]> Pileus Git - ~andy/linux/blob - net/sched/sch_qfq.c
6ed37652a4c388df5f96dde4f4e865d86e1868f6
[~andy/linux] / net / sched / sch_qfq.c
1 /*
2  * net/sched/sch_qfq.c         Quick Fair Queueing Plus Scheduler.
3  *
4  * Copyright (c) 2009 Fabio Checconi, Luigi Rizzo, and Paolo Valente.
5  * Copyright (c) 2012 Paolo Valente.
6  *
7  * This program is free software; you can redistribute it and/or
8  * modify it under the terms of the GNU General Public License
9  * version 2 as published by the Free Software Foundation.
10  */
11
12 #include <linux/module.h>
13 #include <linux/init.h>
14 #include <linux/bitops.h>
15 #include <linux/errno.h>
16 #include <linux/netdevice.h>
17 #include <linux/pkt_sched.h>
18 #include <net/sch_generic.h>
19 #include <net/pkt_sched.h>
20 #include <net/pkt_cls.h>
21
22
23 /*  Quick Fair Queueing Plus
24     ========================
25
26     Sources:
27
28     [1] Paolo Valente,
29     "Reducing the Execution Time of Fair-Queueing Schedulers."
30     http://algo.ing.unimo.it/people/paolo/agg-sched/agg-sched.pdf
31
32     Sources for QFQ:
33
34     [2] Fabio Checconi, Luigi Rizzo, and Paolo Valente: "QFQ: Efficient
35     Packet Scheduling with Tight Bandwidth Distribution Guarantees."
36
37     See also:
38     http://retis.sssup.it/~fabio/linux/qfq/
39  */
40
41 /*
42
43   QFQ+ divides classes into aggregates of at most MAX_AGG_CLASSES
44   classes. Each aggregate is timestamped with a virtual start time S
45   and a virtual finish time F, and scheduled according to its
46   timestamps. S and F are computed as a function of a system virtual
47   time function V. The classes within each aggregate are instead
48   scheduled with DRR.
49
50   To speed up operations, QFQ+ divides also aggregates into a limited
51   number of groups. Which group a class belongs to depends on the
52   ratio between the maximum packet length for the class and the weight
53   of the class. Groups have their own S and F. In the end, QFQ+
54   schedules groups, then aggregates within groups, then classes within
55   aggregates. See [1] and [2] for a full description.
56
57   Virtual time computations.
58
59   S, F and V are all computed in fixed point arithmetic with
60   FRAC_BITS decimal bits.
61
62   QFQ_MAX_INDEX is the maximum index allowed for a group. We need
63         one bit per index.
64   QFQ_MAX_WSHIFT is the maximum power of two supported as a weight.
65
66   The layout of the bits is as below:
67
68                    [ MTU_SHIFT ][      FRAC_BITS    ]
69                    [ MAX_INDEX    ][ MIN_SLOT_SHIFT ]
70                                  ^.__grp->index = 0
71                                  *.__grp->slot_shift
72
73   where MIN_SLOT_SHIFT is derived by difference from the others.
74
75   The max group index corresponds to Lmax/w_min, where
76   Lmax=1<<MTU_SHIFT, w_min = 1 .
77   From this, and knowing how many groups (MAX_INDEX) we want,
78   we can derive the shift corresponding to each group.
79
80   Because we often need to compute
81         F = S + len/w_i  and V = V + len/wsum
82   instead of storing w_i store the value
83         inv_w = (1<<FRAC_BITS)/w_i
84   so we can do F = S + len * inv_w * wsum.
85   We use W_TOT in the formulas so we can easily move between
86   static and adaptive weight sum.
87
88   The per-scheduler-instance data contain all the data structures
89   for the scheduler: bitmaps and bucket lists.
90
91  */
92
93 /*
94  * Maximum number of consecutive slots occupied by backlogged classes
95  * inside a group.
96  */
97 #define QFQ_MAX_SLOTS   32
98
99 /*
100  * Shifts used for aggregate<->group mapping.  We allow class weights that are
101  * in the range [1, 2^MAX_WSHIFT], and we try to map each aggregate i to the
102  * group with the smallest index that can support the L_i / r_i configured
103  * for the classes in the aggregate.
104  *
105  * grp->index is the index of the group; and grp->slot_shift
106  * is the shift for the corresponding (scaled) sigma_i.
107  */
108 #define QFQ_MAX_INDEX           24
109 #define QFQ_MAX_WSHIFT          10
110
111 #define QFQ_MAX_WEIGHT          (1<<QFQ_MAX_WSHIFT) /* see qfq_slot_insert */
112 #define QFQ_MAX_WSUM            (64*QFQ_MAX_WEIGHT)
113
114 #define FRAC_BITS               30      /* fixed point arithmetic */
115 #define ONE_FP                  (1UL << FRAC_BITS)
116 #define IWSUM                   (ONE_FP/QFQ_MAX_WSUM)
117
118 #define QFQ_MTU_SHIFT           16      /* to support TSO/GSO */
119 #define QFQ_MIN_LMAX            512     /* see qfq_slot_insert */
120
121 #define QFQ_MAX_AGG_CLASSES     8 /* max num classes per aggregate allowed */
122
123 /*
124  * Possible group states.  These values are used as indexes for the bitmaps
125  * array of struct qfq_queue.
126  */
127 enum qfq_state { ER, IR, EB, IB, QFQ_MAX_STATE };
128
129 struct qfq_group;
130
131 struct qfq_aggregate;
132
133 struct qfq_class {
134         struct Qdisc_class_common common;
135
136         unsigned int refcnt;
137         unsigned int filter_cnt;
138
139         struct gnet_stats_basic_packed bstats;
140         struct gnet_stats_queue qstats;
141         struct gnet_stats_rate_est rate_est;
142         struct Qdisc *qdisc;
143         struct list_head alist;         /* Link for active-classes list. */
144         struct qfq_aggregate *agg;      /* Parent aggregate. */
145         int deficit;                    /* DRR deficit counter. */
146 };
147
148 struct qfq_aggregate {
149         struct hlist_node next; /* Link for the slot list. */
150         u64 S, F;               /* flow timestamps (exact) */
151
152         /* group we belong to. In principle we would need the index,
153          * which is log_2(lmax/weight), but we never reference it
154          * directly, only the group.
