net/mac80211/rc80211_minstrel_ht.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2010-2013 Felix Fietkau <nbd@openwrt.org>
   3  *
   4  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   5  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
   6  * published by the Free Software Foundation.
   7  */
   8 #include <linux/netdevice.h>
   9 #include <linux/types.h>
  10 #include <linux/skbuff.h>
  11 #include <linux/debugfs.h>
  12 #include <linux/random.h>
  13 #include <linux/ieee80211.h>
  14 #include <net/mac80211.h>
  15 #include "rate.h"
  16 #include "rc80211_minstrel.h"
  17 #include "rc80211_minstrel_ht.h"
  18
  19 #define AVG_PKT_SIZE    1200
  20 #define SAMPLE_COLUMNS  10
  21 #define EWMA_LEVEL              75
  22
  23 /* Number of bits for an average sized packet */
  24 #define MCS_NBITS (AVG_PKT_SIZE << 3)
  25
  26 /* Number of symbols for a packet with (bps) bits per symbol */
  27 #define MCS_NSYMS(bps) ((MCS_NBITS + (bps) - 1) / (bps))
  28
  29 /* Transmission time (nanoseconds) for a packet containing (syms) symbols */
  30 #define MCS_SYMBOL_TIME(sgi, syms)                                      \
  31         (sgi ?                                                          \
  32           ((syms) * 18000 + 4000) / 5 : /* syms * 3.6 us */             \
  33           ((syms) * 1000) << 2          /* syms * 4 us */               \
  34         )
  35
  36 /* Transmit duration for the raw data part of an average sized packet */
  37 #define MCS_DURATION(streams, sgi, bps) MCS_SYMBOL_TIME(sgi, MCS_NSYMS((streams) * (bps)))
  38
  39 /*
  40  * Define group sort order: HT40 -> SGI -> #streams
  41  */
  42 #define GROUP_IDX(_streams, _sgi, _ht40)        \
  43         MINSTREL_MAX_STREAMS * 2 * _ht40 +      \
  44         MINSTREL_MAX_STREAMS * _sgi +           \
  45         _streams - 1
  46
  47 /* MCS rate information for an MCS group */
  48 #define MCS_GROUP(_streams, _sgi, _ht40)                                \
  49         [GROUP_IDX(_streams, _sgi, _ht40)] = {                          \
  50         .streams = _streams,                                            \
  51         .flags =                                                        \
  52                 (_sgi ? IEEE80211_TX_RC_SHORT_GI : 0) |                 \
  53                 (_ht40 ? IEEE80211_TX_RC_40_MHZ_WIDTH : 0),             \
  54         .duration = {                                                   \
  55                 MCS_DURATION(_streams, _sgi, _ht40 ? 54 : 26),          \
  56                 MCS_DURATION(_streams, _sgi, _ht40 ? 108 : 52),         \
  57                 MCS_DURATION(_streams, _sgi, _ht40 ? 162 : 78),         \
  58                 MCS_DURATION(_streams, _sgi, _ht40 ? 216 : 104),        \
  59                 MCS_DURATION(_streams, _sgi, _ht40 ? 324 : 156),        \
  60                 MCS_DURATION(_streams, _sgi, _ht40 ? 432 : 208),        \
  61                 MCS_DURATION(_streams, _sgi, _ht40 ? 486 : 234),        \
  62                 MCS_DURATION(_streams, _sgi, _ht40 ? 540 : 260)         \
  63         }                                                               \
  64 }
  65
  66 #define CCK_DURATION(_bitrate, _short, _len)            \
  67         (1000 * (10 /* SIFS */ +                        \
  68          (_short ? 72 + 24 : 144 + 48 ) +               \
  69          (8 * (_len + 4) * 10) / (_bitrate)))
  70
  71 #define CCK_ACK_DURATION(_bitrate, _short)                      \
  72         (CCK_DURATION((_bitrate > 10 ? 20 : 10), false, 60) +   \
  73          CCK_DURATION(_bitrate, _short, AVG_PKT_SIZE))
  74
  75 #define CCK_DURATION_LIST(_short)                       \
  76         CCK_ACK_DURATION(10, _short),                   \
  77         CCK_ACK_DURATION(20, _short),                   \
  78         CCK_ACK_DURATION(55, _short),                   \
  79         CCK_ACK_DURATION(110, _short)
  80
  81 #define CCK_GROUP                                               \
  82         [MINSTREL_MAX_STREAMS * MINSTREL_STREAM_GROUPS] = {     \
  83                 .streams = 0,                                   \
  84                 .duration = {                                   \
  85                         CCK_DURATION_LIST(false),               \
  86                         CCK_DURATION_LIST(true)                 \
  87                 }                                               \
  88         }
  89
  90 /*
  91  * To enable sufficiently targeted rate sampling, MCS rates are divided into
  92  * groups, based on the number of streams and flags (HT40, SGI) that they
  93  * use.
