Merge branch 'for_linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/jack/linux-fs
[pandora-kernel.git] / 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 / MCS_GROUP_RATES) + 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  * Find & sort topmost throughput rates
237  *
238  * If multiple rates provide equal throughput the sorting is based on their
239  * current success probability. Higher success probability is preferred among
240  * MCS groups, CCK rates do not provide aggregation and are therefore at last.
241  */
242 static void
243 minstrel_ht_sort_best_tp_rates(struct minstrel_ht_sta *mi, u8 index,
244                                u8 *tp_list)
245 {
246         int cur_group, cur_idx, cur_thr, cur_prob;
247         int tmp_group, tmp_idx, tmp_thr, tmp_prob;
248         int j = MAX_THR_RATES;
249
250         cur_group = index / MCS_GROUP_RATES;
251         cur_idx = index  % MCS_GROUP_RATES;
252         cur_thr = mi->groups[cur_group].rates[cur_idx].cur_tp;
253         cur_prob = mi->groups[cur_group].rates[cur_idx].probability;
254
255         tmp_group = tp_list[j - 1] / MCS_GROUP_RATES;
256         tmp_idx = tp_list[j - 1] % MCS_GROUP_RATES;
257         tmp_thr = mi->groups[tmp_group].rates[tmp_idx].cur_tp;
258         tmp_prob = mi->groups[tmp_group].rates[tmp_idx].probability;
259
260         while (j > 0 && (cur_thr > tmp_thr ||
261               (cur_thr == tmp_thr && cur_prob > tmp_prob))) {
262                 j--;
263                 tmp_group = tp_list[j - 1] / MCS_GROUP_RATES;
264                 tmp_idx = tp_list[j - 1] % MCS_GROUP_RATES;
265                 tmp_thr = mi->groups[tmp_group].rates[tmp_idx].cur_tp;
266                 tmp_prob = mi->groups[tmp_group].rates[tmp_idx].probability;
267         }
268
269         if (j < MAX_THR_RATES - 1) {
270                 memmove(&tp_list[j + 1], &tp_list[j], (sizeof(*tp_list) *
271                        (MAX_THR_RATES - (j + 1))));
272         }
273         if (j < MAX_THR_RATES)
274                 tp_list[j] = index;
275 }
276
277 /*
278  * Find and set the topmost probability rate per sta and per group
279  */
280 static void
281 minstrel_ht_set_best_prob_rate(struct minstrel_ht_sta *mi, u8 index)
282 {
283         struct minstrel_mcs_group_data *mg;
284         struct minstrel_rate_stats *mr;
285         int tmp_group, tmp_idx, tmp_tp, tmp_prob, max_tp_group;
286
287         mg = &mi->groups[index / MCS_GROUP_RATES];
288         mr = &mg->rates[index % MCS_GROUP_RATES];
289
290         tmp_group = mi->max_prob_rate / MCS_GROUP_RATES;
291         tmp_idx = mi->max_prob_rate % MCS_GROUP_RATES;
292         tmp_tp = mi->groups[tmp_group].rates[tmp_idx].cur_tp;
293         tmp_prob = mi->groups[tmp_group].rates[tmp_idx].probability;
294
295         /* if max_tp_rate[0] is from MCS_GROUP max_prob_rate get selected from
296          * MCS_GROUP as well as CCK_GROUP rates do not allow aggregation */
297         max_tp_group = mi->max_tp_rate[0] / MCS_GROUP_RATES;
298         if((index / MCS_GROUP_RATES == MINSTREL_CCK_GROUP) &&
299             (max_tp_group != MINSTREL_CCK_GROUP))
300                 return;
301
302         if (mr->probability > MINSTREL_FRAC(75, 100)) {
303                 if (mr->cur_tp > tmp_tp)
304                         mi->max_prob_rate = index;
305                 if (mr->cur_tp > mg->rates[mg->max_group_prob_rate].cur_tp)
306                         mg->max_group_prob_rate = index;
307         } else {
308                 if (mr->probability > tmp_prob)
309                         mi->max_prob_rate = index;
310                 if (mr->probability > mg->rates[mg->max_group_prob_rate].probability)
311                         mg->max_group_prob_rate = index;
312         }
313 }
314
315
316 /*
317  * Assign new rate set per sta and use CCK rates only if the fastest
318  * rate (max_tp_rate[0]) is from CCK group. This prohibits such sorted
319  * rate sets where MCS and CCK rates are mixed, because CCK rates can
320  * not use aggregation.