155          */
156         struct qfq_group *grp;
157
158         /* these are copied from the flowset. */
159         u32     class_weight; /* Weight of each class in this aggregate. */
160         /* Max pkt size for the classes in this aggregate, DRR quantum. */
161         int     lmax;
162
163         u32     inv_w;      /* ONE_FP/(sum of weights of classes in aggr.). */
164         u32     budgetmax;  /* Max budget for this aggregate. */
165         u32     initial_budget, budget;     /* Initial and current budget. */
166
167         int               num_classes;  /* Number of classes in this aggr. */
168         struct list_head  active;       /* DRR queue of active classes. */
169
170         struct hlist_node nonfull_next; /* See nonfull_aggs in qfq_sched. */
171 };
172
173 struct qfq_group {
174         u64 S, F;                       /* group timestamps (approx). */
175         unsigned int slot_shift;        /* Slot shift. */
176         unsigned int index;             /* Group index. */
177         unsigned int front;             /* Index of the front slot. */
178         unsigned long full_slots;       /* non-empty slots */
179
180         /* Array of RR lists of active aggregates. */
181         struct hlist_head slots[QFQ_MAX_SLOTS];
182 };
183
184 struct qfq_sched {
185         struct tcf_proto *filter_list;
186         struct Qdisc_class_hash clhash;
187
188         u64                     oldV, V;        /* Precise virtual times. */
189         struct qfq_aggregate    *in_serv_agg;   /* Aggregate being served. */
190         u32                     num_active_agg; /* Num. of active aggregates */
191         u32                     wsum;           /* weight sum */
192
193         unsigned long bitmaps[QFQ_MAX_STATE];       /* Group bitmaps. */
194         struct qfq_group groups[QFQ_MAX_INDEX + 1]; /* The groups. */
195         u32 min_slot_shift;     /* Index of the group-0 bit in the bitmaps. */
196
197         u32 max_agg_classes;            /* Max number of classes per aggr. */
198         struct hlist_head nonfull_aggs; /* Aggs with room for more classes. */
199 };
200
201 /*
202  * Possible reasons why the timestamps of an aggregate are updated
203  * enqueue: the aggregate switches from idle to active and must scheduled
204  *          for service
205  * requeue: the aggregate finishes its budget, so it stops being served and
206  *          must be rescheduled for service
207  */
208 enum update_reason {enqueue, requeue};
209
210 static struct qfq_class *qfq_find_class(struct Qdisc *sch, u32 classid)
211 {
212         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
213         struct Qdisc_class_common *clc;
214
215         clc = qdisc_class_find(&q->clhash, classid);
216         if (clc == NULL)
217                 return NULL;
218         return container_of(clc, struct qfq_class, common);
219 }
220
221 static void qfq_purge_queue(struct qfq_class *cl)
222 {
223         unsigned int len = cl->qdisc->q.qlen;
224
225         qdisc_reset(cl->qdisc);
226         qdisc_tree_decrease_qlen(cl->qdisc, len);
227 }
228
229 static const struct nla_policy qfq_policy[TCA_QFQ_MAX + 1] = {
230         [TCA_QFQ_WEIGHT] = { .type = NLA_U32 },
231         [TCA_QFQ_LMAX] = { .type = NLA_U32 },
232 };
233
234 /*
235  * Calculate a flow index, given its weight and maximum packet length.
236  * index = log_2(maxlen/weight) but we need to apply the scaling.
237  * This is used only once at flow creation.
238  */
239 static int qfq_calc_index(u32 inv_w, unsigned int maxlen, u32 min_slot_shift)
240 {
241         u64 slot_size = (u64)maxlen * inv_w;
242         unsigned long size_map;
243         int index = 0;
244
245         size_map = slot_size >> min_slot_shift;
246         if (!size_map)
247                 goto out;
248
249         index = __fls(size_map) + 1;    /* basically a log_2 */
250         index -= !(slot_size - (1ULL << (index + min_slot_shift - 1)));
251
252         if (index < 0)
253                 index = 0;
254 out:
255         pr_debug("qfq calc_index: W = %lu, L = %u, I = %d\n",
256                  (unsigned long) ONE_FP/inv_w, maxlen, index);
257
258         return index;
259 }
260
261 static void qfq_deactivate_agg(struct qfq_sched *, struct qfq_aggregate *);
262 static void qfq_activate_agg(struct qfq_sched *, struct qfq_aggregate *,
263                              enum update_reason);
264
265 static void qfq_init_agg(struct qfq_sched *q, struct qfq_aggregate *agg,
266                          u32 lmax, u32 weight)
267 {
268         INIT_LIST_HEAD(&agg->active);
269         hlist_add_head(&agg->nonfull_next, &q->nonfull_aggs);
270
271         agg->lmax = lmax;
272         agg->class_weight = weight;
273 }
274
275 static struct qfq_aggregate *qfq_find_agg(struct qfq_sched *q,
276                                           u32 lmax, u32 weight)
277 {
278         struct qfq_aggregate *agg;
279         struct hlist_node *n;
280
281         hlist_for_each_entry(agg, n, &q->nonfull_aggs, nonfull_next)
282                 if (agg->lmax == lmax && agg->class_weight == weight)
283                         return agg;
284
285         return NULL;
286 }
287
288
289 /* Update aggregate as a function of the new number of classes. */
290 static void qfq_update_agg(struct qfq_sched *q, struct qfq_aggregate *agg,
291                            int new_num_classes)
292 {
293         u32 new_agg_weight;
294
295         if (new_num_classes == q->max_agg_classes)
296                 hlist_del_init(&agg->nonfull_next);
297
298         if (agg->num_classes > new_num_classes &&
299             new_num_classes == q->max_agg_classes - 1) /* agg no more full */
300                 hlist_add_head(&agg->nonfull_next, &q->nonfull_aggs);
301
302         agg->budgetmax = new_num_classes * agg->lmax;
303         new_agg_weight = agg->class_weight * new_num_classes;
304         agg->inv_w = ONE_FP/new_agg_weight;
305
306         if (agg->grp == NULL) {
307                 int i = qfq_calc_index(agg->inv_w, agg->budgetmax,
308                                        q->min_slot_shift);
309                 agg->grp = &q->groups[i];
310         }
311
312         q->wsum +=
313                 (int) agg->class_weight * (new_num_classes - agg->num_classes);
314
315         agg->num_classes = new_num_classes;
316 }
317
318 /* Add class to aggregate. */
319 static void qfq_add_to_agg(struct qfq_sched *q,
320                            struct qfq_aggregate *agg,
321                            struct qfq_class *cl)
322 {
323         cl->agg = agg;
324
325         qfq_update_agg(q, agg, agg->num_classes+1);
326         if (cl->qdisc->q.qlen > 0) { /* adding an active class */
327                 list_add_tail(&cl->alist, &agg->active);
328                 if (list_first_entry(&agg->active, struct qfq_class, alist) ==
329                     cl && q->in_serv_agg != agg) /* agg was inactive */
330                         qfq_activate_agg(q, agg, enqueue); /* schedule agg */
331         }
332 }
333
334 static struct qfq_aggregate *qfq_choose_next_agg(struct qfq_sched *);
335
336 static void qfq_destroy_agg(struct qfq_sched *q, struct qfq_aggregate *agg)
337 {
338         if (!hlist_unhashed(&agg->nonfull_next))
339                 hlist_del_init(&agg->nonfull_next);
340         if (q->in_serv_agg == agg)
341                 q->in_serv_agg = qfq_choose_next_agg(q);
342         kfree(agg);
343 }
344
345 /* Deschedule class from within its parent aggregate. */
