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
  21 /* Number of bits for an average sized packet */
  22 #define MCS_NBITS (AVG_PKT_SIZE << 3)
  23
  24 /* Number of symbols for a packet with (bps) bits per symbol */
  25 #define MCS_NSYMS(bps) DIV_ROUND_UP(MCS_NBITS, (bps))
  26
  27 /* Transmission time (nanoseconds) for a packet containing (syms) symbols */
  28 #define MCS_SYMBOL_TIME(sgi, syms)                                      \
  29         (sgi ?                                                          \
  30           ((syms) * 18000 + 4000) / 5 : /* syms * 3.6 us */             \
  31           ((syms) * 1000) << 2          /* syms * 4 us */               \
  32         )
  33
  34 /* Transmit duration for the raw data part of an average sized packet */
  35 #define MCS_DURATION(streams, sgi, bps) MCS_SYMBOL_TIME(sgi, MCS_NSYMS((streams) * (bps)))
  36
  37 /*
  38  * Define group sort order: HT40 -> SGI -> #streams
  39  */
  40 #define GROUP_IDX(_streams, _sgi, _ht40)        \
  41         MINSTREL_MAX_STREAMS * 2 * _ht40 +      \
  42         MINSTREL_MAX_STREAMS * _sgi +           \
  43         _streams - 1
  44
  45 /* MCS rate information for an MCS group */
  46 #define MCS_GROUP(_streams, _sgi, _ht40)                                \
  47         [GROUP_IDX(_streams, _sgi, _ht40)] = {                          \
  48         .streams = _streams,                                            \
  49         .flags =                                                        \
  50                 (_sgi ? IEEE80211_TX_RC_SHORT_GI : 0) |                 \
  51                 (_ht40 ? IEEE80211_TX_RC_40_MHZ_WIDTH : 0),             \
  52         .duration = {                                                   \
  53                 MCS_DURATION(_streams, _sgi, _ht40 ? 54 : 26),          \
  54                 MCS_DURATION(_streams, _sgi, _ht40 ? 108 : 52),         \
  55                 MCS_DURATION(_streams, _sgi, _ht40 ? 162 : 78),         \
  56                 MCS_DURATION(_streams, _sgi, _ht40 ? 216 : 104),        \
  57                 MCS_DURATION(_streams, _sgi, _ht40 ? 324 : 156),        \
  58                 MCS_DURATION(_streams, _sgi, _ht40 ? 432 : 208),        \
  59                 MCS_DURATION(_streams, _sgi, _ht40 ? 486 : 234),        \
  60                 MCS_DURATION(_streams, _sgi, _ht40 ? 540 : 260)         \
  61         }                                                               \
  62 }
  63
  64 #define CCK_DURATION(_bitrate, _short, _len)            \
  65         (1000 * (10 /* SIFS */ +                        \
  66          (_short ? 72 + 24 : 144 + 48) +                \
  67          (8 * (_len + 4) * 10) / (_bitrate)))
  68
  69 #define CCK_ACK_DURATION(_bitrate, _short)                      \
  70         (CCK_DURATION((_bitrate > 10 ? 20 : 10), false, 60) +   \
  71          CCK_DURATION(_bitrate, _short, AVG_PKT_SIZE))
  72
  73 #define CCK_DURATION_LIST(_short)                       \
  74         CCK_ACK_DURATION(10, _short),                   \
  75         CCK_ACK_DURATION(20, _short),                   \
  76         CCK_ACK_DURATION(55, _short),                   \
  77         CCK_ACK_DURATION(110, _short)
  78
  79 #define CCK_GROUP                                               \
  80         [MINSTREL_MAX_STREAMS * MINSTREL_STREAM_GROUPS] = {     \
  81                 .streams = 0,                                   \
  82                 .duration = {                                   \
  83                         CCK_DURATION_LIST(false),               \
  84                         CCK_DURATION_LIST(true)                 \
  85                 }                                               \
  86         }
  87
  88 /*
  89  * To enable sufficiently targeted rate sampling, MCS rates are divided into
  90  * groups, based on the number of streams and flags (HT40, SGI) that they
  91  * use.