321  */
322 static void
323 minstrel_ht_assign_best_tp_rates(struct minstrel_ht_sta *mi,
324                                  u8 tmp_mcs_tp_rate[MAX_THR_RATES],
325                                  u8 tmp_cck_tp_rate[MAX_THR_RATES])
326 {
327         unsigned int tmp_group, tmp_idx, tmp_cck_tp, tmp_mcs_tp;
328         int i;
329
330         tmp_group = tmp_cck_tp_rate[0] / MCS_GROUP_RATES;
331         tmp_idx = tmp_cck_tp_rate[0] % MCS_GROUP_RATES;
332         tmp_cck_tp = mi->groups[tmp_group].rates[tmp_idx].cur_tp;
333
334         tmp_group = tmp_mcs_tp_rate[0] / MCS_GROUP_RATES;
335         tmp_idx = tmp_mcs_tp_rate[0] % MCS_GROUP_RATES;
336         tmp_mcs_tp = mi->groups[tmp_group].rates[tmp_idx].cur_tp;
337
338         if (tmp_cck_tp > tmp_mcs_tp) {
339                 for(i = 0; i < MAX_THR_RATES; i++) {
340                         minstrel_ht_sort_best_tp_rates(mi, tmp_cck_tp_rate[i],
341                                                        tmp_mcs_tp_rate);
342                 }
343         }
344
345 }
346
347 /*
348  * Try to increase robustness of max_prob rate by decrease number of
349  * streams if possible.
350  */
351 static inline void
352 minstrel_ht_prob_rate_reduce_streams(struct minstrel_ht_sta *mi)
353 {
354         struct minstrel_mcs_group_data *mg;
355         struct minstrel_rate_stats *mr;
356         int tmp_max_streams, group;
357         int tmp_tp = 0;
358
359         tmp_max_streams = minstrel_mcs_groups[mi->max_tp_rate[0] /
360                           MCS_GROUP_RATES].streams;
361         for (group = 0; group < ARRAY_SIZE(minstrel_mcs_groups); group++) {
362                 mg = &mi->groups[group];
363                 if (!mg->supported || group == MINSTREL_CCK_GROUP)
364                         continue;
365                 mr = minstrel_get_ratestats(mi, mg->max_group_prob_rate);
366                 if (tmp_tp < mr->cur_tp &&
367                    (minstrel_mcs_groups[group].streams < tmp_max_streams)) {
368                                 mi->max_prob_rate = mg->max_group_prob_rate;
369                                 tmp_tp = mr->cur_tp;
370                 }
371         }
372 }
373
374 /*
375  * Update rate statistics and select new primary rates
376  *
377  * Rules for rate selection:
378  *  - max_prob_rate must use only one stream, as a tradeoff between delivery
379  *    probability and throughput during strong fluctuations
380  *  - as long as the max prob rate has a probability of more than 75%, pick
381  *    higher throughput rates, even if the probablity is a bit lower
382  */
383 static void
384 minstrel_ht_update_stats(struct minstrel_priv *mp, struct minstrel_ht_sta *mi)
385 {
386         struct minstrel_mcs_group_data *mg;
387         struct minstrel_rate_stats *mr;
388         int group, i, j;
389         u8 tmp_mcs_tp_rate[MAX_THR_RATES], tmp_group_tp_rate[MAX_THR_RATES];
390         u8 tmp_cck_tp_rate[MAX_THR_RATES], index;
391
392         if (mi->ampdu_packets > 0) {
393                 mi->avg_ampdu_len = minstrel_ewma(mi->avg_ampdu_len,
394                         MINSTREL_FRAC(mi->ampdu_len, mi->ampdu_packets), EWMA_LEVEL);
395                 mi->ampdu_len = 0;
396                 mi->ampdu_packets = 0;
397         }
398
399         mi->sample_slow = 0;
400         mi->sample_count = 0;
401
402         /* Initialize global rate indexes */
403         for(j = 0; j < MAX_THR_RATES; j++){
404                 tmp_mcs_tp_rate[j] = 0;
405                 tmp_cck_tp_rate[j] = 0;
406         }
407
408         /* Find best rate sets within all MCS groups*/
409         for (group = 0; group < ARRAY_SIZE(minstrel_mcs_groups); group++) {
410
411                 mg = &mi->groups[group];
412                 if (!mg->supported)
413                         continue;
414
415                 mi->sample_count++;
416
417                 /* (re)Initialize group rate indexes */
418                 for(j = 0; j < MAX_THR_RATES; j++)
419                         tmp_group_tp_rate[j] = group;
420
421                 for (i = 0; i < MCS_GROUP_RATES; i++) {
422                         if (!(mg->supported & BIT(i)))
423                                 continue;
424
425                         index = MCS_GROUP_RATES * group + i;
426
427                         mr = &mg->rates[i];
428                         mr->retry_updated = false;
429                         minstrel_calc_rate_ewma(mr);
430                         minstrel_ht_calc_tp(mi, group, i);
431
432                         if (!mr->cur_tp)
433                                 continue;
434
435                         /* Find max throughput rate set */
436                         if (group != MINSTREL_CCK_GROUP) {
437                                 minstrel_ht_sort_best_tp_rates(mi, index,
438                                                                tmp_mcs_tp_rate);
439                         } else if (group == MINSTREL_CCK_GROUP) {
