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