  94  *
  95  * Sortorder has to be fixed for GROUP_IDX macro to be applicable:
  96  * HT40 -> SGI -> #streams
  97  */
  98 const struct mcs_group minstrel_mcs_groups[] = {
  99         MCS_GROUP(1, 0, 0),
 100         MCS_GROUP(2, 0, 0),
 101 #if MINSTREL_MAX_STREAMS >= 3
 102         MCS_GROUP(3, 0, 0),
 103 #endif
 104
 105         MCS_GROUP(1, 1, 0),
 106         MCS_GROUP(2, 1, 0),
 107 #if MINSTREL_MAX_STREAMS >= 3
 108         MCS_GROUP(3, 1, 0),
 109 #endif
 110
 111         MCS_GROUP(1, 0, 1),
 112         MCS_GROUP(2, 0, 1),
 113 #if MINSTREL_MAX_STREAMS >= 3
 114         MCS_GROUP(3, 0, 1),
 115 #endif
 116
 117         MCS_GROUP(1, 1, 1),
 118         MCS_GROUP(2, 1, 1),
 119 #if MINSTREL_MAX_STREAMS >= 3
 120         MCS_GROUP(3, 1, 1),
 121 #endif
 122
 123         /* must be last */
 124         CCK_GROUP
 125 };
 126
 127 #define MINSTREL_CCK_GROUP      (ARRAY_SIZE(minstrel_mcs_groups) - 1)
 128
 129 static u8 sample_table[SAMPLE_COLUMNS][MCS_GROUP_RATES];
 130
 131 /*
 132  * Perform EWMA (Exponentially Weighted Moving Average) calculation
 133  */
 134 static int
 135 minstrel_ewma(int old, int new, int weight)
 136 {
 137         return (new * (100 - weight) + old * weight) / 100;
 138 }
 139
 140 /*
 141  * Look up an MCS group index based on mac80211 rate information
 142  */
 143 static int
 144 minstrel_ht_get_group_idx(struct ieee80211_tx_rate *rate)
 145 {
 146         return GROUP_IDX((rate->idx / MCS_GROUP_RATES) + 1,
 147                          !!(rate->flags & IEEE80211_TX_RC_SHORT_GI),
 148                          !!(rate->flags & IEEE80211_TX_RC_40_MHZ_WIDTH));
 149 }
 150
 151 static struct minstrel_rate_stats *
 152 minstrel_ht_get_stats(struct minstrel_priv *mp, struct minstrel_ht_sta *mi,
 153                       struct ieee80211_tx_rate *rate)
 154 {
 155         int group, idx;
 156
 157         if (rate->flags & IEEE80211_TX_RC_MCS) {
 158                 group = minstrel_ht_get_group_idx(rate);
 159                 idx = rate->idx % MCS_GROUP_RATES;
 160         } else {
 161                 group = MINSTREL_CCK_GROUP;
 162
 163                 for (idx = 0; idx < ARRAY_SIZE(mp->cck_rates); idx++)
 164                         if (rate->idx == mp->cck_rates[idx])
 165                                 break;
 166
 167                 /* short preamble */
 168                 if (!(mi->groups[group].supported & BIT(idx)))
 169                         idx += 4;
 170         }
 171         return &mi->groups[group].rates[idx];
 172 }
 173
 174 static inline struct minstrel_rate_stats *
 175 minstrel_get_ratestats(struct minstrel_ht_sta *mi, int index)
 176 {
 177         return &mi->groups[index / MCS_GROUP_RATES].rates[index % MCS_GROUP_RATES];
 178 }
 179
 180
 181 /*
 182  * Recalculate success probabilities and counters for a rate using EWMA
 183  */
 184 static void
 185 minstrel_calc_rate_ewma(struct minstrel_rate_stats *mr)
 186 {
 187         if (unlikely(mr->attempts > 0)) {
 188                 mr->sample_skipped = 0;
 189                 mr->cur_prob = MINSTREL_FRAC(mr->success, mr->attempts);
 190                 if (!mr->att_hist)
 191                         mr->probability = mr->cur_prob;
 192                 else
 193                         mr->probability = minstrel_ewma(mr->probability,
 194                                 mr->cur_prob, EWMA_LEVEL);
 195                 mr->att_hist += mr->attempts;
 196                 mr->succ_hist += mr->success;
 197         } else {
 198                 mr->sample_skipped++;
 199         }
 200         mr->last_success = mr->success;
 201         mr->last_attempts = mr->attempts;
 202         mr->success = 0;
 203         mr->attempts = 0;
 204 }
 205
 206 /*
 207  * Calculate throughput based on the average A-MPDU length, taking into account
 208  * the expected number of retransmissions and their expected length
 209  */
 210 static void
 211 minstrel_ht_calc_tp(struct minstrel_ht_sta *mi, int group, int rate)
 212 {
 213         struct minstrel_rate_stats *mr;
 214         unsigned int nsecs = 0;
 215         unsigned int tp;
 216
 217         mr = &mi->groups[group].rates[rate];
 218
 219         if (mr->probability < MINSTREL_FRAC(1, 10)) {
 220                 mr->cur_tp = 0;
 221                 return;
 222         }
 223
 224         if (group != MINSTREL_CCK_GROUP)
 225                 nsecs = 1000 * mi->overhead / MINSTREL_TRUNC(mi->avg_ampdu_len);
 226
 227         nsecs += minstrel_mcs_groups[group].duration[rate];
 228         tp = 1000000 * ((mr->probability * 1000) / nsecs);
 229
 230         mr->cur_tp = MINSTREL_TRUNC(tp);
 231 }
 232
 233 /*
 234  * Update rate statistics and select new primary rates
 235  *
 236  * Rules for rate selection:
 237  *  - max_prob_rate must use only one stream, as a tradeoff between delivery
 238  *    probability and throughput during strong fluctuations
 239  *  - as long as the max prob rate has a probability of more than 3/4, pick
 240  *    higher throughput rates, even if the probablity is a bit lower
 241  */
 242 static void
