net/mac80211/rc80211_minstrel_ht.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2010-2013 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 (nanoseconds) for a packet containing (syms) symbols */
  30 #define MCS_SYMBOL_TIME(sgi, syms)                                      \
  31         (sgi ?                                                          \
  32           ((syms) * 18000 + 4000) / 5 : /* syms * 3.6 us */             \
  33           ((syms) * 1000) << 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 #define CCK_DURATION(_bitrate, _short, _len)            \
  67         (1000 * (10 /* SIFS */ +                        \
  68          (_short ? 72 + 24 : 144 + 48 ) +               \
  69          (8 * (_len + 4) * 10) / (_bitrate)))
  70
  71 #define CCK_ACK_DURATION(_bitrate, _short)                      \
  72         (CCK_DURATION((_bitrate > 10 ? 20 : 10), false, 60) +   \
  73          CCK_DURATION(_bitrate, _short, AVG_PKT_SIZE))
  74
  75 #define CCK_DURATION_LIST(_short)                       \
  76         CCK_ACK_DURATION(10, _short),                   \
  77         CCK_ACK_DURATION(20, _short),                   \
  78         CCK_ACK_DURATION(55, _short),                   \
  79         CCK_ACK_DURATION(110, _short)
  80
  81 #define CCK_GROUP                                               \
  82         [MINSTREL_MAX_STREAMS * MINSTREL_STREAM_GROUPS] = {     \
  83                 .streams = 0,                                   \
  84                 .duration = {                                   \
  85                         CCK_DURATION_LIST(false),               \
  86                         CCK_DURATION_LIST(true)                 \
  87                 }                                               \
  88         }
  89
  90 /*
  91  * To enable sufficiently targeted rate sampling, MCS rates are divided into
  92  * groups, based on the number of streams and flags (HT40, SGI) that they
  93  * use.
  94  *
  95  * Sortorder has to be fixed for GROUP_IDX macro to be applicable:
  96  * HT40 -> SGI -> #streams
  97  */
  98 const struct mcs_group minstrel_mcs_groups[] = {
  99         MCS_GROUP(1, 0, 0),
 100         MCS_GROUP(2, 0, 0),
 101 #if MINSTREL_MAX_STREAMS >= 3
 102         MCS_GROUP(3, 0, 0),
 103 #endif
 104
 105         MCS_GROUP(1, 1, 0),
 106         MCS_GROUP(2, 1, 0),
 107 #if MINSTREL_MAX_STREAMS >= 3
 108         MCS_GROUP(3, 1, 0),
 109 #endif
 110
 111         MCS_GROUP(1, 0, 1),
 112         MCS_GROUP(2, 0, 1),
 113 #if MINSTREL_MAX_STREAMS >= 3
 114         MCS_GROUP(3, 0, 1),
 115 #endif
 116
 117         MCS_GROUP(1, 1, 1),
 118         MCS_GROUP(2, 1, 1),
 119 #if MINSTREL_MAX_STREAMS >= 3
 120         MCS_GROUP(3, 1, 1),
 121 #endif
 122
 123         /* must be last */
 124         CCK_GROUP
 125 };
 126
 127 #define MINSTREL_CCK_GROUP      (ARRAY_SIZE(minstrel_mcs_groups) - 1)
 128
 129 static u8 sample_table[SAMPLE_COLUMNS][MCS_GROUP_RATES];
 130
 131 /*
 132  * Perform EWMA (Exponentially Weighted Moving Average) calculation
 133  */
 134 static int
 135 minstrel_ewma(int old, int new, int weight)
 136 {
 137         return (new * (100 - weight) + old * weight) / 100;
 138 }
 139
 140 /*
 141  * Look up an MCS group index based on mac80211 rate information
 142  */
 143 static int
 144 minstrel_ht_get_group_idx(struct ieee80211_tx_rate *rate)
 145 {
 146         return GROUP_IDX((rate->idx / MCS_GROUP_RATES) + 1,
 147                          !!(rate->flags & IEEE80211_TX_RC_SHORT_GI),
 148                          !!(rate->flags & IEEE80211_TX_RC_40_MHZ_WIDTH));
 149 }
 150
 151 static struct minstrel_rate_stats *
 152 minstrel_ht_get_stats(struct minstrel_priv *mp, struct minstrel_ht_sta *mi,
 153                       struct ieee80211_tx_rate *rate)
 154 {
 155         int group, idx;
 156
 157         if (rate->flags & IEEE80211_TX_RC_MCS) {
 158                 group = minstrel_ht_get_group_idx(rate);
 159                 idx = rate->idx % MCS_GROUP_RATES;
 160         } else {
 161                 group = MINSTREL_CCK_GROUP;
 162
 163                 for (idx = 0; idx < ARRAY_SIZE(mp->cck_rates); idx++)
 164                         if (rate->idx == mp->cck_rates[idx])
 165                                 break;
 166
 167                 /* short preamble */
 168                 if (!(mi->groups[group].supported & BIT(idx)))
 169                         idx += 4;
 170         }
 171         return &mi->groups[group].rates[idx];
 172 }
 173
 174 static inline struct minstrel_rate_stats *
 175 minstrel_get_ratestats(struct minstrel_ht_sta *mi, int index)
 176 {
