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