346 static void qfq_deactivate_class(struct qfq_sched *q, struct qfq_class *cl)
347 {
348         struct qfq_aggregate *agg = cl->agg;
349
350
351         list_del(&cl->alist); /* remove from RR queue of the aggregate */
352         if (list_empty(&agg->active)) /* agg is now inactive */
353                 qfq_deactivate_agg(q, agg);
354 }
355
356 /* Remove class from its parent aggregate. */
357 static void qfq_rm_from_agg(struct qfq_sched *q, struct qfq_class *cl)
358 {
359         struct qfq_aggregate *agg = cl->agg;
360
361         cl->agg = NULL;
362         if (agg->num_classes == 1) { /* agg being emptied, destroy it */
363                 qfq_destroy_agg(q, agg);
364                 return;
365         }
366         qfq_update_agg(q, agg, agg->num_classes-1);
367 }
368
369 /* Deschedule class and remove it from its parent aggregate. */
370 static void qfq_deact_rm_from_agg(struct qfq_sched *q, struct qfq_class *cl)
371 {
372         if (cl->qdisc->q.qlen > 0) /* class is active */
373                 qfq_deactivate_class(q, cl);
374
375         qfq_rm_from_agg(q, cl);
376 }
377
378 /* Move class to a new aggregate, matching the new class weight and/or lmax */
379 static int qfq_change_agg(struct Qdisc *sch, struct qfq_class *cl, u32 weight,
380                            u32 lmax)
381 {
382         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
383         struct qfq_aggregate *new_agg = qfq_find_agg(q, lmax, weight);
384
385         if (new_agg == NULL) { /* create new aggregate */
386                 new_agg = kzalloc(sizeof(*new_agg), GFP_ATOMIC);
387                 if (new_agg == NULL)
388                         return -ENOBUFS;
389                 qfq_init_agg(q, new_agg, lmax, weight);
390         }
391         qfq_deact_rm_from_agg(q, cl);
392         qfq_add_to_agg(q, new_agg, cl);
393
394         return 0;
395 }
396
397 static int qfq_change_class(struct Qdisc *sch, u32 classid, u32 parentid,
398                             struct nlattr **tca, unsigned long *arg)
399 {
400         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
401         struct qfq_class *cl = (struct qfq_class *)*arg;
402         bool existing = false;
403         struct nlattr *tb[TCA_QFQ_MAX + 1];
404         struct qfq_aggregate *new_agg = NULL;
405         u32 weight, lmax, inv_w;
406         int err;
407         int delta_w;
408
409         if (tca[TCA_OPTIONS] == NULL) {
410                 pr_notice("qfq: no options\n");
411                 return -EINVAL;
412         }
413
414         err = nla_parse_nested(tb, TCA_QFQ_MAX, tca[TCA_OPTIONS], qfq_policy);
415         if (err < 0)
416                 return err;
417
418         if (tb[TCA_QFQ_WEIGHT]) {
419                 weight = nla_get_u32(tb[TCA_QFQ_WEIGHT]);
420                 if (!weight || weight > (1UL << QFQ_MAX_WSHIFT)) {
421                         pr_notice("qfq: invalid weight %u\n", weight);
422                         return -EINVAL;
423                 }
424         } else
425                 weight = 1;
426
427         if (tb[TCA_QFQ_LMAX]) {
428                 lmax = nla_get_u32(tb[TCA_QFQ_LMAX]);
429                 if (lmax < QFQ_MIN_LMAX || lmax > (1UL << QFQ_MTU_SHIFT)) {
430                         pr_notice("qfq: invalid max length %u\n", lmax);
431                         return -EINVAL;
432                 }
433         } else
434                 lmax = psched_mtu(qdisc_dev(sch));
435
436         inv_w = ONE_FP / weight;
437         weight = ONE_FP / inv_w;
438
439         if (cl != NULL &&
440             lmax == cl->agg->lmax &&
441             weight == cl->agg->class_weight)
442                 return 0; /* nothing to change */
443
444         delta_w = weight - (cl ? cl->agg->class_weight : 0);
445
446         if (q->wsum + delta_w > QFQ_MAX_WSUM) {
447                 pr_notice("qfq: total weight out of range (%d + %u)\n",
448                           delta_w, q->wsum);
449                 return -EINVAL;
450         }
451
452         if (cl != NULL) { /* modify existing class */
453                 if (tca[TCA_RATE]) {
454                         err = gen_replace_estimator(&cl->bstats, &cl->rate_est,
455                                                     qdisc_root_sleeping_lock(sch),
456                                                     tca[TCA_RATE]);
457                         if (err)
458                                 return err;
459                 }
460                 existing = true;
461                 goto set_change_agg;
462         }
463
464         /* create and init new class */
465         cl = kzalloc(sizeof(struct qfq_class), GFP_KERNEL);
466         if (cl == NULL)
467                 return -ENOBUFS;
468
469         cl->refcnt = 1;
470         cl->common.classid = classid;
471         cl->deficit = lmax;
472
473         cl->qdisc = qdisc_create_dflt(sch->dev_queue,
474                                       &pfifo_qdisc_ops, classid);
475         if (cl->qdisc == NULL)
476                 cl->qdisc = &noop_qdisc;
477
478         if (tca[TCA_RATE]) {
479                 err = gen_new_estimator(&cl->bstats, &cl->rate_est,
480                                         qdisc_root_sleeping_lock(sch),
481                                         tca[TCA_RATE]);
482                 if (err)
483                         goto destroy_class;
484         }
485
486         sch_tree_lock(sch);
487         qdisc_class_hash_insert(&q->clhash, &cl->common);
488         sch_tree_unlock(sch);
489
490         qdisc_class_hash_grow(sch, &q->clhash);
491
492 set_change_agg:
493         sch_tree_lock(sch);
494         new_agg = qfq_find_agg(q, lmax, weight);
495         if (new_agg == NULL) { /* create new aggregate */
496                 sch_tree_unlock(sch);
497                 new_agg = kzalloc(sizeof(*new_agg), GFP_KERNEL);
498                 if (new_agg == NULL) {
499                         err = -ENOBUFS;
500                         gen_kill_estimator(&cl->bstats, &cl->rate_est);
501                         goto destroy_class;
502                 }
503                 sch_tree_lock(sch);
504                 qfq_init_agg(q, new_agg, lmax, weight);
505         }
506         if (existing)
507                 qfq_deact_rm_from_agg(q, cl);
508         qfq_add_to_agg(q, new_agg, cl);
509         sch_tree_unlock(sch);
510
511         *arg = (unsigned long)cl;
512         return 0;
513
514 destroy_class:
515         qdisc_destroy(cl->qdisc);
516         kfree(cl);
517         return err;
518 }
519
520 static void qfq_destroy_class(struct Qdisc *sch, struct qfq_class *cl)
521 {
522         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
523
524         qfq_rm_from_agg(q, cl);
525         gen_kill_estimator(&cl->bstats, &cl->rate_est);
526         qdisc_destroy(cl->qdisc);
527         kfree(cl);
528 }
529
530 static int qfq_delete_class(struct Qdisc *sch, unsigned long arg)
531 {
532         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
533         struct qfq_class *cl = (struct qfq_class *)arg;
534
535         if (cl->filter_cnt > 0)
536                 return -EBUSY;
537
538         sch_tree_lock(sch);
539
540         qfq_purge_queue(cl);
541         qdisc_class_hash_remove(&q->clhash, &cl->common);
542
543         BUG_ON(--cl->refcnt == 0);
544         /*
545          * This shouldn't happen: we "hold" one cops->get() when called
546          * from tc_ctl_tclass; the destroy method is done from cops->put().