440                                 minstrel_ht_sort_best_tp_rates(mi, index,
441                                                                tmp_cck_tp_rate);
442                         }
443
444                         /* Find max throughput rate set within a group */
445                         minstrel_ht_sort_best_tp_rates(mi, index,
446                                                        tmp_group_tp_rate);
447
448                         /* Find max probability rate per group and global */
449                         minstrel_ht_set_best_prob_rate(mi, index);
450                 }
451
452                 memcpy(mg->max_group_tp_rate, tmp_group_tp_rate,
453                        sizeof(mg->max_group_tp_rate));
454         }
455
456         /* Assign new rate set per sta */
457         minstrel_ht_assign_best_tp_rates(mi, tmp_mcs_tp_rate, tmp_cck_tp_rate);
458         memcpy(mi->max_tp_rate, tmp_mcs_tp_rate, sizeof(mi->max_tp_rate));
459
460         /* Try to increase robustness of max_prob_rate*/
461         minstrel_ht_prob_rate_reduce_streams(mi);
462
463         /* try to sample all available rates during each interval */
464         mi->sample_count *= 8;
465
466 #ifdef CONFIG_MAC80211_DEBUGFS
467         /* use fixed index if set */
468         if (mp->fixed_rate_idx != -1) {
469                 for (i = 0; i < 4; i++)
470                         mi->max_tp_rate[i] = mp->fixed_rate_idx;
471                 mi->max_prob_rate = mp->fixed_rate_idx;
472         }
473 #endif
474
475         /* Reset update timer */
476         mi->stats_update = jiffies;
477 }
478
479 static bool
480 minstrel_ht_txstat_valid(struct minstrel_priv *mp, struct ieee80211_tx_rate *rate)
481 {
482         if (rate->idx < 0)
483                 return false;
484
485         if (!rate->count)
486                 return false;
487
488         if (rate->flags & IEEE80211_TX_RC_MCS)
489                 return true;
490
491         return rate->idx == mp->cck_rates[0] ||
492                rate->idx == mp->cck_rates[1] ||
493                rate->idx == mp->cck_rates[2] ||
494                rate->idx == mp->cck_rates[3];
495 }
496
497 static void
498 minstrel_next_sample_idx(struct minstrel_ht_sta *mi)
499 {
500         struct minstrel_mcs_group_data *mg;
501
502         for (;;) {
503                 mi->sample_group++;
504                 mi->sample_group %= ARRAY_SIZE(minstrel_mcs_groups);
505                 mg = &mi->groups[mi->sample_group];
506
507                 if (!mg->supported)
508                         continue;
509
510                 if (++mg->index >= MCS_GROUP_RATES) {
511                         mg->index = 0;
512                         if (++mg->column >= ARRAY_SIZE(sample_table))
513                                 mg->column = 0;
514                 }
515                 break;
516         }
517 }
518
519 static void
520 minstrel_downgrade_rate(struct minstrel_ht_sta *mi, u8 *idx, bool primary)
521 {
522         int group, orig_group;
523
524         orig_group = group = *idx / MCS_GROUP_RATES;
525         while (group > 0) {
526                 group--;
527
528                 if (!mi->groups[group].supported)
529                         continue;
530
531                 if (minstrel_mcs_groups[group].streams >
532                     minstrel_mcs_groups[orig_group].streams)
533                         continue;
534
535                 if (primary)
536                         *idx = mi->groups[group].max_group_tp_rate[0];
537                 else
538                         *idx = mi->groups[group].max_group_tp_rate[1];
539                 break;
540         }
541 }
542
543 static void
544 minstrel_aggr_check(struct ieee80211_sta *pubsta, struct sk_buff *skb)
545 {
546         struct ieee80211_hdr *hdr = (struct ieee80211_hdr *) skb->data;
547         struct sta_info *sta = container_of(pubsta, struct sta_info, sta);
548         u16 tid;
549
550         if (unlikely(!ieee80211_is_data_qos(hdr->frame_control)))
551                 return;
552
553         if (unlikely(skb->protocol == cpu_to_be16(ETH_P_PAE)))
554                 return;
555
556         tid = *ieee80211_get_qos_ctl(hdr) & IEEE80211_QOS_CTL_TID_MASK;
557         if (likely(sta->ampdu_mlme.tid_tx[tid]))
558                 return;
559
560         if (skb_get_queue_mapping(skb) == IEEE80211_AC_VO)
561                 return;
562
563         ieee80211_start_tx_ba_session(pubsta, tid, 5000);
564 }
565
566 static void
567 minstrel_ht_tx_status(void *priv, struct ieee80211_supported_band *sband,
568                       struct ieee80211_sta *sta, void *priv_sta,
569                       struct sk_buff *skb)
570 {
571         struct minstrel_ht_sta_priv *msp = priv_sta;
572         struct minstrel_ht_sta *mi = &msp->ht;
573         struct ieee80211_tx_info *info = IEEE80211_SKB_CB(skb);
574         struct ieee80211_tx_rate *ar = info->status.rates;