  92  *
  93  * Sortorder has to be fixed for GROUP_IDX macro to be applicable:
  94  * HT40 -> SGI -> #streams
  95  */
  96 const struct mcs_group minstrel_mcs_groups[] = {
  97         MCS_GROUP(1, 0, 0),
  98         MCS_GROUP(2, 0, 0),
  99 #if MINSTREL_MAX_STREAMS >= 3
 100         MCS_GROUP(3, 0, 0),
 101 #endif
 102
 103         MCS_GROUP(1, 1, 0),
 104         MCS_GROUP(2, 1, 0),
 105 #if MINSTREL_MAX_STREAMS >= 3
 106         MCS_GROUP(3, 1, 0),
 107 #endif
 108
 109         MCS_GROUP(1, 0, 1),
 110         MCS_GROUP(2, 0, 1),
 111 #if MINSTREL_MAX_STREAMS >= 3
 112         MCS_GROUP(3, 0, 1),
 113 #endif
 114
 115         MCS_GROUP(1, 1, 1),
 116         MCS_GROUP(2, 1, 1),
 117 #if MINSTREL_MAX_STREAMS >= 3
 118         MCS_GROUP(3, 1, 1),
 119 #endif
 120
 121         /* must be last */
 122         CCK_GROUP
 123 };
 124
 125 #define MINSTREL_CCK_GROUP      (ARRAY_SIZE(minstrel_mcs_groups) - 1)
 126
 127 static u8 sample_table[SAMPLE_COLUMNS][MCS_GROUP_RATES] __read_mostly;
 128
 129 static void
 130 minstrel_ht_update_rates(struct minstrel_priv *mp, struct minstrel_ht_sta *mi);
 131
 132 /*
 133  * Look up an MCS group index based on mac80211 rate information
 134  */
 135 static int
 136 minstrel_ht_get_group_idx(struct ieee80211_tx_rate *rate)
 137 {
 138         return GROUP_IDX((rate->idx / 8) + 1,
 139                          !!(rate->flags & IEEE80211_TX_RC_SHORT_GI),
 140                          !!(rate->flags & IEEE80211_TX_RC_40_MHZ_WIDTH));
 141 }
 142
 143 static struct minstrel_rate_stats *
 144 minstrel_ht_get_stats(struct minstrel_priv *mp, struct minstrel_ht_sta *mi,
 145                       struct ieee80211_tx_rate *rate)
 146 {
 147         int group, idx;
 148
 149         if (rate->flags & IEEE80211_TX_RC_MCS) {
 150                 group = minstrel_ht_get_group_idx(rate);
 151                 idx = rate->idx % 8;
 152         } else {
 153                 group = MINSTREL_CCK_GROUP;
 154
 155                 for (idx = 0; idx < ARRAY_SIZE(mp->cck_rates); idx++)
 156                         if (rate->idx == mp->cck_rates[idx])
 157                                 break;
 158
 159                 /* short preamble */
 160                 if (!(mi->groups[group].supported & BIT(idx)))
 161                         idx += 4;
 162         }
 163         return &mi->groups[group].rates[idx];
 164 }
 165
 166 static inline struct minstrel_rate_stats *
 167 minstrel_get_ratestats(struct minstrel_ht_sta *mi, int index)
 168 {
 169         return &mi->groups[index / MCS_GROUP_RATES].rates[index % MCS_GROUP_RATES];
 170 }
 171
 172
 173 /*
 174  * Recalculate success probabilities and counters for a rate using EWMA
 175  */
 176 static void
 177 minstrel_calc_rate_ewma(struct minstrel_rate_stats *mr)
 178 {
 179         if (unlikely(mr->attempts > 0)) {
 180                 mr->sample_skipped = 0;
 181                 mr->cur_prob = MINSTREL_FRAC(mr->success, mr->attempts);
 182                 if (!mr->att_hist)
 183                         mr->probability = mr->cur_prob;
 184                 else
 185                         mr->probability = minstrel_ewma(mr->probability,
 186                                 mr->cur_prob, EWMA_LEVEL);
 187                 mr->att_hist += mr->attempts;
 188                 mr->succ_hist += mr->success;
 189         } else {
 190                 mr->sample_skipped++;
 191         }
 192         mr->last_success = mr->success;
 193         mr->last_attempts = mr->attempts;
 194         mr->success = 0;
 195         mr->attempts = 0;
 196 }
 197
 198 /*
 199  * Calculate throughput based on the average A-MPDU length, taking into account
 200  * the expected number of retransmissions and their expected length
 201  */
 202 static void
 203 minstrel_ht_calc_tp(struct minstrel_ht_sta *mi, int group, int rate)
 204 {
 205         struct minstrel_rate_stats *mr;
 206         unsigned int nsecs = 0;
 207         unsigned int tp;
 208         unsigned int prob;
 209
 210         mr = &mi->groups[group].rates[rate];
 211         prob = mr->probability;
 212
 213         if (prob < MINSTREL_FRAC(1, 10)) {
 214                 mr->cur_tp = 0;
 215                 return;
 216         }
 217
 218         /*
 219          * For the throughput calculation, limit the probability value to 90% to
 220          * account for collision related packet error rate fluctuation
 221          */
 222         if (prob > MINSTREL_FRAC(9, 10))
 223                 prob = MINSTREL_FRAC(9, 10);
 224
 225         if (group != MINSTREL_CCK_GROUP)
 226                 nsecs = 1000 * mi->overhead / MINSTREL_TRUNC(mi->avg_ampdu_len);
 227
 228         nsecs += minstrel_mcs_groups[group].duration[rate];
 229
 230         /* prob is scaled - see MINSTREL_FRAC above */
 231         tp = 1000000 * ((prob * 1000) / nsecs);
 232         mr->cur_tp = MINSTREL_TRUNC(tp);
 233 }
 234
 235 /*
 236  * Update rate statistics and select new primary rates
 237  *
 238  * Rules for rate selection:
 239  *  - max_prob_rate must use only one stream, as a tradeoff between delivery
 240  *    probability and throughput during strong fluctuations
 241  *  - as long as the max prob rate has a probability of more than 3/4, pick
 242  *    higher throughput rates, even if the probablity is a bit lower
 243  */
 244 static void
 245 minstrel_ht_update_stats(struct minstrel_priv *mp, struct minstrel_ht_sta *mi)
 246 {
 247         struct minstrel_mcs_group_data *mg;
 248         struct minstrel_rate_stats *mr;