 177         return &mi->groups[index / MCS_GROUP_RATES].rates[index % MCS_GROUP_RATES];
 178 }
 179
 180
 181 /*
 182  * Recalculate success probabilities and counters for a rate using EWMA
 183  */
 184 static void
 185 minstrel_calc_rate_ewma(struct minstrel_rate_stats *mr)
 186 {
 187         if (unlikely(mr->attempts > 0)) {
 188                 mr->sample_skipped = 0;
 189                 mr->cur_prob = MINSTREL_FRAC(mr->success, mr->attempts);
 190                 if (!mr->att_hist)
 191                         mr->probability = mr->cur_prob;
 192                 else
 193                         mr->probability = minstrel_ewma(mr->probability,
 194                                 mr->cur_prob, EWMA_LEVEL);
 195                 mr->att_hist += mr->attempts;
 196                 mr->succ_hist += mr->success;
 197         } else {
 198                 mr->sample_skipped++;
 199         }
 200         mr->last_success = mr->success;
 201         mr->last_attempts = mr->attempts;
 202         mr->success = 0;
 203         mr->attempts = 0;
 204 }
 205
 206 /*
 207  * Calculate throughput based on the average A-MPDU length, taking into account
 208  * the expected number of retransmissions and their expected length
 209  */
 210 static void
 211 minstrel_ht_calc_tp(struct minstrel_ht_sta *mi, int group, int rate)
 212 {
 213         struct minstrel_rate_stats *mr;
 214         unsigned int nsecs = 0;
 215         unsigned int tp;
 216
 217         mr = &mi->groups[group].rates[rate];
 218
 219         if (mr->probability < MINSTREL_FRAC(1, 10)) {
 220                 mr->cur_tp = 0;
 221                 return;
 222         }
 223
 224         if (group != MINSTREL_CCK_GROUP)
 225                 nsecs = 1000 * mi->overhead / MINSTREL_TRUNC(mi->avg_ampdu_len);
 226
 227         nsecs += minstrel_mcs_groups[group].duration[rate];
 228         tp = 1000000 * ((mr->probability * 1000) / nsecs);
 229
 230         mr->cur_tp = MINSTREL_TRUNC(tp);
 231 }
 232
 233 /*
 234  * Update rate statistics and select new primary rates
 235  *
 236  * Rules for rate selection:
 237  *  - max_prob_rate must use only one stream, as a tradeoff between delivery
 238  *    probability and throughput during strong fluctuations
 239  *  - as long as the max prob rate has a probability of more than 3/4, pick
 240  *    higher throughput rates, even if the probablity is a bit lower
 241  */
 242 static void
 243 minstrel_ht_update_stats(struct minstrel_priv *mp, struct minstrel_ht_sta *mi)
 244 {
 245         struct minstrel_mcs_group_data *mg;
 246         struct minstrel_rate_stats *mr;
 247         int cur_prob, cur_prob_tp, cur_tp, cur_tp2;
 248         int group, i, index;
 249         int prob_max_streams = 1;
 250
 251         if (mi->ampdu_packets > 0) {
 252                 mi->avg_ampdu_len = minstrel_ewma(mi->avg_ampdu_len,
 253                         MINSTREL_FRAC(mi->ampdu_len, mi->ampdu_packets), EWMA_LEVEL);
 254                 mi->ampdu_len = 0;
 255                 mi->ampdu_packets = 0;
 256         }
 257
 258         mi->sample_slow = 0;
 259         mi->sample_count = 0;
 260         mi->max_tp_rate = 0;
 261         mi->max_tp_rate2 = 0;
 262         mi->max_prob_rate = 0;
 263
 264         for (group = 0; group < ARRAY_SIZE(minstrel_mcs_groups); group++) {
 265                 cur_prob = 0;
 266                 cur_prob_tp = 0;
 267                 cur_tp = 0;
 268                 cur_tp2 = 0;
 269
 270                 mg = &mi->groups[group];
 271                 if (!mg->supported)
 272                         continue;
 273
 274                 mg->max_tp_rate = 0;
 275                 mg->max_tp_rate2 = 0;
 276                 mg->max_prob_rate = 0;
 277                 mi->sample_count++;
 278
 279                 for (i = 0; i < MCS_GROUP_RATES; i++) {
 280                         if (!(mg->supported & BIT(i)))
 281                                 continue;
 282
 283                         mr = &mg->rates[i];
 284                         mr->retry_updated = false;
 285                         index = MCS_GROUP_RATES * group + i;
 286                         minstrel_calc_rate_ewma(mr);
 287                         minstrel_ht_calc_tp(mi, group, i);
 288
 289                         if (!mr->cur_tp)
 290                                 continue;
 291
 292                         if ((mr->cur_tp > cur_prob_tp && mr->probability >
 293                              MINSTREL_FRAC(3, 4)) || mr->probability > cur_prob) {
 294                                 mg->max_prob_rate = index;
 295                                 cur_prob = mr->probability;
 296                                 cur_prob_tp = mr->cur_tp;