547          */
548
549         sch_tree_unlock(sch);
550         return 0;
551 }
552
553 static unsigned long qfq_get_class(struct Qdisc *sch, u32 classid)
554 {
555         struct qfq_class *cl = qfq_find_class(sch, classid);
556
557         if (cl != NULL)
558                 cl->refcnt++;
559
560         return (unsigned long)cl;
561 }
562
563 static void qfq_put_class(struct Qdisc *sch, unsigned long arg)
564 {
565         struct qfq_class *cl = (struct qfq_class *)arg;
566
567         if (--cl->refcnt == 0)
568                 qfq_destroy_class(sch, cl);
569 }
570
571 static struct tcf_proto **qfq_tcf_chain(struct Qdisc *sch, unsigned long cl)
572 {
573         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
574
575         if (cl)
576                 return NULL;
577
578         return &q->filter_list;
579 }
580
581 static unsigned long qfq_bind_tcf(struct Qdisc *sch, unsigned long parent,
582                                   u32 classid)
583 {
584         struct qfq_class *cl = qfq_find_class(sch, classid);
585
586         if (cl != NULL)
587                 cl->filter_cnt++;
588
589         return (unsigned long)cl;
590 }
591
592 static void qfq_unbind_tcf(struct Qdisc *sch, unsigned long arg)
593 {
594         struct qfq_class *cl = (struct qfq_class *)arg;
595
596         cl->filter_cnt--;
597 }
598
599 static int qfq_graft_class(struct Qdisc *sch, unsigned long arg,
600                            struct Qdisc *new, struct Qdisc **old)
601 {
602         struct qfq_class *cl = (struct qfq_class *)arg;
603
604         if (new == NULL) {
605                 new = qdisc_create_dflt(sch->dev_queue,
606                                         &pfifo_qdisc_ops, cl->common.classid);
607                 if (new == NULL)
608                         new = &noop_qdisc;
609         }
610
611         sch_tree_lock(sch);
612         qfq_purge_queue(cl);
613         *old = cl->qdisc;
614         cl->qdisc = new;
615         sch_tree_unlock(sch);
616         return 0;
617 }
618
619 static struct Qdisc *qfq_class_leaf(struct Qdisc *sch, unsigned long arg)
620 {
621         struct qfq_class *cl = (struct qfq_class *)arg;
622
623         return cl->qdisc;
624 }
625
626 static int qfq_dump_class(struct Qdisc *sch, unsigned long arg,
627                           struct sk_buff *skb, struct tcmsg *tcm)
628 {
629         struct qfq_class *cl = (struct qfq_class *)arg;
630         struct nlattr *nest;
631
632         tcm->tcm_parent = TC_H_ROOT;
633         tcm->tcm_handle = cl->common.classid;
634         tcm->tcm_info   = cl->qdisc->handle;
635
636         nest = nla_nest_start(skb, TCA_OPTIONS);
637         if (nest == NULL)
638                 goto nla_put_failure;
639         if (nla_put_u32(skb, TCA_QFQ_WEIGHT, cl->agg->class_weight) ||
640             nla_put_u32(skb, TCA_QFQ_LMAX, cl->agg->lmax))
641                 goto nla_put_failure;
642         return nla_nest_end(skb, nest);
643
644 nla_put_failure:
645         nla_nest_cancel(skb, nest);
646         return -EMSGSIZE;
647 }
648
649 static int qfq_dump_class_stats(struct Qdisc *sch, unsigned long arg,
650                                 struct gnet_dump *d)
651 {
652         struct qfq_class *cl = (struct qfq_class *)arg;
653         struct tc_qfq_stats xstats;
654
655         memset(&xstats, 0, sizeof(xstats));
656         cl->qdisc->qstats.qlen = cl->qdisc->q.qlen;
657
658         xstats.weight = cl->agg->class_weight;
659         xstats.lmax = cl->agg->lmax;
660
661         if (gnet_stats_copy_basic(d, &cl->bstats) < 0 ||
662             gnet_stats_copy_rate_est(d, &cl->bstats, &cl->rate_est) < 0 ||
663             gnet_stats_copy_queue(d, &cl->qdisc->qstats) < 0)
664                 return -1;
665
666         return gnet_stats_copy_app(d, &xstats, sizeof(xstats));
667 }
668
669 static void qfq_walk(struct Qdisc *sch, struct qdisc_walker *arg)
670 {
671         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
672         struct qfq_class *cl;
673         struct hlist_node *n;
674         unsigned int i;
675
676         if (arg->stop)
677                 return;
678
679         for (i = 0; i < q->clhash.hashsize; i++) {
680                 hlist_for_each_entry(cl, n, &q->clhash.hash[i], common.hnode) {
681                         if (arg->count < arg->skip) {
682                                 arg->count++;
683                                 continue;
684                         }
685                         if (arg->fn(sch, (unsigned long)cl, arg) < 0) {
686                                 arg->stop = 1;
687                                 return;
688                         }
689                         arg->count++;
690                 }
691         }
692 }
693
694 static struct qfq_class *qfq_classify(struct sk_buff *skb, struct Qdisc *sch,
695                                       int *qerr)
696 {
697         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
698         struct qfq_class *cl;
699         struct tcf_result res;
700         int result;
701
702         if (TC_H_MAJ(skb->priority ^ sch->handle) == 0) {
703                 pr_debug("qfq_classify: found %d\n", skb->priority);
704                 cl = qfq_find_class(sch, skb->priority);
705                 if (cl != NULL)
706                         return cl;
707         }
708
709         *qerr = NET_XMIT_SUCCESS | __NET_XMIT_BYPASS;
710         result = tc_classify(skb, q->filter_list, &res);
711         if (result >= 0) {
712 #ifdef CONFIG_NET_CLS_ACT
713                 switch (result) {
714                 case TC_ACT_QUEUED:
715                 case TC_ACT_STOLEN:
716                         *qerr = NET_XMIT_SUCCESS | __NET_XMIT_STOLEN;
717                 case TC_ACT_SHOT:
718                         return NULL;
719                 }
720 #endif
721                 cl = (struct qfq_class *)res.class;
722                 if (cl == NULL)
723                         cl = qfq_find_class(sch, res.classid);
724                 return cl;
725         }
726
727         return NULL;
728 }
729
730 /* Generic comparison function, handling wraparound. */
731 static inline int qfq_gt(u64 a, u64 b)
732 {
733         return (s64)(a - b) > 0;
734 }
735
736 /* Round a precise timestamp to its slotted value. */
737 static inline u64 qfq_round_down(u64 ts, unsigned int shift)
738 {
739         return ts & ~((1ULL << shift) - 1);
740 }
741
742 /* return the pointer to the group with lowest index in the bitmap */
743 static inline struct qfq_group *qfq_ffs(struct qfq_sched *q,
744                                         unsigned long bitmap)
745 {
746         int index = __ffs(bitmap);
747         return &q->groups[index];
748 }
749 /* Calculate a mask to mimic what would be ffs_from(). */
750 static inline unsigned long mask_from(unsigned long bitmap, int from)
751 {
752         return bitmap & ~((1UL << from) - 1);
753 }
754
755 /*
756  * The state computation relies on ER=0, IR=1, EB=2, IB=3
757  * First compute eligibility comparing grp->S, q->V,
758  * then check if someone is blocking us and possibly add EB
759  */
760 static int qfq_calc_state(struct qfq_sched *q, const struct qfq_group *grp)
761 {
762         /* if S > V we are not eligible */
763         unsigned int state = qfq_gt(grp->S, q->V);
764         unsigned long mask = mask_from(q->bitmaps[ER], grp->index);
765         struct qfq_group *next;
766
767         if (mask) {
768                 next = qfq_ffs(q, mask);
769                 if (qfq_gt(grp->F, next->F))
770                         state |= EB;
771         }
772
773         return state;
774 }
775
776
777 /*
778  * In principle
779  *      q->bitmaps[dst] |= q->bitmaps[src] & mask;
780  *      q->bitmaps[src] &= ~mask;
781  * but we should make sure that src != dst
782  */
783 static inline void qfq_move_groups(struct qfq_sched *q, unsigned long mask,
784                                    int src, int dst)
785 {
786         q->bitmaps[dst] |= q->bitmaps[src] & mask;
787         q->bitmaps[src] &= ~mask;
788 }
789
790 static void qfq_unblock_groups(struct qfq_sched *q, int index, u64 old_F)
791 {
792         unsigned long mask = mask_from(q->bitmaps[ER], index + 1);
793         struct qfq_group *next;
794
795         if (mask) {
796                 next = qfq_ffs(q, mask);
797                 if (!qfq_gt(next->F, old_F))
798                         return;
799         }
800
801         mask = (1UL << index) - 1;
802         qfq_move_groups(q, mask, EB, ER);
803         qfq_move_groups(q, mask, IB, IR);
804 }
805
806 /*
807  * perhaps
808  *
809         old_V ^= q->V;
810         old_V >>= q->min_slot_shift;
811         if (old_V) {
812                 ...