 249         int cur_prob, cur_prob_tp, cur_tp, cur_tp2;
 250         int group, i, index;
 251         bool mi_rates_valid = false;
 252
 253         if (mi->ampdu_packets > 0) {
 254                 mi->avg_ampdu_len = minstrel_ewma(mi->avg_ampdu_len,
 255                         MINSTREL_FRAC(mi->ampdu_len, mi->ampdu_packets), EWMA_LEVEL);
 256                 mi->ampdu_len = 0;
 257                 mi->ampdu_packets = 0;
 258         }
 259
 260         mi->sample_slow = 0;
 261         mi->sample_count = 0;
 262
 263         for (group = 0; group < ARRAY_SIZE(minstrel_mcs_groups); group++) {
 264                 bool mg_rates_valid = false;
 265
 266                 cur_prob = 0;
 267                 cur_prob_tp = 0;
 268                 cur_tp = 0;
 269                 cur_tp2 = 0;
 270
 271                 mg = &mi->groups[group];
 272                 if (!mg->supported)
 273                         continue;
 274
 275                 mi->sample_count++;
 276
 277                 for (i = 0; i < MCS_GROUP_RATES; i++) {
 278                         if (!(mg->supported & BIT(i)))
 279                                 continue;
 280
 281                         index = MCS_GROUP_RATES * group + i;
 282
 283                         /* initialize rates selections starting indexes */
 284                         if (!mg_rates_valid) {
 285                                 mg->max_tp_rate = mg->max_tp_rate2 =
 286                                         mg->max_prob_rate = i;
 287                                 if (!mi_rates_valid) {
 288                                         mi->max_tp_rate = mi->max_tp_rate2 =
 289                                                 mi->max_prob_rate = index;
 290                                         mi_rates_valid = true;
 291                                 }
 292                                 mg_rates_valid = true;
 293                         }
 294
 295                         mr = &mg->rates[i];
 296                         mr->retry_updated = false;
 297                         minstrel_calc_rate_ewma(mr);
 298                         minstrel_ht_calc_tp(mi, group, i);
 299
 300                         if (!mr->cur_tp)
 301                                 continue;
 302
 303                         if ((mr->cur_tp > cur_prob_tp && mr->probability >
 304                              MINSTREL_FRAC(3, 4)) || mr->probability > cur_prob) {
 305                                 mg->max_prob_rate = index;
 306                                 cur_prob = mr->probability;
 307                                 cur_prob_tp = mr->cur_tp;
 308                         }
 309
 310                         if (mr->cur_tp > cur_tp) {
 311                                 swap(index, mg->max_tp_rate);
 312                                 cur_tp = mr->cur_tp;
 313                                 mr = minstrel_get_ratestats(mi, index);
 314                         }
 315
 316                         if (index >= mg->max_tp_rate)
 317                                 continue;
 318
 319                         if (mr->cur_tp > cur_tp2) {
 320                                 mg->max_tp_rate2 = index;
 321                                 cur_tp2 = mr->cur_tp;
 322                         }
 323                 }
 324         }
 325
 326         /* try to sample all available rates during each interval */
 327         mi->sample_count *= 8;
 328
 329         cur_prob = 0;
 330         cur_prob_tp = 0;
 331         cur_tp = 0;
 332         cur_tp2 = 0;
 333         for (group = 0; group < ARRAY_SIZE(minstrel_mcs_groups); group++) {
 334                 mg = &mi->groups[group];
 335                 if (!mg->supported)
 336                         continue;
 337
 338                 mr = minstrel_get_ratestats(mi, mg->max_tp_rate);
 339                 if (cur_tp < mr->cur_tp) {
 340                         mi->max_tp_rate2 = mi->max_tp_rate;
 341                         cur_tp2 = cur_tp;
 342                         mi->max_tp_rate = mg->max_tp_rate;
 343                         cur_tp = mr->cur_tp;
 344                         mi->max_prob_streams = minstrel_mcs_groups[group].streams - 1;
 345                 }
 346
 347                 mr = minstrel_get_ratestats(mi, mg->max_tp_rate2);
 348                 if (cur_tp2 < mr->cur_tp) {
 349                         mi->max_tp_rate2 = mg->max_tp_rate2;
 350                         cur_tp2 = mr->cur_tp;
 351                 }
 352         }
 353
 354         if (mi->max_prob_streams < 1)
 355                 mi->max_prob_streams = 1;
 356
 357         for (group = 0; group < ARRAY_SIZE(minstrel_mcs_groups); group++) {
 358                 mg = &mi->groups[group];
 359                 if (!mg->supported)
 360                         continue;
 361                 mr = minstrel_get_ratestats(mi, mg->max_prob_rate);
 362                 if (cur_prob_tp < mr->cur_tp &&
 363                     minstrel_mcs_groups[group].streams <= mi->max_prob_streams) {
 364                         mi->max_prob_rate = mg->max_prob_rate;
 365                         cur_prob = mr->cur_prob;
 366                         cur_prob_tp = mr->cur_tp;
 367                 }
 368         }
 369
 370 #ifdef CONFIG_MAC80211_DEBUGFS
 371         /* use fixed index if set */
 372         if (mp->fixed_rate_idx != -1) {
 373                 mi->max_tp_rate = mp->fixed_rate_idx;
 374                 mi->max_tp_rate2 = mp->fixed_rate_idx;