 297                         }
 298
 299                         if (mr->cur_tp > cur_tp) {
 300                                 swap(index, mg->max_tp_rate);
 301                                 cur_tp = mr->cur_tp;
 302                                 mr = minstrel_get_ratestats(mi, index);
 303                         }
 304
 305                         if (index >= mg->max_tp_rate)
 306                                 continue;
 307
 308                         if (mr->cur_tp > cur_tp2) {
 309                                 mg->max_tp_rate2 = index;
 310                                 cur_tp2 = mr->cur_tp;
 311                         }
 312                 }
 313         }
 314
 315         /* try to sample up to half of the available rates during each interval */
 316         mi->sample_count *= 4;
 317
 318         cur_prob = 0;
 319         cur_prob_tp = 0;
 320         cur_tp = 0;
 321         cur_tp2 = 0;
 322         for (group = 0; group < ARRAY_SIZE(minstrel_mcs_groups); group++) {
 323                 mg = &mi->groups[group];
 324                 if (!mg->supported)
 325                         continue;
 326
 327                 mr = minstrel_get_ratestats(mi, mg->max_tp_rate);
 328                 if (cur_tp < mr->cur_tp) {
 329                         mi->max_tp_rate2 = mi->max_tp_rate;
 330                         cur_tp2 = cur_tp;
 331                         mi->max_tp_rate = mg->max_tp_rate;
 332                         cur_tp = mr->cur_tp;
 333                         prob_max_streams = minstrel_mcs_groups[group].streams - 1;
 334                 }
 335
 336                 mr = minstrel_get_ratestats(mi, mg->max_tp_rate2);
 337                 if (cur_tp2 < mr->cur_tp) {
 338                         mi->max_tp_rate2 = mg->max_tp_rate2;
 339                         cur_tp2 = mr->cur_tp;
 340                 }
 341         }
 342
 343         if (prob_max_streams < 1)
 344                 prob_max_streams = 1;
 345
 346         for (group = 0; group < ARRAY_SIZE(minstrel_mcs_groups); group++) {
 347                 mg = &mi->groups[group];
 348                 if (!mg->supported)
 349                         continue;
 350                 mr = minstrel_get_ratestats(mi, mg->max_prob_rate);
 351                 if (cur_prob_tp < mr->cur_tp &&
 352                     minstrel_mcs_groups[group].streams <= prob_max_streams) {
 353                         mi->max_prob_rate = mg->max_prob_rate;
 354                         cur_prob = mr->cur_prob;
 355                         cur_prob_tp = mr->cur_tp;
 356                 }
 357         }
 358
 359
 360         mi->stats_update = jiffies;
 361 }
 362
 363 static bool
 364 minstrel_ht_txstat_valid(struct minstrel_priv *mp, struct ieee80211_tx_rate *rate)
 365 {
 366         if (rate->idx < 0)
 367                 return false;
 368
 369         if (!rate->count)
 370                 return false;
 371
 372         if (rate->flags & IEEE80211_TX_RC_MCS)
 373                 return true;
 374
 375         return rate->idx == mp->cck_rates[0] ||
 376                rate->idx == mp->cck_rates[1] ||
 377                rate->idx == mp->cck_rates[2] ||
 378                rate->idx == mp->cck_rates[3];
 379 }
 380
 381 static void
 382 minstrel_next_sample_idx(struct minstrel_ht_sta *mi)
 383 {
 384         struct minstrel_mcs_group_data *mg;
 385
 386         for (;;) {
 387                 mi->sample_group++;
 388                 mi->sample_group %= ARRAY_SIZE(minstrel_mcs_groups);
 389                 mg = &mi->groups[mi->sample_group];
 390
 391                 if (!mg->supported)
 392                         continue;
 393
 394                 if (++mg->index >= MCS_GROUP_RATES) {
 395                         mg->index = 0;
 396                         if (++mg->column >= ARRAY_SIZE(sample_table))
 397                                 mg->column = 0;
 398                 }
 399                 break;
 400         }
 401 }
 402
 403 static void
 404 minstrel_downgrade_rate(struct minstrel_ht_sta *mi, unsigned int *idx,
 405                         bool primary)
 406 {
 407         int group, orig_group;
 408
 409         orig_group = group = *idx / MCS_GROUP_RATES;
 410         while (group > 0) {
 411                 group--;
 412
 413                 if (!mi->groups[group].supported)
 414                         continue;
 415
 416                 if (minstrel_mcs_groups[group].streams >
 417                     minstrel_mcs_groups[orig_group].streams)
 418                         continue;
 419
 420                 if (primary)
 421                         *idx = mi->groups[group].max_tp_rate;
 422                 else
