net/mac80211/rc80211_minstrel_ht.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2010-2013 Felix Fietkau <nbd@openwrt.org>
   3  *
   4  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   5  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
   6  * published by the Free Software Foundation.
   7  */
   8 #include <linux/netdevice.h>
   9 #include <linux/types.h>
  10 #include <linux/skbuff.h>
  11 #include <linux/debugfs.h>
  12 #include <linux/random.h>
  13 #include <linux/ieee80211.h>
  14 #include <net/mac80211.h>
  15 #include "rate.h"
  16 #include "rc80211_minstrel.h"
  17 #include "rc80211_minstrel_ht.h"
  18
  19 #define AVG_PKT_SIZE    1200
  20
  21 /* Number of bits for an average sized packet */
  22 #define MCS_NBITS (AVG_PKT_SIZE << 3)
  23
  24 /* Number of symbols for a packet with (bps) bits per symbol */
  25 #define MCS_NSYMS(bps) ((MCS_NBITS + (bps) - 1) / (bps))
  26
  27 /* Transmission time (nanoseconds) for a packet containing (syms) symbols */
  28 #define MCS_SYMBOL_TIME(sgi, syms)                                      \
  29         (sgi ?                                                          \
  30           ((syms) * 18000 + 4000) / 5 : /* syms * 3.6 us */             \
  31           ((syms) * 1000) << 2          /* syms * 4 us */               \
  32         )
  33
  34 /* Transmit duration for the raw data part of an average sized packet */
  35 #define MCS_DURATION(streams, sgi, bps) MCS_SYMBOL_TIME(sgi, MCS_NSYMS((streams) * (bps)))
  36
  37 /*
  38  * Define group sort order: HT40 -> SGI -> #streams
  39  */
  40 #define GROUP_IDX(_streams, _sgi, _ht40)        \
  41         MINSTREL_MAX_STREAMS * 2 * _ht40 +      \
  42         MINSTREL_MAX_STREAMS * _sgi +           \
  43         _streams - 1
  44
  45 /* MCS rate information for an MCS group */
  46 #define MCS_GROUP(_streams, _sgi, _ht40)                                \
  47         [GROUP_IDX(_streams, _sgi, _ht40)] = {                          \
  48         .streams = _streams,                                            \
  49         .flags =                                                        \
  50                 (_sgi ? IEEE80211_TX_RC_SHORT_GI : 0) |                 \
  51                 (_ht40 ? IEEE80211_TX_RC_40_MHZ_WIDTH : 0),             \
  52         .duration = {                                                   \
  53                 MCS_DURATION(_streams, _sgi, _ht40 ? 54 : 26),          \
  54                 MCS_DURATION(_streams, _sgi, _ht40 ? 108 : 52),         \
  55                 MCS_DURATION(_streams, _sgi, _ht40 ? 162 : 78),         \
  56                 MCS_DURATION(_streams, _sgi, _ht40 ? 216 : 104),        \
  57                 MCS_DURATION(_streams, _sgi, _ht40 ? 324 : 156),        \
  58                 MCS_DURATION(_streams, _sgi, _ht40 ? 432 : 208),        \
  59                 MCS_DURATION(_streams, _sgi, _ht40 ? 486 : 234),        \
  60                 MCS_DURATION(_streams, _sgi, _ht40 ? 540 : 260)         \
  61         }                                                               \
  62 }
  63
  64 #define CCK_DURATION(_bitrate, _short, _len)            \
  65         (1000 * (10 /* SIFS */ +                        \
  66          (_short ? 72 + 24 : 144 + 48 ) +               \
  67          (8 * (_len + 4) * 10) / (_bitrate)))
  68
  69 #define CCK_ACK_DURATION(_bitrate, _short)                      \
  70         (CCK_DURATION((_bitrate > 10 ? 20 : 10), false, 60) +   \
  71          CCK_DURATION(_bitrate, _short, AVG_PKT_SIZE))
  72
  73 #define CCK_DURATION_LIST(_short)                       \
  74         CCK_ACK_DURATION(10, _short),                   \
  75         CCK_ACK_DURATION(20, _short),                   \
  76         CCK_ACK_DURATION(55, _short),                   \
  77         CCK_ACK_DURATION(110, _short)
  78
  79 #define CCK_GROUP                                               \
  80         [MINSTREL_MAX_STREAMS * MINSTREL_STREAM_GROUPS] = {     \
  81                 .streams = 0,                                   \
  82                 .duration = {                                   \
  83                         CCK_DURATION_LIST(false),               \
  84                         CCK_DURATION_LIST(true)                 \
  85                 }                                               \
  86         }
  87
  88 /*
  89  * To enable sufficiently targeted rate sampling, MCS rates are divided into
  90  * groups, based on the number of streams and flags (HT40, SGI) that they
  91  * use.