 375                 mi->max_prob_rate = mp->fixed_rate_idx;
 376         }
 377 #endif
 378
 379         mi->stats_update = jiffies;
 380 }
 381
 382 static bool
 383 minstrel_ht_txstat_valid(struct minstrel_priv *mp, struct ieee80211_tx_rate *rate)
 384 {
 385         if (rate->idx < 0)
 386                 return false;
 387
 388         if (!rate->count)
 389                 return false;
 390
 391         if (rate->flags & IEEE80211_TX_RC_MCS)
 392                 return true;
 393
 394         return rate->idx == mp->cck_rates[0] ||
 395                rate->idx == mp->cck_rates[1] ||
 396                rate->idx == mp->cck_rates[2] ||
 397                rate->idx == mp->cck_rates[3];
 398 }
 399
 400 static void
 401 minstrel_next_sample_idx(struct minstrel_ht_sta *mi)
 402 {
 403         struct minstrel_mcs_group_data *mg;
 404
 405         for (;;) {
 406                 mi->sample_group++;
 407                 mi->sample_group %= ARRAY_SIZE(minstrel_mcs_groups);
 408                 mg = &mi->groups[mi->sample_group];
 409
 410                 if (!mg->supported)
 411                         continue;
 412
 413                 if (++mg->index >= MCS_GROUP_RATES) {
 414                         mg->index = 0;
 415                         if (++mg->column >= ARRAY_SIZE(sample_table))
 416                                 mg->column = 0;
 417                 }
 418                 break;
 419         }
 420 }
 421
 422 static void
 423 minstrel_downgrade_rate(struct minstrel_ht_sta *mi, unsigned int *idx,
 424                         bool primary)
 425 {
 426         int group, orig_group;
 427
 428         orig_group = group = *idx / MCS_GROUP_RATES;
 429         while (group > 0) {
 430                 group--;
 431
 432                 if (!mi->groups[group].supported)
 433                         continue;
 434
 435                 if (minstrel_mcs_groups[group].streams >
 436                     minstrel_mcs_groups[orig_group].streams)
 437                         continue;
 438
 439                 if (primary)
 440                         *idx = mi->groups[group].max_tp_rate;
 441                 else
 442                         *idx = mi->groups[group].max_tp_rate2;
 443                 break;
 444         }
 445 }
 446
 447 static void
 448 minstrel_aggr_check(struct ieee80211_sta *pubsta, struct sk_buff *skb)
 449 {
 450         struct ieee80211_hdr *hdr = (struct ieee80211_hdr *) skb->data;
 451         struct sta_info *sta = container_of(pubsta, struct sta_info, sta);
 452         u16 tid;
 453
 454         if (unlikely(!ieee80211_is_data_qos(hdr->frame_control)))
 455                 return;
 456
 457         if (unlikely(skb->protocol == cpu_to_be16(ETH_P_PAE)))
 458                 return;
 459
 460         tid = *ieee80211_get_qos_ctl(hdr) & IEEE80211_QOS_CTL_TID_MASK;
 461         if (likely(sta->ampdu_mlme.tid_tx[tid]))
 462                 return;
 463
 464         if (skb_get_queue_mapping(skb) == IEEE80211_AC_VO)
 465                 return;
 466
 467         ieee80211_start_tx_ba_session(pubsta, tid, 5000);
 468 }
 469
 470 static void
 471 minstrel_ht_tx_status(void *priv, struct ieee80211_supported_band *sband,
 472                       struct ieee80211_sta *sta, void *priv_sta,
 473                       struct sk_buff *skb)
 474 {
 475         struct minstrel_ht_sta_priv *msp = priv_sta;
 476         struct minstrel_ht_sta *mi = &msp->ht;
 477         struct ieee80211_tx_info *info = IEEE80211_SKB_CB(skb);
 478         struct ieee80211_tx_rate *ar = info->status.rates;
 479         struct minstrel_rate_stats *rate, *rate2;
 480         struct minstrel_priv *mp = priv;
 481         bool last, update = false;
 482         int i;
 483
 484         if (!msp->is_ht)
 485                 return mac80211_minstrel.tx_status(priv, sband, sta, &msp->legacy, skb);
 486
 487         /* This packet was aggregated but doesn't carry status info */
 488         if ((info->flags & IEEE80211_TX_CTL_AMPDU) &&
 489             !(info->flags & IEEE80211_TX_STAT_AMPDU))
 490                 return;
 491
 492         if (!(info->flags & IEEE80211_TX_STAT_AMPDU)) {
 493                 info->status.ampdu_ack_len =
 494                         (info->flags & IEEE80211_TX_STAT_ACK ? 1 : 0);
 495                 info->status.ampdu_len = 1;
 496         }
 497
 498         mi->ampdu_packets++;
 499         mi->ampdu_len += info->status.ampdu_len;
 500
 501         if (!mi->sample_wait && !mi->sample_tries && mi->sample_count > 0) {
 502                 mi->sample_wait = 16 + 2 * MINSTREL_TRUNC(mi->avg_ampdu_len);
 503                 mi->sample_tries = 1;
 504                 mi->sample_count--;
 505         }
 506
 507         if (info->flags & IEEE80211_TX_CTL_RATE_CTRL_PROBE)
 508                 mi->sample_packets += info->status.ampdu_len;
 509
 510         last = !minstrel_ht_txstat_valid(mp, &ar[0]);
 511         for (i = 0; !last; i++) {
 512                 last = (i == IEEE80211_TX_MAX_RATES - 1) ||
 513                        !minstrel_ht_txstat_valid(mp, &ar[i + 1]);
 514
 515                 rate = minstrel_ht_get_stats(mp, mi, &ar[i]);
 516
 517                 if (last)
 518                         rate->success += info->status.ampdu_ack_len;
 519
 520                 rate->attempts += ar[i].count * info->status.ampdu_len;
 521         }
 522
 523         /*
 524          * check for sudden death of spatial multiplexing,
 525          * downgrade to a lower number of streams if necessary.