 423                         *idx = mi->groups[group].max_tp_rate2;
 424                 break;
 425         }
 426 }
 427
 428 static void
 429 minstrel_aggr_check(struct ieee80211_sta *pubsta, struct sk_buff *skb)
 430 {
 431         struct ieee80211_hdr *hdr = (struct ieee80211_hdr *) skb->data;
 432         struct sta_info *sta = container_of(pubsta, struct sta_info, sta);
 433         u16 tid;
 434
 435         if (unlikely(!ieee80211_is_data_qos(hdr->frame_control)))
 436                 return;
 437
 438         if (unlikely(skb->protocol == cpu_to_be16(ETH_P_PAE)))
 439                 return;
 440
 441         tid = *ieee80211_get_qos_ctl(hdr) & IEEE80211_QOS_CTL_TID_MASK;
 442         if (likely(sta->ampdu_mlme.tid_tx[tid]))
 443                 return;
 444
 445         if (skb_get_queue_mapping(skb) == IEEE80211_AC_VO)
 446                 return;
 447
 448         ieee80211_start_tx_ba_session(pubsta, tid, 5000);
 449 }
 450
 451 static void
 452 minstrel_ht_tx_status(void *priv, struct ieee80211_supported_band *sband,
 453                       struct ieee80211_sta *sta, void *priv_sta,
 454                       struct sk_buff *skb)
 455 {
 456         struct minstrel_ht_sta_priv *msp = priv_sta;
 457         struct minstrel_ht_sta *mi = &msp->ht;
 458         struct ieee80211_tx_info *info = IEEE80211_SKB_CB(skb);
 459         struct ieee80211_tx_rate *ar = info->status.rates;
 460         struct minstrel_rate_stats *rate, *rate2;
 461         struct minstrel_priv *mp = priv;
 462         bool last;
 463         int i;
 464
 465         if (!msp->is_ht)
 466                 return mac80211_minstrel.tx_status(priv, sband, sta, &msp->legacy, skb);
 467
 468         /* This packet was aggregated but doesn't carry status info */
 469         if ((info->flags & IEEE80211_TX_CTL_AMPDU) &&
 470             !(info->flags & IEEE80211_TX_STAT_AMPDU))
 471                 return;
 472
 473         if (!(info->flags & IEEE80211_TX_STAT_AMPDU)) {
 474                 info->status.ampdu_ack_len =
 475                         (info->flags & IEEE80211_TX_STAT_ACK ? 1 : 0);
 476                 info->status.ampdu_len = 1;
 477         }
 478
 479         mi->ampdu_packets++;
 480         mi->ampdu_len += info->status.ampdu_len;
 481
 482         if (!mi->sample_wait && !mi->sample_tries && mi->sample_count > 0) {
 483                 mi->sample_wait = 16 + 2 * MINSTREL_TRUNC(mi->avg_ampdu_len);
 484                 mi->sample_tries = 2;
 485                 mi->sample_count--;
 486         }
 487
 488         if (info->flags & IEEE80211_TX_CTL_RATE_CTRL_PROBE)
 489                 mi->sample_packets += info->status.ampdu_len;
 490
 491         last = !minstrel_ht_txstat_valid(mp, &ar[0]);
 492         for (i = 0; !last; i++) {
 493                 last = (i == IEEE80211_TX_MAX_RATES - 1) ||
 494                        !minstrel_ht_txstat_valid(mp, &ar[i + 1]);
 495
 496                 rate = minstrel_ht_get_stats(mp, mi, &ar[i]);
 497
 498                 if (last)
 499                         rate->success += info->status.ampdu_ack_len;
 500
 501                 rate->attempts += ar[i].count * info->status.ampdu_len;
 502         }
 503
 504         /*
 505          * check for sudden death of spatial multiplexing,
 506          * downgrade to a lower number of streams if necessary.
 507          */
 508         rate = minstrel_get_ratestats(mi, mi->max_tp_rate);
 509         if (rate->attempts > 30 &&
 510             MINSTREL_FRAC(rate->success, rate->attempts) <
 511             MINSTREL_FRAC(20, 100))
 512                 minstrel_downgrade_rate(mi, &mi->max_tp_rate, true);
 513
 514         rate2 = minstrel_get_ratestats(mi, mi->max_tp_rate2);
 515         if (rate2->attempts > 30 &&
 516             MINSTREL_FRAC(rate2->success, rate2->attempts) <
 517             MINSTREL_FRAC(20, 100))
 518                 minstrel_downgrade_rate(mi, &mi->max_tp_rate2, false);
 519
 520         if (time_after(jiffies, mi->stats_update + (mp->update_interval / 2 * HZ) / 1000)) {
 521                 minstrel_ht_update_stats(mp, mi);
 522                 if (!(info->flags & IEEE80211_TX_CTL_AMPDU) &&
 523                     mi->max_prob_rate / MCS_GROUP_RATES != MINSTREL_CCK_GROUP)
 524                         minstrel_aggr_check(sta, skb);
 525         }
 526 }
 527
 528 static void
 529 minstrel_calc_retransmit(struct minstrel_priv *mp, struct minstrel_ht_sta *mi,
 530                          int index)
 531 {
 532         struct minstrel_rate_stats *mr;
 533         const struct mcs_group *group;
 534         unsigned int tx_time, tx_time_rtscts, tx_time_data;