813         }
814  *
815  */
816 static void qfq_make_eligible(struct qfq_sched *q)
817 {
818         unsigned long vslot = q->V >> q->min_slot_shift;
819         unsigned long old_vslot = q->oldV >> q->min_slot_shift;
820
821         if (vslot != old_vslot) {
822                 unsigned long mask = (1UL << fls(vslot ^ old_vslot)) - 1;
823                 qfq_move_groups(q, mask, IR, ER);
824                 qfq_move_groups(q, mask, IB, EB);
825         }
826 }
827
828
829 /*
830  * The index of the slot in which the aggregate is to be inserted must
831  * not be higher than QFQ_MAX_SLOTS-2. There is a '-2' and not a '-1'
832  * because the start time of the group may be moved backward by one
833  * slot after the aggregate has been inserted, and this would cause
834  * non-empty slots to be right-shifted by one position.
835  *
836  * If the weight and lmax (max_pkt_size) of the classes do not change,
837  * then QFQ+ does meet the above contraint according to the current
838  * values of its parameters. In fact, if the weight and lmax of the
839  * classes do not change, then, from the theory, QFQ+ guarantees that
840  * the slot index is never higher than
841  * 2 + QFQ_MAX_AGG_CLASSES * ((1<<QFQ_MTU_SHIFT)/QFQ_MIN_LMAX) *
842  * (QFQ_MAX_WEIGHT/QFQ_MAX_WSUM) = 2 + 8 * 128 * (1 / 64) = 18
843  *
844  * When the weight of a class is increased or the lmax of the class is
845  * decreased, a new aggregate with smaller slot size than the original
846  * parent aggregate of the class may happen to be activated. The
847  * activation of this aggregate should be properly delayed to when the
848  * service of the class has finished in the ideal system tracked by
849  * QFQ+. If the activation of the aggregate is not delayed to this
850  * reference time instant, then this aggregate may be unjustly served
851  * before other aggregates waiting for service. This may cause the
852  * above bound to the slot index to be violated for some of these
853  * unlucky aggregates.
854  *
855  * Instead of delaying the activation of the new aggregate, which is
856  * quite complex, the following inaccurate but simple solution is used:
857  * if the slot index is higher than QFQ_MAX_SLOTS-2, then the
858  * timestamps of the aggregate are shifted backward so as to let the
859  * slot index become equal to QFQ_MAX_SLOTS-2.
860  */
861 static void qfq_slot_insert(struct qfq_group *grp, struct qfq_aggregate *agg,
862                             u64 roundedS)
863 {
864         u64 slot = (roundedS - grp->S) >> grp->slot_shift;
865         unsigned int i; /* slot index in the bucket list */
866
867         if (unlikely(slot > QFQ_MAX_SLOTS - 2)) {
868                 u64 deltaS = roundedS - grp->S -
869                         ((u64)(QFQ_MAX_SLOTS - 2)<<grp->slot_shift);
870                 agg->S -= deltaS;
871                 agg->F -= deltaS;
872                 slot = QFQ_MAX_SLOTS - 2;
873         }
874
875         i = (grp->front + slot) % QFQ_MAX_SLOTS;
876
877         hlist_add_head(&agg->next, &grp->slots[i]);
878         __set_bit(slot, &grp->full_slots);
879 }
880
881 /* Maybe introduce hlist_first_entry?? */
882 static struct qfq_aggregate *qfq_slot_head(struct qfq_group *grp)
883 {
884         return hlist_entry(grp->slots[grp->front].first,
885                            struct qfq_aggregate, next);
886 }
887
888 /*
889  * remove the entry from the slot
890  */
891 static void qfq_front_slot_remove(struct qfq_group *grp)
892 {
893         struct qfq_aggregate *agg = qfq_slot_head(grp);
894
895         BUG_ON(!agg);
896         hlist_del(&agg->next);
897         if (hlist_empty(&grp->slots[grp->front]))
898                 __clear_bit(0, &grp->full_slots);
899 }
900
901 /*
902  * Returns the first aggregate in the first non-empty bucket of the
903  * group. As a side effect, adjusts the bucket list so the first
904  * non-empty bucket is at position 0 in full_slots.
905  */
906 static struct qfq_aggregate *qfq_slot_scan(struct qfq_group *grp)
907 {
908         unsigned int i;
909
910         pr_debug("qfq slot_scan: grp %u full %#lx\n",
911                  grp->index, grp->full_slots);
912
913         if (grp->full_slots == 0)
914                 return NULL;
915
916         i = __ffs(grp->full_slots);  /* zero based */
917         if (i > 0) {
918                 grp->front = (grp->front + i) % QFQ_MAX_SLOTS;
919                 grp->full_slots >>= i;
920         }
921
922         return qfq_slot_head(grp);
923 }
924
925 /*
926  * adjust the bucket list. When the start time of a group decreases,
927  * we move the index down (modulo QFQ_MAX_SLOTS) so we don't need to
928  * move the objects. The mask of occupied slots must be shifted
929  * because we use ffs() to find the first non-empty slot.
930  * This covers decreases in the group's start time, but what about
931  * increases of the start time ?
932  * Here too we should make sure that i is less than 32
933  */
934 static void qfq_slot_rotate(struct qfq_group *grp, u64 roundedS)
935 {
936         unsigned int i = (grp->S - roundedS) >> grp->slot_shift;
937
938         grp->full_slots <<= i;
939         grp->front = (grp->front - i) % QFQ_MAX_SLOTS;
940 }
941
942 static void qfq_update_eligible(struct qfq_sched *q)
943 {
944         struct qfq_group *grp;
945         unsigned long ineligible;
946
947         ineligible = q->bitmaps[IR] | q->bitmaps[IB];
948         if (ineligible) {
949                 if (!q->bitmaps[ER]) {
950                         grp = qfq_ffs(q, ineligible);
951                         if (qfq_gt(grp->S, q->V))
952                                 q->V = grp->S;
953                 }
954                 qfq_make_eligible(q);
955         }
956 }
957
958 /* Dequeue head packet of the head class in the DRR queue of the aggregate. */
959 static void agg_dequeue(struct qfq_aggregate *agg,
960                         struct qfq_class *cl, unsigned int len)
961 {
962         qdisc_dequeue_peeked(cl->qdisc);
963
964         cl->deficit -= (int) len;
965
966         if (cl->qdisc->q.qlen == 0) /* no more packets, remove from list */
967                 list_del(&cl->alist);
968         else if (cl->deficit < qdisc_pkt_len(cl->qdisc->ops->peek(cl->qdisc))) {
969                 cl->deficit += agg->lmax;
970                 list_move_tail(&cl->alist, &agg->active);
971         }
972 }
973
974 static inline struct sk_buff *qfq_peek_skb(struct qfq_aggregate *agg,
975                                            struct qfq_class **cl,
976                                            unsigned int *len)
977 {
978         struct sk_buff *skb;
979
980         *cl = list_first_entry(&agg->active, struct qfq_class, alist);
981         skb = (*cl)->qdisc->ops->peek((*cl)->qdisc);
982         if (skb == NULL)
983                 WARN_ONCE(1, "qfq_dequeue: non-workconserving leaf\n");
984         else
985                 *len = qdisc_pkt_len(skb);
986
987         return skb;
988 }
989
990 /* Update F according to the actual service received by the aggregate. */
991 static inline void charge_actual_service(struct qfq_aggregate *agg)
992 {
993         /* compute the service received by the aggregate */
994         u32 service_received = agg->initial_budget - agg->budget;
995
996         agg->F = agg->S + (u64)service_received * agg->inv_w;
997 }
998
999 static struct sk_buff *qfq_dequeue(struct Qdisc *sch)
1000 {
1001         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
1002         struct qfq_aggregate *in_serv_agg = q->in_serv_agg;
1003         struct qfq_class *cl;
1004         struct sk_buff *skb = NULL;
1005         /* next-packet len, 0 means no more active classes in in-service agg */
1006         unsigned int len = 0;
1007
1008         if (in_serv_agg == NULL)
1009                 return NULL;
1010
1011         if (!list_empty(&in_serv_agg->active))
1012                 skb = qfq_peek_skb(in_serv_agg, &cl, &len);
1013
1014         /*
1015          * If there are no active classes in the in-service aggregate,
1016          * or if the aggregate has not enough budget to serve its next
1017          * class, then choose the next aggregate to serve.
