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