 535         unsigned int cw = mp->cw_min;
 536         unsigned int ctime = 0;
 537         unsigned int t_slot = 9; /* FIXME */
 538         unsigned int ampdu_len = MINSTREL_TRUNC(mi->avg_ampdu_len);
 539         unsigned int overhead = 0, overhead_rtscts = 0;
 540
 541         mr = minstrel_get_ratestats(mi, index);
 542         if (mr->probability < MINSTREL_FRAC(1, 10)) {
 543                 mr->retry_count = 1;
 544                 mr->retry_count_rtscts = 1;
 545                 return;
 546         }
 547
 548         mr->retry_count = 2;
 549         mr->retry_count_rtscts = 2;
 550         mr->retry_updated = true;
 551
 552         group = &minstrel_mcs_groups[index / MCS_GROUP_RATES];
 553         tx_time_data = group->duration[index % MCS_GROUP_RATES] * ampdu_len / 1000;
 554
 555         /* Contention time for first 2 tries */
 556         ctime = (t_slot * cw) >> 1;
 557         cw = min((cw << 1) | 1, mp->cw_max);
 558         ctime += (t_slot * cw) >> 1;
 559         cw = min((cw << 1) | 1, mp->cw_max);
 560
 561         if (index / MCS_GROUP_RATES != MINSTREL_CCK_GROUP) {
 562                 overhead = mi->overhead;
 563                 overhead_rtscts = mi->overhead_rtscts;
 564         }
 565
 566         /* Total TX time for data and Contention after first 2 tries */
 567         tx_time = ctime + 2 * (overhead + tx_time_data);
 568         tx_time_rtscts = ctime + 2 * (overhead_rtscts + tx_time_data);
 569
 570         /* See how many more tries we can fit inside segment size */
 571         do {
 572                 /* Contention time for this try */
 573                 ctime = (t_slot * cw) >> 1;
 574                 cw = min((cw << 1) | 1, mp->cw_max);
 575
 576                 /* Total TX time after this try */
 577                 tx_time += ctime + overhead + tx_time_data;
 578                 tx_time_rtscts += ctime + overhead_rtscts + tx_time_data;
 579
 580                 if (tx_time_rtscts < mp->segment_size)
 581                         mr->retry_count_rtscts++;
 582         } while ((tx_time < mp->segment_size) &&
 583                  (++mr->retry_count < mp->max_retry));
 584 }
 585
 586
 587 static void
 588 minstrel_ht_set_rate(struct minstrel_priv *mp, struct minstrel_ht_sta *mi,
 589                      struct ieee80211_tx_rate *rate, int index,
 590                      bool sample, bool rtscts)
 591 {
 592         const struct mcs_group *group = &minstrel_mcs_groups[index / MCS_GROUP_RATES];
 593         struct minstrel_rate_stats *mr;
 594
 595         mr = minstrel_get_ratestats(mi, index);
 596         if (!mr->retry_updated)
 597                 minstrel_calc_retransmit(mp, mi, index);
 598
 599         if (sample)
 600                 rate->count = 1;
 601         else if (mr->probability < MINSTREL_FRAC(20, 100))
 602                 rate->count = 2;
 603         else if (rtscts)
 604                 rate->count = mr->retry_count_rtscts;
 605         else
 606                 rate->count = mr->retry_count;
 607
 608         rate->flags = 0;
 609         if (rtscts)
 610                 rate->flags |= IEEE80211_TX_RC_USE_RTS_CTS;
 611
 612         if (index / MCS_GROUP_RATES == MINSTREL_CCK_GROUP) {
 613                 rate->idx = mp->cck_rates[index % ARRAY_SIZE(mp->cck_rates)];
 614                 return;
 615         }
 616
 617         rate->flags |= IEEE80211_TX_RC_MCS | group->flags;
 618         rate->idx = index % MCS_GROUP_RATES + (group->streams - 1) * MCS_GROUP_RATES;
 619 }
 620
 621 static inline int
 622 minstrel_get_duration(int index)
 623 {
 624         const struct mcs_group *group = &minstrel_mcs_groups[index / MCS_GROUP_RATES];
 625         return group->duration[index % MCS_GROUP_RATES];
 626 }
 627
 628 static int
 629 minstrel_get_sample_rate(struct minstrel_priv *mp, struct minstrel_ht_sta *mi)
 630 {
 631         struct minstrel_rate_stats *mr;
 632         struct minstrel_mcs_group_data *mg;
 633         int sample_idx = 0;
 634
 635         if (mi->sample_wait > 0) {
 636                 mi->sample_wait--;
 637                 return -1;
 638         }
 639
 640         if (!mi->sample_tries)
 641                 return -1;
 642
 643         mi->sample_tries--;
 644         mg = &mi->groups[mi->sample_group];
 645         sample_idx = sample_table[mg->column][mg->index];
 646         mr = &mg->rates[sample_idx];
 647         sample_idx += mi->sample_group * MCS_GROUP_RATES;
 648         minstrel_next_sample_idx(mi);
 649
 650         /*
 651          * Sampling might add some overhead (RTS, no aggregation)
 652          * to the frame. Hence, don't use sampling for the currently
 653          * used max TP rate.