 526          */
 527         rate = minstrel_get_ratestats(mi, mi->max_tp_rate);
 528         if (rate->attempts > 30 &&
 529             MINSTREL_FRAC(rate->success, rate->attempts) <
 530             MINSTREL_FRAC(20, 100)) {
 531                 minstrel_downgrade_rate(mi, &mi->max_tp_rate, true);
 532                 update = true;
 533         }
 534
 535         rate2 = minstrel_get_ratestats(mi, mi->max_tp_rate2);
 536         if (rate2->attempts > 30 &&
 537             MINSTREL_FRAC(rate2->success, rate2->attempts) <
 538             MINSTREL_FRAC(20, 100)) {
 539                 minstrel_downgrade_rate(mi, &mi->max_tp_rate2, false);
 540                 update = true;
 541         }
 542
 543         if (time_after(jiffies, mi->stats_update + (mp->update_interval / 2 * HZ) / 1000)) {
 544                 update = true;
 545                 minstrel_ht_update_stats(mp, mi);
 546                 if (!(info->flags & IEEE80211_TX_CTL_AMPDU) &&
 547                     mi->max_prob_rate / MCS_GROUP_RATES != MINSTREL_CCK_GROUP)
 548                         minstrel_aggr_check(sta, skb);
 549         }
 550
 551         if (update)
 552                 minstrel_ht_update_rates(mp, mi);
 553 }
 554
 555 static void
 556 minstrel_calc_retransmit(struct minstrel_priv *mp, struct minstrel_ht_sta *mi,
 557                          int index)
 558 {
 559         struct minstrel_rate_stats *mr;
 560         const struct mcs_group *group;
 561         unsigned int tx_time, tx_time_rtscts, tx_time_data;
 562         unsigned int cw = mp->cw_min;
 563         unsigned int ctime = 0;
 564         unsigned int t_slot = 9; /* FIXME */
 565         unsigned int ampdu_len = MINSTREL_TRUNC(mi->avg_ampdu_len);
 566         unsigned int overhead = 0, overhead_rtscts = 0;
 567
 568         mr = minstrel_get_ratestats(mi, index);
 569         if (mr->probability < MINSTREL_FRAC(1, 10)) {
 570                 mr->retry_count = 1;
 571                 mr->retry_count_rtscts = 1;
 572                 return;
 573         }
 574
 575         mr->retry_count = 2;
 576         mr->retry_count_rtscts = 2;
 577         mr->retry_updated = true;
 578
 579         group = &minstrel_mcs_groups[index / MCS_GROUP_RATES];
 580         tx_time_data = group->duration[index % MCS_GROUP_RATES] * ampdu_len / 1000;
 581
 582         /* Contention time for first 2 tries */
 583         ctime = (t_slot * cw) >> 1;
 584         cw = min((cw << 1) | 1, mp->cw_max);
 585         ctime += (t_slot * cw) >> 1;
 586         cw = min((cw << 1) | 1, mp->cw_max);
 587
 588         if (index / MCS_GROUP_RATES != MINSTREL_CCK_GROUP) {
 589                 overhead = mi->overhead;
 590                 overhead_rtscts = mi->overhead_rtscts;
 591         }
 592
 593         /* Total TX time for data and Contention after first 2 tries */
 594         tx_time = ctime + 2 * (overhead + tx_time_data);
 595         tx_time_rtscts = ctime + 2 * (overhead_rtscts + tx_time_data);
 596
 597         /* See how many more tries we can fit inside segment size */
 598         do {
 599                 /* Contention time for this try */
 600                 ctime = (t_slot * cw) >> 1;
 601                 cw = min((cw << 1) | 1, mp->cw_max);
 602
 603                 /* Total TX time after this try */
 604                 tx_time += ctime + overhead + tx_time_data;
 605                 tx_time_rtscts += ctime + overhead_rtscts + tx_time_data;
 606
 607                 if (tx_time_rtscts < mp->segment_size)
 608                         mr->retry_count_rtscts++;
 609         } while ((tx_time < mp->segment_size) &&
 610                  (++mr->retry_count < mp->max_retry));
 611 }
 612
 613
 614 static void
 615 minstrel_ht_set_rate(struct minstrel_priv *mp, struct minstrel_ht_sta *mi,
 616                      struct ieee80211_sta_rates *ratetbl, int offset, int index)
 617 {
 618         const struct mcs_group *group = &minstrel_mcs_groups[index / MCS_GROUP_RATES];
 619         struct minstrel_rate_stats *mr;
 620         u8 idx;
 621         u16 flags;
 622
 623         mr = minstrel_get_ratestats(mi, index);
 624         if (!mr->retry_updated)
 625                 minstrel_calc_retransmit(mp, mi, index);
 626
 627         if (mr->probability < MINSTREL_FRAC(20, 100) || !mr->retry_count) {
 628                 ratetbl->rate[offset].count = 2;
 629                 ratetbl->rate[offset].count_rts = 2;
 630                 ratetbl->rate[offset].count_cts = 2;
 631         } else {
 632                 ratetbl->rate[offset].count = mr->retry_count;
 633                 ratetbl->rate[offset].count_cts = mr->retry_count;
 634                 ratetbl->rate[offset].count_rts = mr->retry_count_rtscts;
 635         }
 636
 637         if (index / MCS_GROUP_RATES == MINSTREL_CCK_GROUP) {
 638                 idx = mp->cck_rates[index % ARRAY_SIZE(mp->cck_rates)];
 639                 flags = 0;
 640         } else {
 641                 idx = index % MCS_GROUP_RATES + (group->streams - 1) * 8;
 642                 flags = IEEE80211_TX_RC_MCS | group->flags;
 643         }
 644
 645         if (offset > 0) {
 646                 ratetbl->rate[offset].count = ratetbl->rate[offset].count_rts;
 647                 flags |= IEEE80211_TX_RC_USE_RTS_CTS;
 648         }
 649
 650         ratetbl->rate[offset].idx = idx;
 651         ratetbl->rate[offset].flags = flags;
 652 }
 653
 654 static void
 655 minstrel_ht_update_rates(struct minstrel_priv *mp, struct minstrel_ht_sta *mi)
 656 {
 657         struct ieee80211_sta_rates *rates;
 658         int i = 0;
 659
 660         rates = kzalloc(sizeof(*rates), GFP_ATOMIC);
 661         if (!rates)
 662                 return;
 663
 664         /* Start with max_tp_rate */
 665         minstrel_ht_set_rate(mp, mi, rates, i++, mi->max_tp_rate);
 666
 667         if (mp->hw->max_rates >= 3) {
 668                 /* At least 3 tx rates supported, use max_tp_rate2 next */
 669                 minstrel_ht_set_rate(mp, mi, rates, i++, mi->max_tp_rate2);
 670         }
 671
 672         if (mp->hw->max_rates >= 2) {
 673                 /*
 674                  * At least 2 tx rates supported, use max_prob_rate next */
 675                 minstrel_ht_set_rate(mp, mi, rates, i++, mi->max_prob_rate);
 676         }
 677
 678         rates->rate[i].idx = -1;
 679         rate_control_set_rates(mp->hw, mi->sta, rates);
 680 }
 681
 682 static inline int
 683 minstrel_get_duration(int index)
 684 {
 685         const struct mcs_group *group = &minstrel_mcs_groups[index / MCS_GROUP_RATES];
 686         return group->duration[index % MCS_GROUP_RATES];
 687 }
 688
 689 static int
 690 minstrel_get_sample_rate(struct minstrel_priv *mp, struct minstrel_ht_sta *mi)
 691 {
 692         struct minstrel_rate_stats *mr;
 693         struct minstrel_mcs_group_data *mg;
 694         unsigned int sample_dur, sample_group;
 695         int sample_idx = 0;
 696
 697         if (mi->sample_wait > 0) {
 698                 mi->sample_wait--;
 699                 return -1;
 700         }
 701
 702         if (!mi->sample_tries)
 703                 return -1;
 704
 705         sample_group = mi->sample_group;
 706         mg = &mi->groups[sample_group];
 707         sample_idx = sample_table[mg->column][mg->index];
 708         minstrel_next_sample_idx(mi);
 709
 710         if (!(mg->supported & BIT(sample_idx)))
 711                 return -1;
 712
 713         mr = &mg->rates[sample_idx];
 714         sample_idx += sample_group * MCS_GROUP_RATES;
 715
 716         /*
 717          * Sampling might add some overhead (RTS, no aggregation)
 718          * to the frame. Hence, don't use sampling for the currently
 719          * used rates.
