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