 654          */
 655         if (sample_idx == mi->max_tp_rate)
 656                 return -1;
 657         /*
 658          * When not using MRR, do not sample if the probability is already
 659          * higher than 95% to avoid wasting airtime
 660          */
 661         if (!mp->has_mrr && (mr->probability > MINSTREL_FRAC(95, 100)))
 662                 return -1;
 663
 664         /*
 665          * Make sure that lower rates get sampled only occasionally,
 666          * if the link is working perfectly.
 667          */
 668         if (minstrel_get_duration(sample_idx) >
 669             minstrel_get_duration(mi->max_tp_rate)) {
 670                 if (mr->sample_skipped < 20)
 671                         return -1;
 672
 673                 if (mi->sample_slow++ > 2)
 674                         return -1;
 675         }
 676
 677         return sample_idx;
 678 }
 679
 680 static void
 681 minstrel_ht_check_cck_shortpreamble(struct minstrel_priv *mp,
 682                                     struct minstrel_ht_sta *mi, bool val)
 683 {
 684         u8 supported = mi->groups[MINSTREL_CCK_GROUP].supported;
 685
 686         if (!supported || !mi->cck_supported_short)
 687                 return;
 688
 689         if (supported & (mi->cck_supported_short << (val * 4)))
 690                 return;
 691
 692         supported ^= mi->cck_supported_short | (mi->cck_supported_short << 4);
 693         mi->groups[MINSTREL_CCK_GROUP].supported = supported;
 694 }
 695
 696 static void
 697 minstrel_ht_get_rate(void *priv, struct ieee80211_sta *sta, void *priv_sta,
 698                      struct ieee80211_tx_rate_control *txrc)
 699 {
 700         struct ieee80211_tx_info *info = IEEE80211_SKB_CB(txrc->skb);
 701         struct ieee80211_tx_rate *ar = info->status.rates;
 702         struct minstrel_ht_sta_priv *msp = priv_sta;
 703         struct minstrel_ht_sta *mi = &msp->ht;
 704         struct minstrel_priv *mp = priv;
 705         int sample_idx;
 706         bool sample = false;
 707
 708         if (rate_control_send_low(sta, priv_sta, txrc))
 709                 return;
 710
 711         if (!msp->is_ht)
 712                 return mac80211_minstrel.get_rate(priv, sta, &msp->legacy, txrc);
 713
 714         info->flags |= mi->tx_flags;
 715         minstrel_ht_check_cck_shortpreamble(mp, mi, txrc->short_preamble);
 716
 717         /* Don't use EAPOL frames for sampling on non-mrr hw */
 718         if (mp->hw->max_rates == 1 &&
 719             txrc->skb->protocol == cpu_to_be16(ETH_P_PAE))
 720                 sample_idx = -1;
 721         else
 722                 sample_idx = minstrel_get_sample_rate(mp, mi);
 723
 724 #ifdef CONFIG_MAC80211_DEBUGFS
 725         /* use fixed index if set */
 726         if (mp->fixed_rate_idx != -1) {
 727                 mi->max_tp_rate = mp->fixed_rate_idx;
 728                 mi->max_tp_rate2 = mp->fixed_rate_idx;
 729                 mi->max_prob_rate = mp->fixed_rate_idx;
 730                 sample_idx = -1;
 731         }
 732 #endif
 733
 734         if (sample_idx >= 0) {
 735                 sample = true;
 736                 minstrel_ht_set_rate(mp, mi, &ar[0], sample_idx,
 737                         true, false);
 738                 info->flags |= IEEE80211_TX_CTL_RATE_CTRL_PROBE;
 739         } else {
 740                 minstrel_ht_set_rate(mp, mi, &ar[0], mi->max_tp_rate,
 741                         false, false);
 742         }
 743
 744         if (mp->hw->max_rates >= 3) {
 745                 /*
 746                  * At least 3 tx rates supported, use
 747                  * sample_rate -> max_tp_rate -> max_prob_rate for sampling and
 748                  * max_tp_rate -> max_tp_rate2 -> max_prob_rate by default.
 749                  */
 750                 if (sample_idx >= 0)
 751                         minstrel_ht_set_rate(mp, mi, &ar[1], mi->max_tp_rate,
 752                                 false, false);
 753                 else
 754                         minstrel_ht_set_rate(mp, mi, &ar[1], mi->max_tp_rate2,
 755                                 false, true);
 756
 757                 minstrel_ht_set_rate(mp, mi, &ar[2], mi->max_prob_rate,
 758                                      false, !sample);
 759
 760                 ar[3].count = 0;
 761                 ar[3].idx = -1;
 762         } else if (mp->hw->max_rates == 2) {
 763                 /*
 764                  * Only 2 tx rates supported, use
 765                  * sample_rate -> max_prob_rate for sampling and
 766                  * max_tp_rate -> max_prob_rate by default.