 243 minstrel_ht_update_stats(struct minstrel_priv *mp, struct minstrel_ht_sta *mi)
 244 {
 245         struct minstrel_mcs_group_data *mg;
 246         struct minstrel_rate_stats *mr;
 247         int cur_prob, cur_prob_tp, cur_tp, cur_tp2;
 248         int group, i, index;
 249
 250         if (mi->ampdu_packets > 0) {
 251                 mi->avg_ampdu_len = minstrel_ewma(mi->avg_ampdu_len,
 252                         MINSTREL_FRAC(mi->ampdu_len, mi->ampdu_packets), EWMA_LEVEL);
 253                 mi->ampdu_len = 0;
 254                 mi->ampdu_packets = 0;
 255         }
 256
 257         mi->sample_slow = 0;
 258         mi->sample_count = 0;
 259         mi->max_tp_rate = 0;
 260         mi->max_tp_rate2 = 0;
 261         mi->max_prob_rate = 0;
 262
 263         for (group = 0; group < ARRAY_SIZE(minstrel_mcs_groups); group++) {
 264                 cur_prob = 0;
 265                 cur_prob_tp = 0;
 266                 cur_tp = 0;
 267                 cur_tp2 = 0;
 268
 269                 mg = &mi->groups[group];
 270                 if (!mg->supported)
 271                         continue;
 272
 273                 mg->max_tp_rate = 0;
 274                 mg->max_tp_rate2 = 0;
 275                 mg->max_prob_rate = 0;
 276                 mi->sample_count++;
 277
 278                 for (i = 0; i < MCS_GROUP_RATES; i++) {
 279                         if (!(mg->supported & BIT(i)))
 280                                 continue;
 281
 282                         mr = &mg->rates[i];
 283                         mr->retry_updated = false;
 284                         index = MCS_GROUP_RATES * group + i;
 285                         minstrel_calc_rate_ewma(mr);
 286                         minstrel_ht_calc_tp(mi, group, i);
 287
 288                         if (!mr->cur_tp)
 289                                 continue;
 290
 291                         if ((mr->cur_tp > cur_prob_tp && mr->probability >
 292                              MINSTREL_FRAC(3, 4)) || mr->probability > cur_prob) {
 293                                 mg->max_prob_rate = index;
 294                                 cur_prob = mr->probability;
 295                                 cur_prob_tp = mr->cur_tp;
 296                         }
 297
 298                         if (mr->cur_tp > cur_tp) {
 299                                 swap(index, mg->max_tp_rate);
 300                                 cur_tp = mr->cur_tp;
 301                                 mr = minstrel_get_ratestats(mi, index);
 302                         }
 303
 304                         if (index >= mg->max_tp_rate)
 305                                 continue;
 306
 307                         if (mr->cur_tp > cur_tp2) {
 308                                 mg->max_tp_rate2 = index;
 309                                 cur_tp2 = mr->cur_tp;
 310                         }
 311                 }
 312         }
 313
 314         /* try to sample all available rates during each interval */
 315         mi->sample_count *= 8;
 316
 317         cur_prob = 0;
 318         cur_prob_tp = 0;
 319         cur_tp = 0;
 320         cur_tp2 = 0;
 321         for (group = 0; group < ARRAY_SIZE(minstrel_mcs_groups); group++) {
 322                 mg = &mi->groups[group];
 323                 if (!mg->supported)
 324                         continue;
 325
 326                 mr = minstrel_get_ratestats(mi, mg->max_tp_rate);
 327                 if (cur_tp < mr->cur_tp) {
 328                         mi->max_tp_rate2 = mi->max_tp_rate;
 329                         cur_tp2 = cur_tp;
 330                         mi->max_tp_rate = mg->max_tp_rate;
 331                         cur_tp = mr->cur_tp;
 332                         mi->max_prob_streams = minstrel_mcs_groups[group].streams - 1;
 333                 }
 334
 335                 mr = minstrel_get_ratestats(mi, mg->max_tp_rate2);
 336                 if (cur_tp2 < mr->cur_tp) {
 337                         mi->max_tp_rate2 = mg->max_tp_rate2;
 338                         cur_tp2 = mr->cur_tp;
 339                 }
 340         }
 341
 342         if (mi->max_prob_streams < 1)
 343                 mi->max_prob_streams = 1;
 344
 345         for (group = 0; group < ARRAY_SIZE(minstrel_mcs_groups); group++) {
 346                 mg = &mi->groups[group];
 347                 if (!mg->supported)
 348                         continue;
 349                 mr = minstrel_get_ratestats(mi, mg->max_prob_rate);
 350                 if (cur_prob_tp < mr->cur_tp &&
 351                     minstrel_mcs_groups[group].streams <= mi->max_prob_streams) {
 352                         mi->max_prob_rate = mg->max_prob_rate;
 353                         cur_prob = mr->cur_prob;
 354                         cur_prob_tp = mr->cur_tp;
 355                 }
 356         }
 357
 358
 359         mi->stats_update = jiffies;
 360 }
 361
 362 static bool
 363 minstrel_ht_txstat_valid(struct minstrel_priv *mp, struct ieee80211_tx_rate *rate)
 364 {
 365         if (rate->idx < 0)
 366                 return false;
 367
 368         if (!rate->count)
 369                 return false;