 720          */
 721         if (sample_idx == mi->max_tp_rate ||
 722             sample_idx == mi->max_tp_rate2 ||
 723             sample_idx == mi->max_prob_rate)
 724                 return -1;
 725
 726         /*
 727          * Do not sample if the probability is already higher than 95%
 728          * to avoid wasting airtime.
 729          */
 730         if (mr->probability > MINSTREL_FRAC(95, 100))
 731                 return -1;
 732
 733         /*
 734          * Make sure that lower rates get sampled only occasionally,
 735          * if the link is working perfectly.
 736          */
 737         sample_dur = minstrel_get_duration(sample_idx);
 738         if (sample_dur >= minstrel_get_duration(mi->max_tp_rate2) &&
 739             (mi->max_prob_streams <
 740              minstrel_mcs_groups[sample_group].streams ||
 741              sample_dur >= minstrel_get_duration(mi->max_prob_rate))) {
 742                 if (mr->sample_skipped < 20)
 743                         return -1;
 744
 745                 if (mi->sample_slow++ > 2)
 746                         return -1;
 747         }
 748         mi->sample_tries--;
 749
 750         return sample_idx;
 751 }
 752
 753 static void
 754 minstrel_ht_check_cck_shortpreamble(struct minstrel_priv *mp,
 755                                     struct minstrel_ht_sta *mi, bool val)
 756 {
 757         u8 supported = mi->groups[MINSTREL_CCK_GROUP].supported;
 758
 759         if (!supported || !mi->cck_supported_short)
 760                 return;
 761
 762         if (supported & (mi->cck_supported_short << (val * 4)))
 763                 return;
 764
 765         supported ^= mi->cck_supported_short | (mi->cck_supported_short << 4);
 766         mi->groups[MINSTREL_CCK_GROUP].supported = supported;
 767 }
 768
 769 static void
 770 minstrel_ht_get_rate(void *priv, struct ieee80211_sta *sta, void *priv_sta,
 771                      struct ieee80211_tx_rate_control *txrc)
 772 {
 773         const struct mcs_group *sample_group;
 774         struct ieee80211_tx_info *info = IEEE80211_SKB_CB(txrc->skb);
 775         struct ieee80211_tx_rate *rate = &info->status.rates[0];
 776         struct minstrel_ht_sta_priv *msp = priv_sta;
 777         struct minstrel_ht_sta *mi = &msp->ht;
 778         struct minstrel_priv *mp = priv;
 779         int sample_idx;
 780
 781         if (rate_control_send_low(sta, priv_sta, txrc))
 782                 return;
 783
 784         if (!msp->is_ht)
 785                 return mac80211_minstrel.get_rate(priv, sta, &msp->legacy, txrc);
 786
 787         info->flags |= mi->tx_flags;
 788         minstrel_ht_check_cck_shortpreamble(mp, mi, txrc->short_preamble);
 789
 790 #ifdef CONFIG_MAC80211_DEBUGFS
 791         if (mp->fixed_rate_idx != -1)
 792                 return;
 793 #endif
 794
 795         /* Don't use EAPOL frames for sampling on non-mrr hw */
 796         if (mp->hw->max_rates == 1 &&
 797             (info->control.flags & IEEE80211_TX_CTRL_PORT_CTRL_PROTO))
 798                 sample_idx = -1;
 799         else
 800                 sample_idx = minstrel_get_sample_rate(mp, mi);
 801
 802         mi->total_packets++;
 803
 804         /* wraparound */
 805         if (mi->total_packets == ~0) {
 806                 mi->total_packets = 0;
 807                 mi->sample_packets = 0;
 808         }
 809
 810         if (sample_idx < 0)
 811                 return;
 812
 813         sample_group = &minstrel_mcs_groups[sample_idx / MCS_GROUP_RATES];
 814         info->flags |= IEEE80211_TX_CTL_RATE_CTRL_PROBE;
 815         rate->count = 1;
 816
 817         if (sample_idx / MCS_GROUP_RATES == MINSTREL_CCK_GROUP) {
 818                 int idx = sample_idx % ARRAY_SIZE(mp->cck_rates);
 819                 rate->idx = mp->cck_rates[idx];
 820                 rate->flags = 0;
 821                 return;
 822         }
 823
 824         rate->idx = sample_idx % MCS_GROUP_RATES +
 825                     (sample_group->streams - 1) * 8;
 826         rate->flags = IEEE80211_TX_RC_MCS | sample_group->flags;
 827 }
 828
 829 static void
 830 minstrel_ht_update_cck(struct minstrel_priv *mp, struct minstrel_ht_sta *mi,
 831                        struct ieee80211_supported_band *sband,
 832                        struct ieee80211_sta *sta)
 833 {
 834         int i;
 835
 836         if (sband->band != IEEE80211_BAND_2GHZ)
 837                 return;
 838
 839         if (!(mp->hw->flags & IEEE80211_HW_SUPPORTS_HT_CCK_RATES))
 840                 return;
 841
 842         mi->cck_supported = 0;
 843         mi->cck_supported_short = 0;
 844         for (i = 0; i < 4; i++) {
 845                 if (!rate_supported(sta, sband->band, mp->cck_rates[i]))