575         struct minstrel_rate_stats *rate, *rate2;
576         struct minstrel_priv *mp = priv;
577         bool last, update = false;
578         int i;
579
580         if (!msp->is_ht)
581                 return mac80211_minstrel.tx_status(priv, sband, sta, &msp->legacy, skb);
582
583         /* This packet was aggregated but doesn't carry status info */
584         if ((info->flags & IEEE80211_TX_CTL_AMPDU) &&
585             !(info->flags & IEEE80211_TX_STAT_AMPDU))
586                 return;
587
588         if (!(info->flags & IEEE80211_TX_STAT_AMPDU)) {
589                 info->status.ampdu_ack_len =
590                         (info->flags & IEEE80211_TX_STAT_ACK ? 1 : 0);
591                 info->status.ampdu_len = 1;
592         }
593
594         mi->ampdu_packets++;
595         mi->ampdu_len += info->status.ampdu_len;
596
597         if (!mi->sample_wait && !mi->sample_tries && mi->sample_count > 0) {
598                 mi->sample_wait = 16 + 2 * MINSTREL_TRUNC(mi->avg_ampdu_len);
599                 mi->sample_tries = 1;
600                 mi->sample_count--;
601         }
602
603         if (info->flags & IEEE80211_TX_CTL_RATE_CTRL_PROBE)
604                 mi->sample_packets += info->status.ampdu_len;
605
606         last = !minstrel_ht_txstat_valid(mp, &ar[0]);
607         for (i = 0; !last; i++) {
608                 last = (i == IEEE80211_TX_MAX_RATES - 1) ||
609                        !minstrel_ht_txstat_valid(mp, &ar[i + 1]);
610
611                 rate = minstrel_ht_get_stats(mp, mi, &ar[i]);
612
613                 if (last)
614                         rate->success += info->status.ampdu_ack_len;
615
616                 rate->attempts += ar[i].count * info->status.ampdu_len;
617         }
618
619         /*
620          * check for sudden death of spatial multiplexing,
621          * downgrade to a lower number of streams if necessary.
622          */
623         rate = minstrel_get_ratestats(mi, mi->max_tp_rate[0]);
624         if (rate->attempts > 30 &&
625             MINSTREL_FRAC(rate->success, rate->attempts) <
626             MINSTREL_FRAC(20, 100)) {
627                 minstrel_downgrade_rate(mi, &mi->max_tp_rate[0], true);
628                 update = true;
629         }
630
631         rate2 = minstrel_get_ratestats(mi, mi->max_tp_rate[1]);
632         if (rate2->attempts > 30 &&
633             MINSTREL_FRAC(rate2->success, rate2->attempts) <
634             MINSTREL_FRAC(20, 100)) {
635                 minstrel_downgrade_rate(mi, &mi->max_tp_rate[1], false);
636                 update = true;
637         }
638
639         if (time_after(jiffies, mi->stats_update + (mp->update_interval / 2 * HZ) / 1000)) {
640                 update = true;
641                 minstrel_ht_update_stats(mp, mi);
642                 if (!(info->flags & IEEE80211_TX_CTL_AMPDU) &&
643                     mi->max_prob_rate / MCS_GROUP_RATES != MINSTREL_CCK_GROUP)
644                         minstrel_aggr_check(sta, skb);
645         }
646
647         if (update)
648                 minstrel_ht_update_rates(mp, mi);
649 }
650
651 static void
652 minstrel_calc_retransmit(struct minstrel_priv *mp, struct minstrel_ht_sta *mi,
653                          int index)
654 {
655         struct minstrel_rate_stats *mr;
656         const struct mcs_group *group;
657         unsigned int tx_time, tx_time_rtscts, tx_time_data;
658         unsigned int cw = mp->cw_min;
659         unsigned int ctime = 0;
660         unsigned int t_slot = 9; /* FIXME */
661         unsigned int ampdu_len = MINSTREL_TRUNC(mi->avg_ampdu_len);
662         unsigned int overhead = 0, overhead_rtscts = 0;
663
664         mr = minstrel_get_ratestats(mi, index);
665         if (mr->probability < MINSTREL_FRAC(1, 10)) {
666                 mr->retry_count = 1;
667                 mr->retry_count_rtscts = 1;
668                 return;
669         }
670
671         mr->retry_count = 2;
672         mr->retry_count_rtscts = 2;
673         mr->retry_updated = true;
674
675         group = &minstrel_mcs_groups[index / MCS_GROUP_RATES];
676         tx_time_data = group->duration[index % MCS_GROUP_RATES] * ampdu_len / 1000;
677
678         /* Contention time for first 2 tries */
679         ctime = (t_slot * cw) >> 1;
680         cw = min((cw << 1) | 1, mp->cw_max);
681         ctime += (t_slot * cw) >> 1;
682         cw = min((cw << 1) | 1, mp->cw_max);
683
684         if (index / MCS_GROUP_RATES != MINSTREL_CCK_GROUP) {
685                 overhead = mi->overhead;
686                 overhead_rtscts = mi->overhead_rtscts;
687         }
688
689         /* Total TX time for data and Contention after first 2 tries */
690         tx_time = ctime + 2 * (overhead + tx_time_data);
691         tx_time_rtscts = ctime + 2 * (overhead_rtscts + tx_time_data);
692
693         /* See how many more tries we can fit inside segment size */