 370
 371         if (rate->flags & IEEE80211_TX_RC_MCS)
 372                 return true;
 373
 374         return rate->idx == mp->cck_rates[0] ||
 375                rate->idx == mp->cck_rates[1] ||
 376                rate->idx == mp->cck_rates[2] ||
 377                rate->idx == mp->cck_rates[3];
 378 }
 379
 380 static void
 381 minstrel_next_sample_idx(struct minstrel_ht_sta *mi)
 382 {
 383         struct minstrel_mcs_group_data *mg;
 384
 385         for (;;) {
 386                 mi->sample_group++;
 387                 mi->sample_group %= ARRAY_SIZE(minstrel_mcs_groups);
 388                 mg = &mi->groups[mi->sample_group];
 389
 390                 if (!mg->supported)
 391                         continue;
 392
 393                 if (++mg->index >= MCS_GROUP_RATES) {
 394                         mg->index = 0;
 395                         if (++mg->column >= ARRAY_SIZE(sample_table))
 396                                 mg->column = 0;
 397                 }
 398                 break;
 399         }
 400 }
 401
 402 static void
 403 minstrel_downgrade_rate(struct minstrel_ht_sta *mi, unsigned int *idx,
 404                         bool primary)
 405 {
 406         int group, orig_group;
 407
 408         orig_group = group = *idx / MCS_GROUP_RATES;
 409         while (group > 0) {
 410                 group--;
 411
 412                 if (!mi->groups[group].supported)
 413                         continue;
 414
 415                 if (minstrel_mcs_groups[group].streams >
 416                     minstrel_mcs_groups[orig_group].streams)
 417                         continue;
 418
 419                 if (primary)
 420                         *idx = mi->groups[group].max_tp_rate;
 421                 else
 422                         *idx = mi->groups[group].max_tp_rate2;
 423                 break;
 424         }
 425 }
 426
 427 static void
 428 minstrel_aggr_check(struct ieee80211_sta *pubsta, struct sk_buff *skb)
 429 {
 430         struct ieee80211_hdr *hdr = (struct ieee80211_hdr *) skb->data;
 431         struct sta_info *sta = container_of(pubsta, struct sta_info, sta);
 432         u16 tid;
 433
 434         if (unlikely(!ieee80211_is_data_qos(hdr->frame_control)))
 435                 return;
 436
 437         if (unlikely(skb->protocol == cpu_to_be16(ETH_P_PAE)))
 438                 return;
 439
 440         tid = *ieee80211_get_qos_ctl(hdr) & IEEE80211_QOS_CTL_TID_MASK;
 441         if (likely(sta->ampdu_mlme.tid_tx[tid]))
 442                 return;
 443
 444         if (skb_get_queue_mapping(skb) == IEEE80211_AC_VO)
 445                 return;
 446
 447         ieee80211_start_tx_ba_session(pubsta, tid, 5000);
 448 }
 449
 450 static void
 451 minstrel_ht_tx_status(void *priv, struct ieee80211_supported_band *sband,
 452                       struct ieee80211_sta *sta, void *priv_sta,
 453                       struct sk_buff *skb)
 454 {
 455         struct minstrel_ht_sta_priv *msp = priv_sta;
 456         struct minstrel_ht_sta *mi = &msp->ht;
 457         struct ieee80211_tx_info *info = IEEE80211_SKB_CB(skb);
 458         struct ieee80211_tx_rate *ar = info->status.rates;
 459         struct minstrel_rate_stats *rate, *rate2;
 460         struct minstrel_priv *mp = priv;
 461         bool last;
 462         int i;
 463
 464         if (!msp->is_ht)
 465                 return mac80211_minstrel.tx_status(priv, sband, sta, &msp->legacy, skb);
 466
 467         /* This packet was aggregated but doesn't carry status info */
 468         if ((info->flags & IEEE80211_TX_CTL_AMPDU) &&
 469             !(info->flags & IEEE80211_TX_STAT_AMPDU))
 470                 return;
 471
 472         if (!(info->flags & IEEE80211_TX_STAT_AMPDU)) {
 473                 info->status.ampdu_ack_len =
 474                         (info->flags & IEEE80211_TX_STAT_ACK ? 1 : 0);
 475                 info->status.ampdu_len = 1;
 476         }
 477
 478         mi->ampdu_packets++;
 479         mi->ampdu_len += info->status.ampdu_len;
 480
 481         if (!mi->sample_wait && !mi->sample_tries && mi->sample_count > 0) {
 482                 mi->sample_wait = 16 + 2 * MINSTREL_TRUNC(mi->avg_ampdu_len);
 483                 mi->sample_tries = 2;
 484                 mi->sample_count--;
 485         }
 486
 487         if (info->flags & IEEE80211_TX_CTL_RATE_CTRL_PROBE)
 488                 mi->sample_packets += info->status.ampdu_len;
 489
 490         last = !minstrel_ht_txstat_valid(mp, &ar[0]);
 491         for (i = 0; !last; i++) {
 492                 last = (i == IEEE80211_TX_MAX_RATES - 1) ||
 493                        !minstrel_ht_txstat_valid(mp, &ar[i + 1]);
 494
 495                 rate = minstrel_ht_get_stats(mp, mi, &ar[i]);
 496
 497                 if (last)
 498                         rate->success += info->status.ampdu_ack_len;
 499
 500                 rate->attempts += ar[i].count * info->status.ampdu_len;
 501         }
 502
 503         /*
 504          * check for sudden death of spatial multiplexing,
 505          * downgrade to a lower number of streams if necessary.