1018          */
1019         if (len == 0 || in_serv_agg->budget < len) {
1020                 charge_actual_service(in_serv_agg);
1021
1022                 /* recharge the budget of the aggregate */
1023                 in_serv_agg->initial_budget = in_serv_agg->budget =
1024                         in_serv_agg->budgetmax;
1025
1026                 if (!list_empty(&in_serv_agg->active))
1027                         /*
1028                          * Still active: reschedule for
1029                          * service. Possible optimization: if no other
1030                          * aggregate is active, then there is no point
1031                          * in rescheduling this aggregate, and we can
1032                          * just keep it as the in-service one. This
1033                          * should be however a corner case, and to
1034                          * handle it, we would need to maintain an
1035                          * extra num_active_aggs field.
1036                         */
1037                         qfq_activate_agg(q, in_serv_agg, requeue);
1038                 else if (sch->q.qlen == 0) { /* no aggregate to serve */
1039                         q->in_serv_agg = NULL;
1040                         return NULL;
1041                 }
1042
1043                 /*
1044                  * If we get here, there are other aggregates queued:
1045                  * choose the new aggregate to serve.
1046                  */
1047                 in_serv_agg = q->in_serv_agg = qfq_choose_next_agg(q);
1048                 skb = qfq_peek_skb(in_serv_agg, &cl, &len);
1049         }
1050         if (!skb)
1051                 return NULL;
1052
1053         sch->q.qlen--;
1054         qdisc_bstats_update(sch, skb);
1055
1056         agg_dequeue(in_serv_agg, cl, len);
1057         in_serv_agg->budget -= len;
1058         q->V += (u64)len * IWSUM;
1059         pr_debug("qfq dequeue: len %u F %lld now %lld\n",
1060                  len, (unsigned long long) in_serv_agg->F,
1061                  (unsigned long long) q->V);
1062
1063         return skb;
1064 }
1065
1066 static struct qfq_aggregate *qfq_choose_next_agg(struct qfq_sched *q)
1067 {
1068         struct qfq_group *grp;
1069         struct qfq_aggregate *agg, *new_front_agg;
1070         u64 old_F;
1071
1072         qfq_update_eligible(q);
1073         q->oldV = q->V;
1074
1075         if (!q->bitmaps[ER])
1076                 return NULL;
1077
1078         grp = qfq_ffs(q, q->bitmaps[ER]);
1079         old_F = grp->F;
1080
1081         agg = qfq_slot_head(grp);
1082
1083         /* agg starts to be served, remove it from schedule */
1084         qfq_front_slot_remove(grp);
1085
1086         new_front_agg = qfq_slot_scan(grp);
1087
1088         if (new_front_agg == NULL) /* group is now inactive, remove from ER */
1089                 __clear_bit(grp->index, &q->bitmaps[ER]);
1090         else {
1091                 u64 roundedS = qfq_round_down(new_front_agg->S,
1092                                               grp->slot_shift);
1093                 unsigned int s;
1094
1095                 if (grp->S == roundedS)
1096                         return agg;
1097                 grp->S = roundedS;
1098                 grp->F = roundedS + (2ULL << grp->slot_shift);
1099                 __clear_bit(grp->index, &q->bitmaps[ER]);
1100                 s = qfq_calc_state(q, grp);
1101                 __set_bit(grp->index, &q->bitmaps[s]);
1102         }
1103
1104         qfq_unblock_groups(q, grp->index, old_F);
1105
1106         return agg;
1107 }
1108
1109 /*
1110  * Assign a reasonable start time for a new aggregate in group i.
1111  * Admissible values for \hat(F) are multiples of \sigma_i
1112  * no greater than V+\sigma_i . Larger values mean that
1113  * we had a wraparound so we consider the timestamp to be stale.
1114  *
1115  * If F is not stale and F >= V then we set S = F.
1116  * Otherwise we should assign S = V, but this may violate
1117  * the ordering in EB (see [2]). So, if we have groups in ER,
1118  * set S to the F_j of the first group j which would be blocking us.
1119  * We are guaranteed not to move S backward because
1120  * otherwise our group i would still be blocked.
1121  */
1122 static void qfq_update_start(struct qfq_sched *q, struct qfq_aggregate *agg)
1123 {
1124         unsigned long mask;
1125         u64 limit, roundedF;
1126         int slot_shift = agg->grp->slot_shift;
1127
1128         roundedF = qfq_round_down(agg->F, slot_shift);
1129         limit = qfq_round_down(q->V, slot_shift) + (1ULL << slot_shift);
1130
1131         if (!qfq_gt(agg->F, q->V) || qfq_gt(roundedF, limit)) {
1132                 /* timestamp was stale */
1133                 mask = mask_from(q->bitmaps[ER], agg->grp->index);
1134                 if (mask) {
1135                         struct qfq_group *next = qfq_ffs(q, mask);
1136                         if (qfq_gt(roundedF, next->F)) {
1137                                 if (qfq_gt(limit, next->F))
1138                                         agg->S = next->F;
1139                                 else /* preserve timestamp correctness */
1140                                         agg->S = limit;
1141                                 return;
1142                         }
1143                 }
1144                 agg->S = q->V;
1145         } else  /* timestamp is not stale */
1146                 agg->S = agg->F;
1147 }
1148
1149 /*
1150  * Update the timestamps of agg before scheduling/rescheduling it for
1151  * service.  In particular, assign to agg->F its maximum possible
1152  * value, i.e., the virtual finish time with which the aggregate
1153  * should be labeled if it used all its budget once in service.