694         do {
695                 /* Contention time for this try */
696                 ctime = (t_slot * cw) >> 1;
697                 cw = min((cw << 1) | 1, mp->cw_max);
698
699                 /* Total TX time after this try */
700                 tx_time += ctime + overhead + tx_time_data;
701                 tx_time_rtscts += ctime + overhead_rtscts + tx_time_data;
702
703                 if (tx_time_rtscts < mp->segment_size)
704                         mr->retry_count_rtscts++;
705         } while ((tx_time < mp->segment_size) &&
706                  (++mr->retry_count < mp->max_retry));
707 }
708
709
710 static void
711 minstrel_ht_set_rate(struct minstrel_priv *mp, struct minstrel_ht_sta *mi,
712                      struct ieee80211_sta_rates *ratetbl, int offset, int index)
713 {
714         const struct mcs_group *group = &minstrel_mcs_groups[index / MCS_GROUP_RATES];
715         struct minstrel_rate_stats *mr;
716         u8 idx;
717         u16 flags;
718
719         mr = minstrel_get_ratestats(mi, index);
720         if (!mr->retry_updated)
721                 minstrel_calc_retransmit(mp, mi, index);
722
723         if (mr->probability < MINSTREL_FRAC(20, 100) || !mr->retry_count) {
724                 ratetbl->rate[offset].count = 2;
725                 ratetbl->rate[offset].count_rts = 2;
726                 ratetbl->rate[offset].count_cts = 2;
727         } else {
728                 ratetbl->rate[offset].count = mr->retry_count;
729                 ratetbl->rate[offset].count_cts = mr->retry_count;
730                 ratetbl->rate[offset].count_rts = mr->retry_count_rtscts;
731         }
732
733         if (index / MCS_GROUP_RATES == MINSTREL_CCK_GROUP) {
734                 idx = mp->cck_rates[index % ARRAY_SIZE(mp->cck_rates)];
735                 flags = 0;
736         } else {
737                 idx = index % MCS_GROUP_RATES + (group->streams - 1) * 8;
738                 flags = IEEE80211_TX_RC_MCS | group->flags;
739         }
740
741         if (offset > 0) {
742                 ratetbl->rate[offset].count = ratetbl->rate[offset].count_rts;
743                 flags |= IEEE80211_TX_RC_USE_RTS_CTS;
744         }
745
746         ratetbl->rate[offset].idx = idx;
747         ratetbl->rate[offset].flags = flags;
748 }
749
750 static void
751 minstrel_ht_update_rates(struct minstrel_priv *mp, struct minstrel_ht_sta *mi)
752 {
753         struct ieee80211_sta_rates *rates;
754         int i = 0;
755
756         rates = kzalloc(sizeof(*rates), GFP_ATOMIC);
757         if (!rates)
758                 return;
759
760         /* Start with max_tp_rate[0] */
761         minstrel_ht_set_rate(mp, mi, rates, i++, mi->max_tp_rate[0]);
762
763         if (mp->hw->max_rates >= 3) {
764                 /* At least 3 tx rates supported, use max_tp_rate[1] next */
765                 minstrel_ht_set_rate(mp, mi, rates, i++, mi->max_tp_rate[1]);
766         }
767
768         if (mp->hw->max_rates >= 2) {
769                 /*
770                  * At least 2 tx rates supported, use max_prob_rate next */
771                 minstrel_ht_set_rate(mp, mi, rates, i++, mi->max_prob_rate);
772         }
773
774         rates->rate[i].idx = -1;
775         rate_control_set_rates(mp->hw, mi->sta, rates);
776 }
777
778 static inline int
779 minstrel_get_duration(int index)
780 {
781         const struct mcs_group *group = &minstrel_mcs_groups[index / MCS_GROUP_RATES];
782         return group->duration[index % MCS_GROUP_RATES];
783 }
784
785 static int
786 minstrel_get_sample_rate(struct minstrel_priv *mp, struct minstrel_ht_sta *mi)
787 {
788         struct minstrel_rate_stats *mr;
789         struct minstrel_mcs_group_data *mg;
790         unsigned int sample_dur, sample_group, cur_max_tp_streams;
791         int sample_idx = 0;
792
793         if (mi->sample_wait > 0) {
794                 mi->sample_wait--;
795                 return -1;
796         }
797
798         if (!mi->sample_tries)
799                 return -1;
800
801         sample_group = mi->sample_group;
802         mg = &mi->groups[sample_group];
803         sample_idx = sample_table[mg->column][mg->index];
804         minstrel_next_sample_idx(mi);
805
806         if (!(mg->supported & BIT(sample_idx)))
807                 return -1;
808
809         mr = &mg->rates[sample_idx];
810         sample_idx += sample_group * MCS_GROUP_RATES;
811
812         /*
813          * Sampling might add some overhead (RTS, no aggregation)
814          * to the frame. Hence, don't use sampling for the currently
815          * used rates.
816          */
817         if (sample_idx == mi->max_tp_rate[0] ||
818             sample_idx == mi->max_tp_rate[1] ||
819             sample_idx == mi->max_prob_rate)
820                 return -1;
821
822         /*
823          * Do not sample if the probability is already higher than 95%
824          * to avoid wasting airtime.