 506          */
 507         rate = minstrel_get_ratestats(mi, mi->max_tp_rate);
 508         if (rate->attempts > 30 &&
 509             MINSTREL_FRAC(rate->success, rate->attempts) <
 510             MINSTREL_FRAC(20, 100))
 511                 minstrel_downgrade_rate(mi, &mi->max_tp_rate, true);
 512
 513         rate2 = minstrel_get_ratestats(mi, mi->max_tp_rate2);
 514         if (rate2->attempts > 30 &&
 515             MINSTREL_FRAC(rate2->success, rate2->attempts) <
 516             MINSTREL_FRAC(20, 100))
 517                 minstrel_downgrade_rate(mi, &mi->max_tp_rate2, false);
 518
 519         if (time_after(jiffies, mi->stats_update + (mp->update_interval / 2 * HZ) / 1000)) {
 520                 minstrel_ht_update_stats(mp, mi);
 521                 if (!(info->flags & IEEE80211_TX_CTL_AMPDU) &&
 522                     mi->max_prob_rate / MCS_GROUP_RATES != MINSTREL_CCK_GROUP)
 523                         minstrel_aggr_check(sta, skb);
 524         }
 525 }
 526
 527 static void
 528 minstrel_calc_retransmit(struct minstrel_priv *mp, struct minstrel_ht_sta *mi,
 529                          int index)
 530 {
 531         struct minstrel_rate_stats *mr;
 532         const struct mcs_group *group;
 533         unsigned int tx_time, tx_time_rtscts, tx_time_data;
 534         unsigned int cw = mp->cw_min;
 535         unsigned int ctime = 0;
 536         unsigned int t_slot = 9; /* FIXME */
 537         unsigned int ampdu_len = MINSTREL_TRUNC(mi->avg_ampdu_len);
 538         unsigned int overhead = 0, overhead_rtscts = 0;
 539
 540         mr = minstrel_get_ratestats(mi, index);
 541         if (mr->probability < MINSTREL_FRAC(1, 10)) {
 542                 mr->retry_count = 1;
 543                 mr->retry_count_rtscts = 1;
 544                 return;
 545         }
 546
 547         mr->retry_count = 2;
 548         mr->retry_count_rtscts = 2;
 549         mr->retry_updated = true;
 550
 551         group = &minstrel_mcs_groups[index / MCS_GROUP_RATES];
 552         tx_time_data = group->duration[index % MCS_GROUP_RATES] * ampdu_len / 1000;
 553
 554         /* Contention time for first 2 tries */
 555         ctime = (t_slot * cw) >> 1;
 556         cw = min((cw << 1) | 1, mp->cw_max);
 557         ctime += (t_slot * cw) >> 1;
 558         cw = min((cw << 1) | 1, mp->cw_max);
 559
 560         if (index / MCS_GROUP_RATES != MINSTREL_CCK_GROUP) {
 561                 overhead = mi->overhead;
 562                 overhead_rtscts = mi->overhead_rtscts;
 563         }
 564
 565         /* Total TX time for data and Contention after first 2 tries */
 566         tx_time = ctime + 2 * (overhead + tx_time_data);
 567         tx_time_rtscts = ctime + 2 * (overhead_rtscts + tx_time_data);
 568
 569         /* See how many more tries we can fit inside segment size */
 570         do {
 571                 /* Contention time for this try */
 572                 ctime = (t_slot * cw) >> 1;
 573                 cw = min((cw << 1) | 1, mp->cw_max);
 574
 575                 /* Total TX time after this try */
 576                 tx_time += ctime + overhead + tx_time_data;
 577                 tx_time_rtscts += ctime + overhead_rtscts + tx_time_data;
 578
 579                 if (tx_time_rtscts < mp->segment_size)
 580                         mr->retry_count_rtscts++;
 581         } while ((tx_time < mp->segment_size) &&
 582                  (++mr->retry_count < mp->max_retry));
 583 }
 584
 585
 586 static void
 587 minstrel_ht_set_rate(struct minstrel_priv *mp, struct minstrel_ht_sta *mi,
 588                      struct ieee80211_tx_rate *rate, int index,
 589                      bool sample, bool rtscts)
 590 {
 591         const struct mcs_group *group = &minstrel_mcs_groups[index / MCS_GROUP_RATES];
 592         struct minstrel_rate_stats *mr;
 593
 594         mr = minstrel_get_ratestats(mi, index);
 595         if (!mr->retry_updated)
 596                 minstrel_calc_retransmit(mp, mi, index);
 597
 598         if (sample)
 599                 rate->count = 1;
 600         else if (mr->probability < MINSTREL_FRAC(20, 100))
 601                 rate->count = 2;
 602         else if (rtscts)
 603                 rate->count = mr->retry_count_rtscts;
 604         else
 605                 rate->count = mr->retry_count;
 606
 607         rate->flags = 0;
 608         if (rtscts)
 609                 rate->flags |= IEEE80211_TX_RC_USE_RTS_CTS;
 610
 611         if (index / MCS_GROUP_RATES == MINSTREL_CCK_GROUP) {
 612                 rate->idx = mp->cck_rates[index % ARRAY_SIZE(mp->cck_rates)];
 613                 return;
 614         }
 615
 616         rate->flags |= IEEE80211_TX_RC_MCS | group->flags;
 617         rate->idx = index % MCS_GROUP_RATES + (group->streams - 1) * MCS_GROUP_RATES;
 618 }
 619
 620 static inline int
 621 minstrel_get_duration(int index)
 622 {
 623         const struct mcs_group *group = &minstrel_mcs_groups[index / MCS_GROUP_RATES];
 624         return group->duration[index % MCS_GROUP_RATES];
 625 }
 626
 627 static int
 628 minstrel_get_sample_rate(struct minstrel_priv *mp, struct minstrel_ht_sta *mi)
 629 {
 630         struct minstrel_rate_stats *mr;
 631         struct minstrel_mcs_group_data *mg;
 632         unsigned int sample_dur, sample_group;
 633         int sample_idx = 0;
 634
 635         if (mi->sample_wait > 0) {
 636                 mi->sample_wait--;
 637                 return -1;
 638         }
 639
 640         if (!mi->sample_tries)
 641                 return -1;
 642
 643         mg = &mi->groups[mi->sample_group];
 644         sample_idx = sample_table[mg->column][mg->index];
 645         mr = &mg->rates[sample_idx];
 646         sample_group = mi->sample_group;
 647         sample_idx += sample_group * MCS_GROUP_RATES;
 648         minstrel_next_sample_idx(mi);
 649
 650         /*
 651          * Sampling might add some overhead (RTS, no aggregation)
 652          * to the frame. Hence, don't use sampling for the currently
 653          * used max TP rate.