1154  */
1155 static inline void
1156 qfq_update_agg_ts(struct qfq_sched *q,
1157                     struct qfq_aggregate *agg, enum update_reason reason)
1158 {
1159         if (reason != requeue)
1160                 qfq_update_start(q, agg);
1161         else /* just charge agg for the service received */
1162                 agg->S = agg->F;
1163
1164         agg->F = agg->S + (u64)agg->budgetmax * agg->inv_w;
1165 }
1166
1167 static void qfq_schedule_agg(struct qfq_sched *, struct qfq_aggregate *);
1168
1169 static int qfq_enqueue(struct sk_buff *skb, struct Qdisc *sch)
1170 {
1171         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
1172         struct qfq_class *cl;
1173         struct qfq_aggregate *agg;
1174         int err = 0;
1175
1176         cl = qfq_classify(skb, sch, &err);
1177         if (cl == NULL) {
1178                 if (err & __NET_XMIT_BYPASS)
1179                         sch->qstats.drops++;
1180                 kfree_skb(skb);
1181                 return err;
1182         }
1183         pr_debug("qfq_enqueue: cl = %x\n", cl->common.classid);
1184
1185         if (unlikely(cl->agg->lmax < qdisc_pkt_len(skb))) {
1186                 pr_debug("qfq: increasing maxpkt from %u to %u for class %u",
1187                          cl->agg->lmax, qdisc_pkt_len(skb), cl->common.classid);
1188                 err = qfq_change_agg(sch, cl, cl->agg->class_weight,
1189                                      qdisc_pkt_len(skb));
1190                 if (err)
1191                         return err;
1192         }
1193
1194         err = qdisc_enqueue(skb, cl->qdisc);
1195         if (unlikely(err != NET_XMIT_SUCCESS)) {
1196                 pr_debug("qfq_enqueue: enqueue failed %d\n", err);
1197                 if (net_xmit_drop_count(err)) {
1198                         cl->qstats.drops++;
1199                         sch->qstats.drops++;
1200                 }
1201                 return err;
1202         }
1203
1204         bstats_update(&cl->bstats, skb);
1205         ++sch->q.qlen;
1206
1207         agg = cl->agg;
1208         /* if the queue was not empty, then done here */
1209         if (cl->qdisc->q.qlen != 1) {
1210                 if (unlikely(skb == cl->qdisc->ops->peek(cl->qdisc)) &&
1211                     list_first_entry(&agg->active, struct qfq_class, alist)
1212                     == cl && cl->deficit < qdisc_pkt_len(skb))
1213                         list_move_tail(&cl->alist, &agg->active);
1214
1215                 return err;
1216         }
1217
1218         /* schedule class for service within the aggregate */
1219         cl->deficit = agg->lmax;
1220         list_add_tail(&cl->alist, &agg->active);
1221
1222         if (list_first_entry(&agg->active, struct qfq_class, alist) != cl)
1223                 return err; /* aggregate was not empty, nothing else to do */
1224
1225         /* recharge budget */
1226         agg->initial_budget = agg->budget = agg->budgetmax;
1227
1228         qfq_update_agg_ts(q, agg, enqueue);
1229         if (q->in_serv_agg == NULL)
1230                 q->in_serv_agg = agg;
1231         else if (agg != q->in_serv_agg)
1232                 qfq_schedule_agg(q, agg);
1233
1234         return err;
1235 }
1236
1237 /*
1238  * Schedule aggregate according to its timestamps.
1239  */
1240 static void qfq_schedule_agg(struct qfq_sched *q, struct qfq_aggregate *agg)
1241 {
1242         struct qfq_group *grp = agg->grp;
1243         u64 roundedS;
1244         int s;
1245
1246         roundedS = qfq_round_down(agg->S, grp->slot_shift);
1247
1248         /*
1249          * Insert agg in the correct bucket.
1250          * If agg->S >= grp->S we don't need to adjust the
1251          * bucket list and simply go to the insertion phase.
1252          * Otherwise grp->S is decreasing, we must make room
1253          * in the bucket list, and also recompute the group state.
1254          * Finally, if there were no flows in this group and nobody
1255          * was in ER make sure to adjust V.
1256          */
1257         if (grp->full_slots) {
1258                 if (!qfq_gt(grp->S, agg->S))
1259                         goto skip_update;
1260
1261                 /* create a slot for this agg->S */
1262                 qfq_slot_rotate(grp, roundedS);
1263                 /* group was surely ineligible, remove */
1264                 __clear_bit(grp->index, &q->bitmaps[IR]);
1265                 __clear_bit(grp->index, &q->bitmaps[IB]);
1266         } else if (!q->bitmaps[ER] && qfq_gt(roundedS, q->V))
1267                 q->V = roundedS;
1268
1269         grp->S = roundedS;
1270         grp->F = roundedS + (2ULL << grp->slot_shift);
1271         s = qfq_calc_state(q, grp);
1272         __set_bit(grp->index, &q->bitmaps[s]);
1273
1274         pr_debug("qfq enqueue: new state %d %#lx S %lld F %lld V %lld\n",
1275                  s, q->bitmaps[s],
1276                  (unsigned long long) agg->S,
1277                  (unsigned long long) agg->F,
1278                  (unsigned long long) q->V);
1279
1280 skip_update:
1281         qfq_slot_insert(grp, agg, roundedS);
1282 }
1283
1284
1285 /* Update agg ts and schedule agg for service */
1286 static void qfq_activate_agg(struct qfq_sched *q, struct qfq_aggregate *agg,
1287                              enum update_reason reason)
1288 {
1289         qfq_update_agg_ts(q, agg, reason);
1290         qfq_schedule_agg(q, agg);
1291 }
1292
1293 static void qfq_slot_remove(struct qfq_sched *q, struct qfq_group *grp,
1294                             struct qfq_aggregate *agg)
1295 {
1296         unsigned int i, offset;
1297         u64 roundedS;
1298
1299         roundedS = qfq_round_down(agg->S, grp->slot_shift);
1300         offset = (roundedS - grp->S) >> grp->slot_shift;
1301
1302         i = (grp->front + offset) % QFQ_MAX_SLOTS;
1303
1304         hlist_del(&agg->next);
1305         if (hlist_empty(&grp->slots[i]))
1306                 __clear_bit(offset, &grp->full_slots);
1307 }
1308
1309 /*
1310  * Called to forcibly deschedule an aggregate.  If the aggregate is
1311  * not in the front bucket, or if the latter has other aggregates in
1312  * the front bucket, we can simply remove the aggregate with no other
1313  * side effects.
1314  * Otherwise we must propagate the event up.