825          */
826         if (mr->probability > MINSTREL_FRAC(95, 100))
827                 return -1;
828
829         /*
830          * Make sure that lower rates get sampled only occasionally,
831          * if the link is working perfectly.
832          */
833
834         cur_max_tp_streams = minstrel_mcs_groups[mi->max_tp_rate[0] /
835                 MCS_GROUP_RATES].streams;
836         sample_dur = minstrel_get_duration(sample_idx);
837         if (sample_dur >= minstrel_get_duration(mi->max_tp_rate[1]) &&
838             (cur_max_tp_streams - 1 <
839              minstrel_mcs_groups[sample_group].streams ||
840              sample_dur >= minstrel_get_duration(mi->max_prob_rate))) {
841                 if (mr->sample_skipped < 20)
842                         return -1;
843
844                 if (mi->sample_slow++ > 2)
845                         return -1;
846         }
847         mi->sample_tries--;
848
849         return sample_idx;
850 }
851
852 static void
853 minstrel_ht_check_cck_shortpreamble(struct minstrel_priv *mp,
854                                     struct minstrel_ht_sta *mi, bool val)
855 {
856         u8 supported = mi->groups[MINSTREL_CCK_GROUP].supported;
857
858         if (!supported || !mi->cck_supported_short)
859                 return;
860
861         if (supported & (mi->cck_supported_short << (val * 4)))
862                 return;
863
864         supported ^= mi->cck_supported_short | (mi->cck_supported_short << 4);
865         mi->groups[MINSTREL_CCK_GROUP].supported = supported;
866 }
867
868 static void
869 minstrel_ht_get_rate(void *priv, struct ieee80211_sta *sta, void *priv_sta,
870                      struct ieee80211_tx_rate_control *txrc)
871 {
872         const struct mcs_group *sample_group;
873         struct ieee80211_tx_info *info = IEEE80211_SKB_CB(txrc->skb);
874         struct ieee80211_tx_rate *rate = &info->status.rates[0];
875         struct minstrel_ht_sta_priv *msp = priv_sta;
876         struct minstrel_ht_sta *mi = &msp->ht;
877         struct minstrel_priv *mp = priv;
878         int sample_idx;
879
880         if (rate_control_send_low(sta, priv_sta, txrc))
881                 return;
882
883         if (!msp->is_ht)
884                 return mac80211_minstrel.get_rate(priv, sta, &msp->legacy, txrc);
885
886         info->flags |= mi->tx_flags;
887         minstrel_ht_check_cck_shortpreamble(mp, mi, txrc->short_preamble);
888
889 #ifdef CONFIG_MAC80211_DEBUGFS
890         if (mp->fixed_rate_idx != -1)
891                 return;
892 #endif
893
894         /* Don't use EAPOL frames for sampling on non-mrr hw */
895         if (mp->hw->max_rates == 1 &&
896             (info->control.flags & IEEE80211_TX_CTRL_PORT_CTRL_PROTO))
897                 sample_idx = -1;
898         else
899                 sample_idx = minstrel_get_sample_rate(mp, mi);
900
901         mi->total_packets++;
902
903         /* wraparound */
904         if (mi->total_packets == ~0) {
905                 mi->total_packets = 0;
906                 mi->sample_packets = 0;
907         }
908
909         if (sample_idx < 0)
910                 return;
911
912         sample_group = &minstrel_mcs_groups[sample_idx / MCS_GROUP_RATES];
913         info->flags |= IEEE80211_TX_CTL_RATE_CTRL_PROBE;
914         rate->count = 1;
915
916         if (sample_idx / MCS_GROUP_RATES == MINSTREL_CCK_GROUP) {
917                 int idx = sample_idx % ARRAY_SIZE(mp->cck_rates);
918                 rate->idx = mp->cck_rates[idx];
919                 rate->flags = 0;
920                 return;
921         }
922
923         rate->idx = sample_idx % MCS_GROUP_RATES +
924                     (sample_group->streams - 1) * 8;
925         rate->flags = IEEE80211_TX_RC_MCS | sample_group->flags;
926 }
927
928 static void
929 minstrel_ht_update_cck(struct minstrel_priv *mp, struct minstrel_ht_sta *mi,
930                        struct ieee80211_supported_band *sband,
931                        struct ieee80211_sta *sta)
932 {
933         int i;
934
935         if (sband->band != IEEE80211_BAND_2GHZ)
936                 return;
937
938         if (!(mp->hw->flags & IEEE80211_HW_SUPPORTS_HT_CCK_RATES))
939                 return;
940
941         mi->cck_supported = 0;
942         mi->cck_supported_short = 0;
943         for (i = 0; i < 4; i++) {
944                 if (!rate_supported(sta, sband->band, mp->cck_rates[i]))
945                         continue;
946
947                 mi->cck_supported |= BIT(i);
948                 if (sband->bitrates[i].flags & IEEE80211_RATE_SHORT_PREAMBLE)