 846                         continue;
 847
 848                 mi->cck_supported |= BIT(i);
 849                 if (sband->bitrates[i].flags & IEEE80211_RATE_SHORT_PREAMBLE)
 850                         mi->cck_supported_short |= BIT(i);
 851         }
 852
 853         mi->groups[MINSTREL_CCK_GROUP].supported = mi->cck_supported;
 854 }
 855
 856 static void
 857 minstrel_ht_update_caps(void *priv, struct ieee80211_supported_band *sband,
 858                         struct cfg80211_chan_def *chandef,
 859                         struct ieee80211_sta *sta, void *priv_sta)
 860 {
 861         struct minstrel_priv *mp = priv;
 862         struct minstrel_ht_sta_priv *msp = priv_sta;
 863         struct minstrel_ht_sta *mi = &msp->ht;
 864         struct ieee80211_mcs_info *mcs = &sta->ht_cap.mcs;
 865         u16 sta_cap = sta->ht_cap.cap;
 866         int n_supported = 0;
 867         int ack_dur;
 868         int stbc;
 869         int i;
 870
 871         /* fall back to the old minstrel for legacy stations */
 872         if (!sta->ht_cap.ht_supported)
 873                 goto use_legacy;
 874
 875         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(minstrel_mcs_groups) !=
 876                 MINSTREL_MAX_STREAMS * MINSTREL_STREAM_GROUPS + 1);
 877
 878         msp->is_ht = true;
 879         memset(mi, 0, sizeof(*mi));
 880
 881         mi->sta = sta;
 882         mi->stats_update = jiffies;
 883
 884         ack_dur = ieee80211_frame_duration(sband->band, 10, 60, 1, 1, 0);
 885         mi->overhead = ieee80211_frame_duration(sband->band, 0, 60, 1, 1, 0);
 886         mi->overhead += ack_dur;
 887         mi->overhead_rtscts = mi->overhead + 2 * ack_dur;
 888
 889         mi->avg_ampdu_len = MINSTREL_FRAC(1, 1);
 890
 891         /* When using MRR, sample more on the first attempt, without delay */
 892         if (mp->has_mrr) {
 893                 mi->sample_count = 16;
 894                 mi->sample_wait = 0;
 895         } else {
 896                 mi->sample_count = 8;
 897                 mi->sample_wait = 8;
 898         }
 899         mi->sample_tries = 4;
 900
 901         stbc = (sta_cap & IEEE80211_HT_CAP_RX_STBC) >>
 902                 IEEE80211_HT_CAP_RX_STBC_SHIFT;
 903         mi->tx_flags |= stbc << IEEE80211_TX_CTL_STBC_SHIFT;
 904
 905         if (sta_cap & IEEE80211_HT_CAP_LDPC_CODING)
 906                 mi->tx_flags |= IEEE80211_TX_CTL_LDPC;
 907
 908         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(mi->groups); i++) {
 909                 mi->groups[i].supported = 0;
 910                 if (i == MINSTREL_CCK_GROUP) {
 911                         minstrel_ht_update_cck(mp, mi, sband, sta);
 912                         continue;
 913                 }
 914
 915                 if (minstrel_mcs_groups[i].flags & IEEE80211_TX_RC_SHORT_GI) {
 916                         if (minstrel_mcs_groups[i].flags & IEEE80211_TX_RC_40_MHZ_WIDTH) {
 917                                 if (!(sta_cap & IEEE80211_HT_CAP_SGI_40))
 918                                         continue;
 919                         } else {
 920                                 if (!(sta_cap & IEEE80211_HT_CAP_SGI_20))
 921                                         continue;
 922                         }
 923                 }
 924
 925                 if (minstrel_mcs_groups[i].flags & IEEE80211_TX_RC_40_MHZ_WIDTH &&
 926                     sta->bandwidth < IEEE80211_STA_RX_BW_40)
 927                         continue;
 928
 929                 /* Mark MCS > 7 as unsupported if STA is in static SMPS mode */
 930                 if (sta->smps_mode == IEEE80211_SMPS_STATIC &&
 931                     minstrel_mcs_groups[i].streams > 1)
 932                         continue;
 933
 934                 mi->groups[i].supported =
 935                         mcs->rx_mask[minstrel_mcs_groups[i].streams - 1];
 936
 937                 if (mi->groups[i].supported)
 938                         n_supported++;
 939         }
 940
 941         if (!n_supported)
 942                 goto use_legacy;
 943
 944         /* create an initial rate table with the lowest supported rates */
 945         minstrel_ht_update_stats(mp, mi);
 946         minstrel_ht_update_rates(mp, mi);
 947
 948         return;
 949
 950 use_legacy:
 951         msp->is_ht = false;
 952         memset(&msp->legacy, 0, sizeof(msp->legacy));
 953         msp->legacy.r = msp->ratelist;
 954         msp->legacy.sample_table = msp->sample_table;
 955         return mac80211_minstrel.rate_init(priv, sband, chandef, sta,
 956                                            &msp->legacy);
 957 }
 958
 959 static void
 960 minstrel_ht_rate_init(void *priv, struct ieee80211_supported_band *sband,
