalloc(SAMPLE_COLUMNS * max_rates, gfp);
 821         if (!msp->sample_table)
 822                 goto error1;
 823
 824         return msp;
 825
 826 error1:
 827         kfree(msp->ratelist);
 828 error:
 829         kfree(msp);
 830         return NULL;
 831 }
 832
 833 static void
 834 minstrel_ht_free_sta(void *priv, struct ieee80211_sta *sta, void *priv_sta)
 835 {
 836         struct minstrel_ht_sta_priv *msp = priv_sta;
 837
 838         kfree(msp->sample_table);
 839         kfree(msp->ratelist);
 840         kfree(msp);
 841 }
 842
 843 static void *
 844 minstrel_ht_alloc(struct ieee80211_hw *hw, struct dentry *debugfsdir)
 845 {
 846         return mac80211_minstrel.alloc(hw, debugfsdir);
 847 }
 848
 849 static void
 850 minstrel_ht_free(void *priv)
 851 {
 852         mac80211_minstrel.free(priv);
 853 }
 854
 855 static struct rate_control_ops mac80211_minstrel_ht = {
 856         .name = "minstrel_ht",
 857         .tx_status = minstrel_ht_tx_status,
 858         .get_rate = minstrel_ht_get_rate,
 859         .rate_init = minstrel_ht_rate_init,
 860         .rate_update = minstrel_ht_rate_update,
 861         .alloc_sta = minstrel_ht_alloc_sta,
 862         .free_sta = minstrel_ht_free_sta,
 863         .alloc = minstrel_ht_alloc,
 864         .free = minstrel_ht_free,
 865 #ifdef CONFIG_MAC80211_DEBUGFS
 866         .add_sta_debugfs = minstrel_ht_add_sta_debugfs,
 867         .remove_sta_debugfs = minstrel_ht_remove_sta_debugfs,
 868 #endif
 869 };
 870
 871
 872 static void
 873 init_sample_table(void)
 874 {
 875         int col, i, new_idx;
 876         u8 rnd[MCS_GROUP_RATES];
 877
 878         memset(sample_table, 0xff, sizeof(sample_table));
 879         for (col = 0; col < SAMPLE_COLUMNS; col++) {
 880                 for (i = 0; i < MCS_GROUP_RATES; i++) {
 881                         get_random_bytes(rnd, sizeof(rnd));
 882                         new_idx = (i + rnd[i]) % MCS_GROUP_RATES;
 883
 884                         while (sample_table[col][new_idx] != 0xff)
 885                                 new_idx = (new_idx + 1) % MCS_GROUP_RATES;
 886
 887                         sample_table[col][new_idx] = i;
 888                 }
 889         }
 890 }
 891
 892 int __init
 893 rc80211_minstrel_ht_init(void)
 894 {
 895         init_sample_table();
 896         return ieee80211_rate_control_register(&mac80211_minstrel_ht);
 897 }
 898
 899 void
 900 rc80211_minstrel_ht_exit(void)
 901 {
 902         ieee80211_rate_control_unregister(&mac80211_minstrel_ht);
 903 }