949                         mi->cck_supported_short |= BIT(i);
950         }
951
952         mi->groups[MINSTREL_CCK_GROUP].supported = mi->cck_supported;
953 }
954
955 static void
956 minstrel_ht_update_caps(void *priv, struct ieee80211_supported_band *sband,
957                         struct cfg80211_chan_def *chandef,
958                         struct ieee80211_sta *sta, void *priv_sta)
959 {
960         struct minstrel_priv *mp = priv;
961         struct minstrel_ht_sta_priv *msp = priv_sta;
962         struct minstrel_ht_sta *mi = &msp->ht;
963         struct ieee80211_mcs_info *mcs = &sta->ht_cap.mcs;
964         u16 sta_cap = sta->ht_cap.cap;
965         int n_supported = 0;
966         int ack_dur;
967         int stbc;
968         int i;
969
970         /* fall back to the old minstrel for legacy stations */
971         if (!sta->ht_cap.ht_supported)
972                 goto use_legacy;
973
974         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(minstrel_mcs_groups) !=
975                 MINSTREL_MAX_STREAMS * MINSTREL_STREAM_GROUPS + 1);
976
977         msp->is_ht = true;
978         memset(mi, 0, sizeof(*mi));
979
980         mi->sta = sta;
981         mi->stats_update = jiffies;
982
983         ack_dur = ieee80211_frame_duration(sband->band, 10, 60, 1, 1, 0);
984         mi->overhead = ieee80211_frame_duration(sband->band, 0, 60, 1, 1, 0);
985         mi->overhead += ack_dur;
986         mi->overhead_rtscts = mi->overhead + 2 * ack_dur;
987
988         mi->avg_ampdu_len = MINSTREL_FRAC(1, 1);
989
990         /* When using MRR, sample more on the first attempt, without delay */
991         if (mp->has_mrr) {
992                 mi->sample_count = 16;
993                 mi->sample_wait = 0;
994         } else {
995                 mi->sample_count = 8;
996                 mi->sample_wait = 8;
997         }
998         mi->sample_tries = 4;
999
1000         stbc = (sta_cap & IEEE80211_HT_CAP_RX_STBC) >>
1001                 IEEE80211_HT_CAP_RX_STBC_SHIFT;
1002         mi->tx_flags |= stbc << IEEE80211_TX_CTL_STBC_SHIFT;
1003
1004         if (sta_cap & IEEE80211_HT_CAP_LDPC_CODING)
1005                 mi->tx_flags |= IEEE80211_TX_CTL_LDPC;
1006
1007         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(mi->groups); i++) {
1008                 mi->groups[i].supported = 0;
1009                 if (i == MINSTREL_CCK_GROUP) {
1010                         minstrel_ht_update_cck(mp, mi, sband, sta);
1011                         continue;
1012                 }
1013
1014                 if (minstrel_mcs_groups[i].flags & IEEE80211_TX_RC_SHORT_GI) {
1015                         if (minstrel_mcs_groups[i].flags & IEEE80211_TX_RC_40_MHZ_WIDTH) {
1016                                 if (!(sta_cap & IEEE80211_HT_CAP_SGI_40))
1017                                         continue;
1018                         } else {
1019                                 if (!(sta_cap & IEEE80211_HT_CAP_SGI_20))
1020                                         continue;
1021                         }
1022                 }
1023
1024                 if (minstrel_mcs_groups[i].flags & IEEE80211_TX_RC_40_MHZ_WIDTH &&
1025                     sta->bandwidth < IEEE80211_STA_RX_BW_40)
1026                         continue;
1027
1028                 /* Mark MCS > 7 as unsupported if STA is in static SMPS mode */
1029                 if (sta->smps_mode == IEEE80211_SMPS_STATIC &&
1030                     minstrel_mcs_groups[i].streams > 1)
1031                         continue;
1032
1033                 mi->groups[i].supported =
1034                         mcs->rx_mask[minstrel_mcs_groups[i].streams - 1];
1035
1036                 if (mi->groups[i].supported)
1037                         n_supported++;
1038         }
1039
1040         if (!n_supported)
1041                 goto use_legacy;
1042
1043         /* create an initial rate table with the lowest supported rates */
1044         minstrel_ht_update_stats(mp, mi);
1045         minstrel_ht_update_rates(mp, mi);
1046
1047         return;
1048
1049 use_legacy:
1050         msp->is_ht = false;
1051         memset(&msp->legacy, 0, sizeof(msp->legacy));
1052         msp->legacy.r = msp->ratelist;
1053         msp->legacy.sample_table = msp->sample_table;
1054         return mac80211_minstrel.rate_init(priv, sband, chandef, sta,
1055                                            &msp->legacy);
1056 }
1057
1058 static void
1059 minstrel_ht_rate_init(void *priv, struct ieee80211_supported_band *sband,
1060                       struct cfg80211_chan_def *chandef,
1061                       struct ieee80211_sta *sta, void *priv_sta)