 654          */
 655         if (sample_idx == mi->max_tp_rate)
 656                 return -1;
 657         /*
 658          * When not using MRR, do not sample if the probability is already
 659          * higher than 95% to avoid wasting airtime
 660          */
 661         if (!mp->has_mrr && (mr->probability > MINSTREL_FRAC(95, 100)))
 662                 return -1;
 663
 664         /*
 665          * Make sure that lower rates get sampled only occasionally,
 666          * if the link is working perfectly.
 667          */
 668         sample_dur = minstrel_get_duration(sample_idx);
 669         if (sample_dur >= minstrel_get_duration(mi->max_tp_rate2) &&
 670             (mi->max_prob_streams <
 671              minstrel_mcs_groups[sample_group].streams ||
 672              sample_dur >= minstrel_get_duration(mi->max_prob_rate))) {
 673                 if (mr->sample_skipped < 20)
 674                         return -1;
 675
 676                 if (mi->sample_slow++ > 2)
 677                         return -1;
 678         }
 679         mi->sample_tries--;
 680
 681         return sample_idx;
 682 }
 683
 684 static void
 685 minstrel_ht_check_cck_shortpreamble(struct minstrel_priv *mp,
 686                                     struct minstrel_ht_sta *mi, bool val)
 687 {
 688         u8 supported = mi->groups[MINSTREL_CCK_GROUP].supported;
 689
 690         if (!supported || !mi->cck_supported_short)
 691                 return;
 692
 693         if (supported & (mi->cck_supported_short << (val * 4)))
 694                 return;
 695
 696         supported ^= mi->cck_supported_short | (mi->cck_supported_short << 4);
 697         mi->groups[MINSTREL_CCK_GROUP].supported = supported;
 698 }
 699
 700 static void
 701 minstrel_ht_get_rate(void *priv, struct ieee80211_sta *sta, void *priv_sta,
 702                      struct ieee80211_tx_rate_control *txrc)
 703 {
 704         struct ieee80211_tx_info *info = IEEE80211_SKB_CB(txrc->skb);
 705         struct ieee80211_tx_rate *ar = info->status.rates;
 706         struct minstrel_ht_sta_priv *msp = priv_sta;
 707         struct minstrel_ht_sta *mi = &msp->ht;
 708         struct minstrel_priv *mp = priv;
 709         int sample_idx;
 710         bool sample = false;
 711
 712         if (rate_control_send_low(sta, priv_sta, txrc))
 713                 return;
 714
 715         if (!msp->is_ht)
 716                 return mac80211_minstrel.get_rate(priv, sta, &msp->legacy, txrc);
 717
 718         info->flags |= mi->tx_flags;
 719         minstrel_ht_check_cck_shortpreamble(mp, mi, txrc->short_preamble);
 720
 721         /* Don't use EAPOL frames for sampling on non-mrr hw */
 722         if (mp->hw->max_rates == 1 &&
 723             txrc->skb->protocol == cpu_to_be16(ETH_P_PAE))
 724                 sample_idx = -1;
 725         else
 726                 sample_idx = minstrel_get_sample_rate(mp, mi);
 727
 728 #ifdef CONFIG_MAC80211_DEBUGFS
 729         /* use fixed index if set */
 730         if (mp->fixed_rate_idx != -1) {
 731                 mi->max_tp_rate = mp->fixed_rate_idx;
 732                 mi->max_tp_rate2 = mp->fixed_rate_idx;
 733                 mi->max_prob_rate = mp->fixed_rate_idx;
 734                 sample_idx = -1;
 735         }
 736 #endif
 737
 738         if (sample_idx >= 0) {
 739                 sample = true;
 740                 minstrel_ht_set_rate(mp, mi, &ar[0], sample_idx,
 741                         true, false);
 742                 info->flags |= IEEE80211_TX_CTL_RATE_CTRL_PROBE;
 743         } else {
 744                 minstrel_ht_set_rate(mp, mi, &ar[0], mi->max_tp_rate,
 745                         false, false);
 746         }
 747
 748         if (mp->hw->max_rates >= 3) {
 749                 /*
 750                  * At least 3 tx rates supported, use
 751                  * sample_rate -> max_tp_rate -> max_prob_rate for sampling and
 752                  * max_tp_rate -> max_tp_rate2 -> max_prob_rate by default.