 767                  */
 768                 minstrel_ht_set_rate(mp, mi, &ar[1], mi->max_prob_rate,
 769                                      false, !sample);
 770
 771                 ar[2].count = 0;
 772                 ar[2].idx = -1;
 773         } else {
 774                 /* Not using MRR, only use the first rate */
 775                 ar[1].count = 0;
 776                 ar[1].idx = -1;
 777         }
 778
 779         mi->total_packets++;
 780
 781         /* wraparound */
 782         if (mi->total_packets == ~0) {
 783                 mi->total_packets = 0;
 784                 mi->sample_packets = 0;
 785         }
 786 }
 787
 788 static void
 789 minstrel_ht_update_cck(struct minstrel_priv *mp, struct minstrel_ht_sta *mi,
 790                        struct ieee80211_supported_band *sband,
 791                        struct ieee80211_sta *sta)
 792 {
 793         int i;
 794
 795         if (sband->band != IEEE80211_BAND_2GHZ)
 796                 return;
 797
 798         mi->cck_supported = 0;
 799         mi->cck_supported_short = 0;
 800         for (i = 0; i < 4; i++) {
 801                 if (!rate_supported(sta, sband->band, mp->cck_rates[i]))
 802                         continue;
 803
 804                 mi->cck_supported |= BIT(i);
 805                 if (sband->bitrates[i].flags & IEEE80211_RATE_SHORT_PREAMBLE)
 806                         mi->cck_supported_short |= BIT(i);
 807         }
 808
 809         mi->groups[MINSTREL_CCK_GROUP].supported = mi->cck_supported;
 810 }
 811
 812 static void
 813 minstrel_ht_update_caps(void *priv, struct ieee80211_supported_band *sband,
 814                         struct ieee80211_sta *sta, void *priv_sta)
 815 {
 816         struct minstrel_priv *mp = priv;
 817         struct minstrel_ht_sta_priv *msp = priv_sta;
 818         struct minstrel_ht_sta *mi = &msp->ht;
 819         struct ieee80211_mcs_info *mcs = &sta->ht_cap.mcs;
 820         u16 sta_cap = sta->ht_cap.cap;
 821         int n_supported = 0;
 822         int ack_dur;
 823         int stbc;
 824         int i;
 825
 826         /* fall back to the old minstrel for legacy stations */
 827         if (!sta->ht_cap.ht_supported)
 828                 goto use_legacy;
 829
 830         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(minstrel_mcs_groups) !=
 831                 MINSTREL_MAX_STREAMS * MINSTREL_STREAM_GROUPS + 1);
 832
 833         msp->is_ht = true;
 834         memset(mi, 0, sizeof(*mi));
 835         mi->stats_update = jiffies;
 836
 837         ack_dur = ieee80211_frame_duration(sband->band, 10, 60, 1, 1);
 838         mi->overhead = ieee80211_frame_duration(sband->band, 0, 60, 1, 1) + ack_dur;
 839         mi->overhead_rtscts = mi->overhead + 2 * ack_dur;
 840
 841         mi->avg_ampdu_len = MINSTREL_FRAC(1, 1);
 842
 843         /* When using MRR, sample more on the first attempt, without delay */
 844         if (mp->has_mrr) {
 845                 mi->sample_count = 16;
 846                 mi->sample_wait = 0;
 847         } else {
 848                 mi->sample_count = 8;
 849                 mi->sample_wait = 8;
 850         }
 851         mi->sample_tries = 4;
 852
 853         stbc = (sta_cap & IEEE80211_HT_CAP_RX_STBC) >>
 854                 IEEE80211_HT_CAP_RX_STBC_SHIFT;
 855         mi->tx_flags |= stbc << IEEE80211_TX_CTL_STBC_SHIFT;
 856
 857         if (sta_cap & IEEE80211_HT_CAP_LDPC_CODING)
 858                 mi->tx_flags |= IEEE80211_TX_CTL_LDPC;
 859
 860         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(mi->groups); i++) {
 861                 mi->groups[i].supported = 0;
 862                 if (i == MINSTREL_CCK_GROUP) {
 863                         minstrel_ht_update_cck(mp, mi, sband, sta);
 864                         continue;
 865                 }
 866
 867                 if (minstrel_mcs_groups[i].flags & IEEE80211_TX_RC_SHORT_GI) {
 868                         if (minstrel_mcs_groups[i].flags & IEEE80211_TX_RC_40_MHZ_WIDTH) {
 869                                 if (!(sta_cap & IEEE80211_HT_CAP_SGI_40))
 870                                         continue;
 871                         } else {
 872                                 if (!(sta_cap & IEEE80211_HT_CAP_SGI_20))
 873                                         continue;
 874                         }
 875                 }
 876
 877                 if (minstrel_mcs_groups[i].flags & IEEE80211_TX_RC_40_MHZ_WIDTH &&
 878                     sta->bandwidth < IEEE80211_STA_RX_BW_40)
 879                         continue;
 880
 881                 /* Mark MCS > 7 as unsupported if STA is in static SMPS mode */
 882                 if (sta->smps_mode == IEEE80211_SMPS_STATIC &&