1062 {
1063         minstrel_ht_update_caps(priv, sband, chandef, sta, priv_sta);
1064 }
1065
1066 static void
1067 minstrel_ht_rate_update(void *priv, struct ieee80211_supported_band *sband,
1068                         struct cfg80211_chan_def *chandef,
1069                         struct ieee80211_sta *sta, void *priv_sta,
1070                         u32 changed)
1071 {
1072         minstrel_ht_update_caps(priv, sband, chandef, sta, priv_sta);
1073 }
1074
1075 static void *
1076 minstrel_ht_alloc_sta(void *priv, struct ieee80211_sta *sta, gfp_t gfp)
1077 {
1078         struct ieee80211_supported_band *sband;
1079         struct minstrel_ht_sta_priv *msp;
1080         struct minstrel_priv *mp = priv;
1081         struct ieee80211_hw *hw = mp->hw;
1082         int max_rates = 0;
1083         int i;
1084
1085         for (i = 0; i < IEEE80211_NUM_BANDS; i++) {
1086                 sband = hw->wiphy->bands[i];
1087                 if (sband && sband->n_bitrates > max_rates)
1088                         max_rates = sband->n_bitrates;
1089         }
1090
1091         msp = kzalloc(sizeof(*msp), gfp);
1092         if (!msp)
1093                 return NULL;
1094
1095         msp->ratelist = kzalloc(sizeof(struct minstrel_rate) * max_rates, gfp);
1096         if (!msp->ratelist)
1097                 goto error;
1098
1099         msp->sample_table = kmalloc(SAMPLE_COLUMNS * max_rates, gfp);
1100         if (!msp->sample_table)
1101                 goto error1;
1102
1103         return msp;
1104
1105 error1:
1106         kfree(msp->ratelist);
1107 error:
1108         kfree(msp);
1109         return NULL;
1110 }
1111
1112 static void
1113 minstrel_ht_free_sta(void *priv, struct ieee80211_sta *sta, void *priv_sta)
1114 {
1115         struct minstrel_ht_sta_priv *msp = priv_sta;
1116
1117         kfree(msp->sample_table);
1118         kfree(msp->ratelist);
1119         kfree(msp);
1120 }
1121
1122 static void *
1123 minstrel_ht_alloc(struct ieee80211_hw *hw, struct dentry *debugfsdir)
1124 {
1125         return mac80211_minstrel.alloc(hw, debugfsdir);
1126 }
1127
1128 static void
1129 minstrel_ht_free(void *priv)
1130 {
1131         mac80211_minstrel.free(priv);
1132 }
1133
1134 static u32 minstrel_ht_get_expected_throughput(void *priv_sta)
1135 {
1136         struct minstrel_ht_sta_priv *msp = priv_sta;
1137         struct minstrel_ht_sta *mi = &msp->ht;
1138         int i, j;
1139
1140         if (!msp->is_ht)
1141                 return mac80211_minstrel.get_expected_throughput(priv_sta);
1142
1143         i = mi->max_tp_rate[0] / MCS_GROUP_RATES;
1144         j = mi->max_tp_rate[0] % MCS_GROUP_RATES;
1145
1146         /* convert cur_tp from pkt per second in kbps */
1147         return mi->groups[i].rates[j].cur_tp * AVG_PKT_SIZE * 8 / 1024;
1148 }
1149
1150 static const struct rate_control_ops mac80211_minstrel_ht = {
1151         .name = "minstrel_ht",
1152         .tx_status = minstrel_ht_tx_status,
1153         .get_rate = minstrel_ht_get_rate,
1154         .rate_init = minstrel_ht_rate_init,
1155         .rate_update = minstrel_ht_rate_update,
1156         .alloc_sta = minstrel_ht_alloc_sta,
1157         .free_sta = minstrel_ht_free_sta,
1158         .alloc = minstrel_ht_alloc,
1159         .free = minstrel_ht_free,
1160 #ifdef CONFIG_MAC80211_DEBUGFS
1161         .add_sta_debugfs = minstrel_ht_add_sta_debugfs,
1162         .remove_sta_debugfs = minstrel_ht_remove_sta_debugfs,
1163 #endif
1164         .get_expected_throughput = minstrel_ht_get_expected_throughput,
1165 };
1166
1167
1168 static void __init init_sample_table(void)
1169 {
1170         int col, i, new_idx;
1171         u8 rnd[MCS_GROUP_RATES];
1172
1173         memset(sample_table, 0xff, sizeof(sample_table));
1174         for (col = 0; col < SAMPLE_COLUMNS; col++) {
1175                 prandom_bytes(rnd, sizeof(rnd));
1176                 for (i = 0; i < MCS_GROUP_RATES; i++) {
1177                         new_idx = (i + rnd[i]) % MCS_GROUP_RATES;
1178                         while (sample_table[col][new_idx] != 0xff)
1179                                 new_idx = (new_idx + 1) % MCS_GROUP_RATES;
1180
1181                         sample_table[col][new_idx] = i;
1182                 }
1183         }
1184 }
1185
1186 int __init
1187 rc80211_minstrel_ht_init(void)
1188 {
1189         init_sample_table();
1190         return ieee80211_rate_control_register(&mac80211_minstrel_ht);
1191 }
1192
1193 void
1194 rc80211_minstrel_ht_exit(void)
1195 {
1196         ieee80211_rate_control_unregister(&mac80211_minstrel_ht);
1197 }