 753                  */
 754                 if (sample_idx >= 0)
 755                         minstrel_ht_set_rate(mp, mi, &ar[1], mi->max_tp_rate,
 756                                 false, false);
 757                 else
 758                         minstrel_ht_set_rate(mp, mi, &ar[1], mi->max_tp_rate2,
 759                                 false, true);
 760
 761                 minstrel_ht_set_rate(mp, mi, &ar[2], mi->max_prob_rate,
 762                                      false, !sample);
 763
 764                 ar[3].count = 0;
 765                 ar[3].idx = -1;
 766         } else if (mp->hw->max_rates == 2) {
 767                 /*
 768                  * Only 2 tx rates supported, use
 769                  * sample_rate -> max_prob_rate for sampling and
 770                  * max_tp_rate -> max_prob_rate by default.
 771                  */
 772                 minstrel_ht_set_rate(mp, mi, &ar[1], mi->max_prob_rate,
 773                                      false, !sample);
 774
 775                 ar[2].count = 0;
 776                 ar[2].idx = -1;
 777         } else {
 778                 /* Not using MRR, only use the first rate */
 779                 ar[1].count = 0;
 780                 ar[1].idx = -1;
 781         }
 782
 783         mi->total_packets++;
 784
 785         /* wraparound */
 786         if (mi->total_packets == ~0) {
 787                 mi->total_packets = 0;
 788                 mi->sample_packets = 0;
 789         }
 790 }
 791
 792 static void
 793 minstrel_ht_update_cck(struct minstrel_priv *mp, struct minstrel_ht_sta *mi,
 794                        struct ieee80211_supported_band *sband,
 795                        struct ieee80211_sta *sta)
 796 {
 797         int i;
 798
 799         if (sband->band != IEEE80211_BAND_2GHZ)
 800                 return;
 801
 802         mi->cck_supported = 0;
 803         mi->cck_supported_short = 0;
 804         for (i = 0; i < 4; i++) {
 805                 if (!rate_supported(sta, sband->band, mp->cck_rates[i]))
 806                         continue;
 807
 808                 mi->cck_supported |= BIT(i);
 809                 if (sband->bitrates[i].flags & IEEE80211_RATE_SHORT_PREAMBLE)
 810                         mi->cck_supported_short |= BIT(i);
 811         }
 812
 813         mi->groups[MINSTREL_CCK_GROUP].supported = mi->cck_supported;
 814 }
 815
 816 static void
 817 minstrel_ht_update_caps(void *priv, struct ieee80211_supported_band *sband,
 818                         struct ieee80211_sta *sta, void *priv_sta)
 819 {
 820         struct minstrel_priv *mp = priv;
 821         struct minstrel_ht_sta_priv *msp = priv_sta;
 822         struct minstrel_ht_sta *mi = &msp->ht;
 823         struct ieee80211_mcs_info *mcs = &sta->ht_cap.mcs;
 824         u16 sta_cap = sta->ht_cap.cap;
 825         int n_supported = 0;
 826         int ack_dur;
 827         int stbc;
 828         int i;
 829
 830         /* fall back to the old minstrel for legacy stations */
 831         if (!sta->ht_cap.ht_supported)
 832                 goto use_legacy;
 833
 834         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(minstrel_mcs_groups) !=
 835                 MINSTREL_MAX_STREAMS * MINSTREL_STREAM_GROUPS + 1);
 836
 837         msp->is_ht = true;
 838         memset(mi, 0, sizeof(*mi));
 839         mi->stats_update = jiffies;
 840
 841         ack_dur = ieee80211_frame_duration(sband->band, 10, 60, 1, 1);
 842         mi->overhead = ieee80211_frame_duration(sband->band, 0, 60, 1, 1) + ack_dur;
 843         mi->overhead_rtscts = mi->overhead + 2 * ack_dur;
 844
 845         mi->avg_ampdu_len = MINSTREL_FRAC(1, 1);
 846
 847         /* When using MRR, sample more on the first attempt, without delay */
 848         if (mp->has_mrr) {
 849                 mi->sample_count = 16;
 850                 mi->sample_wait = 0;
 851         } else {
 852                 mi->sample_count = 8;
 853                 mi->sample_wait = 8;
 854         }
 855         mi->sample_tries = 4;
 856
 857         stbc = (sta_cap & IEEE80211_HT_CAP_RX_STBC) >>
 858                 IEEE80211_HT_CAP_RX_STBC_SHIFT;
 859         mi->tx_flags |= stbc << IEEE80211_TX_CTL_STBC_SHIFT;
 860
 861         if (sta_cap & IEEE80211_HT_CAP_LDPC_CODING)
 862                 mi->tx_flags |= IEEE80211_TX_CTL_LDPC;
 863
 864         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(mi->groups); i++) {
 865                 mi->groups[i].supported = 0;
 866                 if (i == MINSTREL_CCK_GROUP) {
 867                         minstrel_ht_update_cck(mp, mi, sband, sta);
 868                         continue;
 869                 }
 870
 871                 if (minstrel_mcs_groups[i].flags & IEEE80211_TX_RC_SHORT_GI) {
 872                         if (minstrel_mcs_groups[i].flags & IEEE80211_TX_RC_40_MHZ_WIDTH) {
 873                                 if (!(sta_cap & IEEE80211_HT_CAP_SGI_40))
 874                                         continue;
 875                         } else {
 876                                 if (!(sta_cap & IEEE80211_HT_CAP_SGI_20))
 877                                         continue;