 883                     minstrel_mcs_groups[i].streams > 1)
 884                         continue;
 885
 886                 mi->groups[i].supported =
 887                         mcs->rx_mask[minstrel_mcs_groups[i].streams - 1];
 888
 889                 if (mi->groups[i].supported)
 890                         n_supported++;
 891         }
 892
 893         if (!n_supported)
 894                 goto use_legacy;
 895
 896         return;
 897
 898 use_legacy:
 899         msp->is_ht = false;
 900         memset(&msp->legacy, 0, sizeof(msp->legacy));
 901         msp->legacy.r = msp->ratelist;
 902         msp->legacy.sample_table = msp->sample_table;
 903         return mac80211_minstrel.rate_init(priv, sband, sta, &msp->legacy);
 904 }
 905
 906 static void
 907 minstrel_ht_rate_init(void *priv, struct ieee80211_supported_band *sband,
 908                       struct ieee80211_sta *sta, void *priv_sta)
 909 {
 910         minstrel_ht_update_caps(priv, sband, sta, priv_sta);
 911 }
 912
 913 static void
 914 minstrel_ht_rate_update(void *priv, struct ieee80211_supported_band *sband,
 915                         struct ieee80211_sta *sta, void *priv_sta,
 916                         u32 changed)
 917 {
 918         minstrel_ht_update_caps(priv, sband, sta, priv_sta);
 919 }
 920
 921 static void *
 922 minstrel_ht_alloc_sta(void *priv, struct ieee80211_sta *sta, gfp_t gfp)
 923 {
 924         struct ieee80211_supported_band *sband;
 925         struct minstrel_ht_sta_priv *msp;
 926         struct minstrel_priv *mp = priv;
 927         struct ieee80211_hw *hw = mp->hw;
 928         int max_rates = 0;
 929         int i;
 930
 931         for (i = 0; i < IEEE80211_NUM_BANDS; i++) {
 932                 sband = hw->wiphy->bands[i];
 933                 if (sband && sband->n_bitrates > max_rates)
 934                         max_rates = sband->n_bitrates;
 935         }
 936
 937         msp = kzalloc(sizeof(*msp), gfp);
 938         if (!msp)
 939                 return NULL;
 940
 941         msp->ratelist = kzalloc(sizeof(struct minstrel_rate) * max_rates, gfp);
 942         if (!msp->ratelist)
 943                 goto error;
 944
 945         msp->sample_table = kmalloc(SAMPLE_COLUMNS * max_rates, gfp);
 946         if (!msp->sample_table)
 947                 goto error1;
 948
 949         return msp;
 950
 951 error1:
 952         kfree(msp->ratelist);
 953 error:
 954         kfree(msp);
 955         return NULL;
 956 }
 957
 958 static void
 959 minstrel_ht_free_sta(void *priv, struct ieee80211_sta *sta, void *priv_sta)
 960 {
 961         struct minstrel_ht_sta_priv *msp = priv_sta;
 962
 963         kfree(msp->sample_table);
 964         kfree(msp->ratelist);
 965         kfree(msp);
 966 }
 967
 968 static void *
 969 minstrel_ht_alloc(struct ieee80211_hw *hw, struct dentry *debugfsdir)
 970 {
 971         return mac80211_minstrel.alloc(hw, debugfsdir);
 972 }
 973
 974 static void
 975 minstrel_ht_free(void *priv)
 976 {
 977         mac80211_minstrel.free(priv);
 978 }
 979
 980 static struct rate_control_ops mac80211_minstrel_ht = {
 981         .name = "minstrel_ht",
 982         .tx_status = minstrel_ht_tx_status,
 983         .get_rate = minstrel_ht_get_rate,
 984         .rate_init = minstrel_ht_rate_init,
 985         .rate_update = minstrel_ht_rate_update,
 986         .alloc_sta = minstrel_ht_alloc_sta,
 987         .free_sta = minstrel_ht_free_sta,
 988         .alloc = minstrel_ht_alloc,
 989         .free = minstrel_ht_free,
 990 #ifdef CONFIG_MAC80211_DEBUGFS
 991         .add_sta_debugfs = minstrel_ht_add_sta_debugfs,
 992         .remove_sta_debugfs = minstrel_ht_remove_sta_debugfs,
 993 #endif
 994 };
 995
 996
 997 static void
 998 init_sample_table(void)
 999 {
1000         int col, i, new_idx;
1001         u8 rnd[MCS_GROUP_RATES];
1002
1003         memset(sample_table, 0xff, sizeof(sample_table));
1004         for (col = 0; col < SAMPLE_COLUMNS; col++) {
1005                 for (i = 0; i < MCS_GROUP_RATES; i++) {
1006                         get_random_bytes(rnd, sizeof(rnd));
1007                         new_idx = (i + rnd[i]) % MCS_GROUP_RATES;
1008
1009                         while (sample_table[col][new_idx] != 0xff)
1010                                 new_idx = (new_idx + 1) % MCS_GROUP_RATES;
1011
1012                         sample_table[col][new_idx] = i;
1013                 }
1014         }
1015 }
1016
1017 int __init
1018 rc80211_minstrel_ht_init(void)
1019 {
1020         init_sample_table();
1021         return ieee80211_rate_control_register(&mac80211_minstrel_ht);
1022 }
1023
1024 void
1025 rc80211_minstrel_ht_exit(void)
1026 {
1027         ieee80211_rate_control_unregister(&mac80211_minstrel_ht);
1028 }