1315  */
1316 static void qfq_deactivate_agg(struct qfq_sched *q, struct qfq_aggregate *agg)
1317 {
1318         struct qfq_group *grp = agg->grp;
1319         unsigned long mask;
1320         u64 roundedS;
1321         int s;
1322
1323         if (agg == q->in_serv_agg) {
1324                 charge_actual_service(agg);
1325                 q->in_serv_agg = qfq_choose_next_agg(q);
1326                 return;
1327         }
1328
1329         agg->F = agg->S;
1330         qfq_slot_remove(q, grp, agg);
1331
1332         if (!grp->full_slots) {
1333                 __clear_bit(grp->index, &q->bitmaps[IR]);
1334                 __clear_bit(grp->index, &q->bitmaps[EB]);
1335                 __clear_bit(grp->index, &q->bitmaps[IB]);
1336
1337                 if (test_bit(grp->index, &q->bitmaps[ER]) &&
1338                     !(q->bitmaps[ER] & ~((1UL << grp->index) - 1))) {
1339                         mask = q->bitmaps[ER] & ((1UL << grp->index) - 1);
1340                         if (mask)
1341                                 mask = ~((1UL << __fls(mask)) - 1);
1342                         else
1343                                 mask = ~0UL;
1344                         qfq_move_groups(q, mask, EB, ER);
1345                         qfq_move_groups(q, mask, IB, IR);
1346                 }
1347                 __clear_bit(grp->index, &q->bitmaps[ER]);
1348         } else if (hlist_empty(&grp->slots[grp->front])) {
1349                 agg = qfq_slot_scan(grp);
1350                 roundedS = qfq_round_down(agg->S, grp->slot_shift);
1351                 if (grp->S != roundedS) {
1352                         __clear_bit(grp->index, &q->bitmaps[ER]);
1353                         __clear_bit(grp->index, &q->bitmaps[IR]);
1354                         __clear_bit(grp->index, &q->bitmaps[EB]);
1355                         __clear_bit(grp->index, &q->bitmaps[IB]);
1356                         grp->S = roundedS;
1357                         grp->F = roundedS + (2ULL << grp->slot_shift);
1358                         s = qfq_calc_state(q, grp);
1359                         __set_bit(grp->index, &q->bitmaps[s]);
1360                 }
1361         }
1362
1363         qfq_update_eligible(q);
1364 }
1365
1366 static void qfq_qlen_notify(struct Qdisc *sch, unsigned long arg)
1367 {
1368         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
1369         struct qfq_class *cl = (struct qfq_class *)arg;
1370
1371         if (cl->qdisc->q.qlen == 0)
1372                 qfq_deactivate_class(q, cl);
1373 }
1374
1375 static unsigned int qfq_drop_from_slot(struct qfq_sched *q,
1376                                        struct hlist_head *slot)
1377 {
1378         struct qfq_aggregate *agg;
1379         struct hlist_node *n;
1380         struct qfq_class *cl;
1381         unsigned int len;
1382
1383         hlist_for_each_entry(agg, n, slot, next) {
1384                 list_for_each_entry(cl, &agg->active, alist) {
1385
1386                         if (!cl->qdisc->ops->drop)
1387                                 continue;
1388
1389                         len = cl->qdisc->ops->drop(cl->qdisc);
1390                         if (len > 0) {
1391                                 if (cl->qdisc->q.qlen == 0)
1392                                         qfq_deactivate_class(q, cl);
1393
1394                                 return len;
1395                         }
1396                 }
1397         }
1398         return 0;
1399 }
1400
1401 static unsigned int qfq_drop(struct Qdisc *sch)
1402 {
1403         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
1404         struct qfq_group *grp;
1405         unsigned int i, j, len;
1406
1407         for (i = 0; i <= QFQ_MAX_INDEX; i++) {
1408                 grp = &q->groups[i];
1409                 for (j = 0; j < QFQ_MAX_SLOTS; j++) {
1410                         len = qfq_drop_from_slot(q, &grp->slots[j]);
1411                         if (len > 0) {
1412                                 sch->q.qlen--;
1413                                 return len;
1414                         }
1415                 }
1416
1417         }
1418
1419         return 0;
1420 }
1421
1422 static int qfq_init_qdisc(struct Qdisc *sch, struct nlattr *opt)
1423 {
1424         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
1425         struct qfq_group *grp;
1426         int i, j, err;
1427         u32 max_cl_shift, maxbudg_shift, max_classes;
1428
1429         err = qdisc_class_hash_init(&q->clhash);
1430         if (err < 0)
1431                 return err;
1432
1433         if (qdisc_dev(sch)->tx_queue_len + 1 > QFQ_MAX_AGG_CLASSES)
1434                 max_classes = QFQ_MAX_AGG_CLASSES;
1435         else
1436                 max_classes = qdisc_dev(sch)->tx_queue_len + 1;
1437         /* max_cl_shift = floor(log_2(max_classes)) */
1438         max_cl_shift = __fls(max_classes);
1439         q->max_agg_classes = 1<<max_cl_shift;
1440
1441         /* maxbudg_shift = log2(max_len * max_classes_per_agg) */
1442         maxbudg_shift = QFQ_MTU_SHIFT + max_cl_shift;
1443         q->min_slot_shift = FRAC_BITS + maxbudg_shift - QFQ_MAX_INDEX;
1444
1445         for (i = 0; i <= QFQ_MAX_INDEX; i++) {
1446                 grp = &q->groups[i];
1447                 grp->index = i;
1448                 grp->slot_shift = q->min_slot_shift + i;
1449                 for (j = 0; j < QFQ_MAX_SLOTS; j++)
1450                         INIT_HLIST_HEAD(&grp->slots[j]);
1451         }
1452
1453         INIT_HLIST_HEAD(&q->nonfull_aggs);
1454
1455         return 0;
1456 }
1457
1458 static void qfq_reset_qdisc(struct Qdisc *sch)
1459 {
1460         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
1461         struct qfq_class *cl;
1462         struct hlist_node *n;
1463         unsigned int i;
1464
1465         for (i = 0; i < q->clhash.hashsize; i++) {
1466                 hlist_for_each_entry(cl, n, &q->clhash.hash[i], common.hnode) {
1467                         if (cl->qdisc->q.qlen > 0)
1468                                 qfq_deactivate_class(q, cl);
1469
1470                         qdisc_reset(cl->qdisc);
1471                 }
1472         }
1473         sch->q.qlen = 0;
1474 }
1475
1476 static void qfq_destroy_qdisc(struct Qdisc *sch)
1477 {
1478         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
1479         struct qfq_class *cl;
1480         struct hlist_node *n, *next;
1481         unsigned int i;
1482
1483         tcf_destroy_chain(&q->filter_list);
1484
1485         for (i = 0; i < q->clhash.hashsize; i++) {
1486                 hlist_for_each_entry_safe(cl, n, next, &q->clhash.hash[i],
1487                                           common.hnode) {
1488                         qfq_destroy_class(sch, cl);
1489                 }
1490         }
1491         qdisc_class_hash_destroy(&q->clhash);
1492 }
1493
1494 static const struct Qdisc_class_ops qfq_class_ops = {
1495         .change         = qfq_change_class,
1496         .delete         = qfq_delete_class,
1497         .get            = qfq_get_class,
1498         .put            = qfq_put_class,
1499         .tcf_chain      = qfq_tcf_chain,
1500         .bind_tcf       = qfq_bind_tcf,
1501         .unbind_tcf     = qfq_unbind_tcf,
1502         .graft          = qfq_graft_class,
1503         .leaf           = qfq_class_leaf,
1504         .qlen_notify    = qfq_qlen_notify,
1505         .dump           = qfq_dump_class,
1506         .dump_stats     = qfq_dump_class_stats,
1507         .walk           = qfq_walk,
1508 };
1509
1510 static struct Qdisc_ops qfq_qdisc_ops __read_mostly = {
1511         .cl_ops         = &qfq_class_ops,
1512         .id             = "qfq",
1513         .priv_size      = sizeof(struct qfq_sched),
1514         .enqueue        = qfq_enqueue,
1515         .dequeue        = qfq_dequeue,
1516         .peek           = qdisc_peek_dequeued,
1517         .drop           = qfq_drop,
1518         .init           = qfq_init_qdisc,
1519         .reset          = qfq_reset_qdisc,
1520         .destroy        = qfq_destroy_qdisc,
1521         .owner          = THIS_MODULE,
1522 };
1523
1524 static int __init qfq_init(void)
1525 {
1526         return register_qdisc(&qfq_qdisc_ops);
1527 }
1528
1529 static void __exit qfq_exit(void)
1530 {
1531         unregister_qdisc(&qfq_qdisc_ops);
1532 }
1533
1534 module_init(qfq_init);
1535 module_exit(qfq_exit);
1536 MODULE_LICENSE("GPL");