 961                       struct cfg80211_chan_def *chandef,
 962                       struct ieee80211_sta *sta, void *priv_sta)
 963 {
 964         minstrel_ht_update_caps(priv, sband, chandef, sta, priv_sta);
 965 }
 966
 967 static void
 968 minstrel_ht_rate_update(void *priv, struct ieee80211_supported_band *sband,
 969                         struct cfg80211_chan_def *chandef,
 970                         struct ieee80211_sta *sta, void *priv_sta,
 971                         u32 changed)
 972 {
 973         minstrel_ht_update_caps(priv, sband, chandef, sta, priv_sta);
 974 }
 975
 976 static void *
 977 minstrel_ht_alloc_sta(void *priv, struct ieee80211_sta *sta, gfp_t gfp)
 978 {
 979         struct ieee80211_supported_band *sband;
 980         struct minstrel_ht_sta_priv *msp;
 981         struct minstrel_priv *mp = priv;
 982         struct ieee80211_hw *hw = mp->hw;
 983         int max_rates = 0;
 984         int i;
 985
 986         for (i = 0; i < IEEE80211_NUM_BANDS; i++) {
 987                 sband = hw->wiphy->bands[i];
 988                 if (sband && sband->n_bitrates > max_rates)
 989                         max_rates = sband->n_bitrates;
 990         }
 991
 992         msp = kzalloc(sizeof(*msp), gfp);
 993         if (!msp)
 994                 return NULL;
 995
 996         msp->ratelist = kzalloc(sizeof(struct minstrel_rate) * max_rates, gfp);
 997         if (!msp->ratelist)
 998                 goto error;
 999
1000         msp->sample_table = kmalloc(SAMPLE_COLUMNS * max_rates, gfp);
1001         if (!msp->sample_table)
1002                 goto error1;
1003
1004         return msp;
1005
1006 error1:
1007         kfree(msp->ratelist);
1008 error:
1009         kfree(msp);
1010         return NULL;
1011 }
1012
1013 static void
1014 minstrel_ht_free_sta(void *priv, struct ieee80211_sta *sta, void *priv_sta)
1015 {
1016         struct minstrel_ht_sta_priv *msp = priv_sta;
1017
1018         kfree(msp->sample_table);
1019         kfree(msp->ratelist);
1020         kfree(msp);
1021 }
1022
1023 static void *
1024 minstrel_ht_alloc(struct ieee80211_hw *hw, struct dentry *debugfsdir)
1025 {
1026         return mac80211_minstrel.alloc(hw, debugfsdir);
1027 }
1028
1029 static void
1030 minstrel_ht_free(void *priv)
1031 {
1032         mac80211_minstrel.free(priv);
1033 }
1034
1035 static u32 minstrel_ht_get_expected_throughput(void *priv_sta)
1036 {
1037         struct minstrel_ht_sta_priv *msp = priv_sta;
1038         struct minstrel_ht_sta *mi = &msp->ht;
1039         int i, j;
1040
1041         if (!msp->is_ht)
1042                 return mac80211_minstrel.get_expected_throughput(priv_sta);
1043
1044         i = mi->max_tp_rate / MCS_GROUP_RATES;
1045         j = mi->max_tp_rate % MCS_GROUP_RATES;
1046
1047         /* convert cur_tp from pkt per second in kbps */
1048         return mi->groups[i].rates[j].cur_tp * AVG_PKT_SIZE * 8 / 1024;
1049 }
1050
1051 static const struct rate_control_ops mac80211_minstrel_ht = {
1052         .name = "minstrel_ht",
1053         .tx_status = minstrel_ht_tx_status,
1054         .get_rate = minstrel_ht_get_rate,
1055         .rate_init = minstrel_ht_rate_init,
1056         .rate_update = minstrel_ht_rate_update,
1057         .alloc_sta = minstrel_ht_alloc_sta,
1058         .free_sta = minstrel_ht_free_sta,
1059         .alloc = minstrel_ht_alloc,
1060         .free = minstrel_ht_free,
1061 #ifdef CONFIG_MAC80211_DEBUGFS
1062         .add_sta_debugfs = minstrel_ht_add_sta_debugfs,
1063         .remove_sta_debugfs = minstrel_ht_remove_sta_debugfs,
1064 #endif
1065         .get_expected_throughput = minstrel_ht_get_expected_throughput,
1066 };
1067
1068
1069 static void __init init_sample_table(void)
1070 {
1071         int col, i, new_idx;
1072         u8 rnd[MCS_GROUP_RATES];
1073
1074         memset(sample_table, 0xff, sizeof(sample_table));
1075         for (col = 0; col < SAMPLE_COLUMNS; col++) {
1076                 prandom_bytes(rnd, sizeof(rnd));
1077                 for (i = 0; i < MCS_GROUP_RATES; i++) {
1078                         new_idx = (i + rnd[i]) % MCS_GROUP_RATES;
1079                         while (sample_table[col][new_idx] != 0xff)
1080                                 new_idx = (new_idx + 1) % MCS_GROUP_RATES;
1081
1082                         sample_table[col][new_idx] = i;
1083                 }
1084         }
1085 }
1086
1087 int __init
1088 rc80211_minstrel_ht_init(void)
1089 {
1090         init_sample_table();
1091         return ieee80211_rate_control_register(&mac80211_minstrel_ht);
1092 }
1093
1094 void
1095 rc80211_minstrel_ht_exit(void)
1096 {
1097         ieee80211_rate_control_unregister(&mac80211_minstrel_ht);
1098 }