 878                         }
 879                 }
 880
 881                 if (minstrel_mcs_groups[i].flags & IEEE80211_TX_RC_40_MHZ_WIDTH &&
 882                     sta->bandwidth < IEEE80211_STA_RX_BW_40)
 883                         continue;
 884
 885                 /* Mark MCS > 7 as unsupported if STA is in static SMPS mode */
 886                 if (sta->smps_mode == IEEE80211_SMPS_STATIC &&
 887                     minstrel_mcs_groups[i].streams > 1)
 888                         continue;
 889
 890                 mi->groups[i].supported =
 891                         mcs->rx_mask[minstrel_mcs_groups[i].streams - 1];
 892
 893                 if (mi->groups[i].supported)
 894                         n_supported++;
 895         }
 896
 897         if (!n_supported)
 898                 goto use_legacy;
 899
 900         return;
 901
 902 use_legacy:
 903         msp->is_ht = false;
 904         memset(&msp->legacy, 0, sizeof(msp->legacy));
 905         msp->legacy.r = msp->ratelist;
 906         msp->legacy.sample_table = msp->sample_table;
 907         return mac80211_minstrel.rate_init(priv, sband, sta, &msp->legacy);
 908 }
 909
 910 static void
 911 minstrel_ht_rate_init(void *priv, struct ieee80211_supported_band *sband,
 912                       struct ieee80211_sta *sta, void *priv_sta)
 913 {
 914         minstrel_ht_update_caps(priv, sband, sta, priv_sta);
 915 }
 916
 917 static void
 918 minstrel_ht_rate_update(void *priv, struct ieee80211_supported_band *sband,
 919                         struct ieee80211_sta *sta, void *priv_sta,
 920                         u32 changed)
 921 {
 922         minstrel_ht_update_caps(priv, sband, sta, priv_sta);
 923 }
 924
 925 static void *
 926 minstrel_ht_alloc_sta(void *priv, struct ieee80211_sta *sta, gfp_t gfp)
 927 {
 928         struct ieee80211_supported_band *sband;
 929         struct minstrel_ht_sta_priv *msp;
 930         struct minstrel_priv *mp = priv;
 931         struct ieee80211_hw *hw = mp->hw;
 932         int max_rates = 0;
 933         int i;
 934
 935         for (i = 0; i < IEEE80211_NUM_BANDS; i++) {
 936                 sband = hw->wiphy->bands[i];
 937                 if (sband && sband->n_bitrates > max_rates)
 938                         max_rates = sband->n_bitrates;
 939         }
 940
 941         msp = kzalloc(sizeof(*msp), gfp);
 942         if (!msp)
 943                 return NULL;
 944
 945         msp->ratelist = kzalloc(sizeof(struct minstrel_rate) * max_rates, gfp);
 946         if (!msp->ratelist)
 947                 goto error;
 948
 949         msp->sample_table = kmalloc(SAMPLE_COLUMNS * max_rates, gfp);
 950         if (!msp->sample_table)
 951                 goto error1;
 952
 953         return msp;
 954
 955 error1:
 956         kfree(msp->ratelist);
 957 error:
 958         kfree(msp);
 959         return NULL;
 960 }
 961
 962 static void
 963 minstrel_ht_free_sta(void *priv, struct ieee80211_sta *sta, void *priv_sta)
 964 {
 965         struct minstrel_ht_sta_priv *msp = priv_sta;
 966
 967         kfree(msp->sample_table);
 968         kfree(msp->ratelist);
 969         kfree(msp);
 970 }
 971
 972 static void *
 973 minstrel_ht_alloc(struct ieee80211_hw *hw, struct dentry *debugfsdir)
 974 {
 975         return mac80211_minstrel.alloc(hw, debugfsdir);
 976 }
 977
 978 static void
 979 minstrel_ht_free(void *priv)
 980 {
 981         mac80211_minstrel.free(priv);
 982 }
 983
 984 static struct rate_control_ops mac80211_minstrel_ht = {
 985         .name = "minstrel_ht",
 986         .tx_status = minstrel_ht_tx_status,
 987         .get_rate = minstrel_ht_get_rate,
 988         .rate_init = minstrel_ht_rate_init,
 989         .rate_update = minstrel_ht_rate_update,
 990         .alloc_sta = minstrel_ht_alloc_sta,
 991         .free_sta = minstrel_ht_free_sta,
 992         .alloc = minstrel_ht_alloc,
 993         .free = minstrel_ht_free,
 994 #ifdef CONFIG_MAC80211_DEBUGFS
 995         .add_sta_debugfs = minstrel_ht_add_sta_debugfs,
 996         .remove_sta_debugfs = minstrel_ht_remove_sta_debugfs,
 997 #endif
 998 };
 999
1000
1001 static void
1002 init_sample_table(void)
1003 {
1004         int col, i, new_idx;
1005         u8 rnd[MCS_GROUP_RATES];
1006
1007         memset(sample_table, 0xff, sizeof(sample_table));
1008         for (col = 0; col < SAMPLE_COLUMNS; col++) {
1009                 for (i = 0; i < MCS_GROUP_RATES; i++) {
1010                         get_random_bytes(rnd, sizeof(rnd));
1011                         new_idx = (i + rnd[i]) % MCS_GROUP_RATES;
1012
1013                         while (sample_table[col][new_idx] != 0xff)
1014                                 new_idx = (new_idx + 1) % MCS_GROUP_RATES;
1015
1016                         sample_table[col][new_idx] = i;
1017                 }
1018         }
1019 }
1020
1021 int __init
1022 rc80211_minstrel_ht_init(void)
1023 {
1024         init_sample_table();
1025         return ieee80211_rate_control_register(&mac80211_minstrel_ht);
1026 }
1027
1028 void
1029 rc80211_minstrel_ht_exit(void)
1030 {
1031         ieee80211_rate_control_unregister(&mac80211_minstrel_ht);
1032 }