  92  *
  93  * Sortorder has to be fixed for GROUP_IDX macro to be applicable:
  94  * HT40 -> SGI -> #streams
  95  */
  96 const struct mcs_group minstrel_mcs_groups[] = {
  97         MCS_GROUP(1, 0, 0),
  98         MCS_GROUP(2, 0, 0),
  99 #if MINSTREL_MAX_STREAMS >= 3
 100         MCS_GROUP(3, 0, 0),
 101 #endif
 102
 103         MCS_GROUP(1, 1, 0),
 104         MCS_GROUP(2, 1, 0),
 105 #if MINSTREL_MAX_STREAMS >= 3
 106         MCS_GROUP(3, 1, 0),
 107 #endif
 108
 109         MCS_GROUP(1, 0, 1),
 110         MCS_GROUP(2, 0, 1),
 111 #if MINSTREL_MAX_STREAMS >= 3
 112         MCS_GROUP(3, 0, 1),
 113 #endif
 114
 115         MCS_GROUP(1, 1, 1),
 116         MCS_GROUP(2, 1, 1),
 117 #if MINSTREL_MAX_STREAMS >= 3
 118         MCS_GROUP(3, 1, 1),
 119 #endif
 120
 121         /* must be last */
 122         CCK_GROUP
 123 };
 124
 125 #define MINSTREL_CCK_GROUP      (ARRAY_SIZE(minstrel_mcs_groups) - 1)
 126
 127 static u8 sample_table[SAMPLE_COLUMNS][MCS_GROUP_RATES];
 128
 129 static void
 130 minstrel_ht_update_rates(struct minstrel_priv *mp, struct minstrel_ht_sta *mi);
 131
 132 /*
 133  * Look up an MCS group index based on mac80211 rate information
 134  */
 135 static int
 136 minstrel_ht_get_group_idx(struct ieee80211_tx_rate *rate)
 137 {
 138         return GROUP_IDX((rate->idx / MCS_GROUP_RATES) + 1,
 139                          !!(rate->flags & IEEE80211_TX_RC_SHORT_GI),
 140                          !!(rate->flags & IEEE80211_TX_RC_40_MHZ_WIDTH));
 141 }
 142
 143 static struct minstrel_rate_stats *
 144 minstrel_ht_get_stats(struct minstrel_priv *mp, struct minstrel_ht_sta *mi,
 145                       struct ieee80211_tx_rate *rate)
 146 {
 147         int group, idx;
 148
 149         if (rate->flags & IEEE80211_TX_RC_MCS) {
 150                 group = minstrel_ht_get_group_idx(rate);
 151                 idx = rate->idx % MCS_GROUP_RATES;
 152         } else {
 153                 group = MINSTREL_CCK_GROUP;
 154
 155                 for (idx = 0; idx < ARRAY_SIZE(mp->cck_rates); idx++)
 156                         if (rate->idx == mp->cck_rates[idx])
 157                                 break;
 158
 159                 /* short preamble */
 160                 if (!(mi->groups[group].supported & BIT(idx)))
 161                         idx += 4;
 162         }
 163         return &mi->groups[group].rates[idx];
 164 }
 165
 166 static inline struct minstrel_rate_stats *
 167 minstrel_get_ratestats(struct minstrel_ht_sta *mi, int index)
 168 {
 169         return &mi->groups[index / MCS_GROUP_RATES].rates[index % MCS_GROUP_RATES];
 170 }
 171
 172
 173 /*
 174  * Recalculate success probabilities and counters for a rate using EWMA
 175  */
 176 static void
 177 minstrel_calc_rate_ewma(struct minstrel_rate_stats *mr)
 178 {
 179         if (unlikely(mr->attempts > 0)) {
 180                 mr->sample_skipped = 0;
 181                 mr->cur_prob = MINSTREL_FRAC(mr->success, mr->attempts);
 182                 if (!mr->att_hist)
 183                         mr->probability = mr->cur_prob;
 184                 else
 185                         mr->probability = minstrel_ewma(mr->probability,
 186                                 mr->cur_prob, EWMA_LEVEL);
 187                 mr->att_hist += mr->attempts;
 188                 mr->succ_hist += mr->success;
 189         } else {
 190                 mr->sample_skipped++;
 191         }
 192         mr->last_success = mr->success;
 193         mr->last_attempts = mr->attempts;
 194         mr->success = 0;
 195         mr->attempts = 0;
 196 }
 197
 198 /*
 199  * Calculate throughput based on the average A-MPDU length, taking into account
 200  * the expected number of retransmissions and their expected length
 201  */
 202 static void
 203 minstrel_ht_calc_tp(struct minstrel_ht_sta *mi, int group, int rate)
 204 {
 205         struct minstrel_rate_stats *mr;
 206         unsigned int nsecs = 0;
 207         unsigned int tp;
 208         unsigned int prob;
 209
 210         mr = &mi->groups[group].rates[rate];
 211         prob = mr->probability;
 212
 213         if (prob < MINSTREL_FRAC(1, 10)) {
 214                 mr->cur_tp = 0;
 215                 return;
 216         }
 217
 218         /*
 219          * For the throughput calculation, limit the probability value to 90% to
 220          * account for collision related packet error rate fluctuation
 221          */
 222         if (prob > MINSTREL_FRAC(9, 10))
 223                 prob = MINSTREL_FRAC(9, 10);
 224
 225         if (group != MINSTREL_CCK_GROUP)
 226                 nsecs = 1000 * mi->overhead / MINSTREL_TRUNC(mi->avg_ampdu_len);
 227
 228         nsecs += minstrel_mcs_groups[group].duration[rate];
 229         tp = 1000000 * ((mr->probability * 1000) / nsecs);
 230
 231         mr->cur_tp = MINSTREL_TRUNC(tp);
 232 }
 233
 234 /*
 235  * Update rate statistics and select new primary rates
 236  *
 237  * Rules for rate selection:
 238  *  - max_prob_rate must use only one stream, as a tradeoff between delivery
 239  *    probability and throughput during strong fluctuations
 240  *  - as long as the max prob rate has a probability of more than 3/4, pick
 241  *    higher throughput rates, even if the probablity is a bit lower
 242  */
 243 static void
 244 minstrel_ht_update_stats(struct minstrel_priv *mp, struct minstrel_ht_sta *mi)
 245 {
 246         struct minstrel_mcs_group_data *mg;
 247         struct minstrel_rate_stats *mr;
 248         int cur_prob, cur_prob_tp, cur_tp, cur_tp2;
 249         int group, i, index;
 250         bool mi_rates_valid = false;
 251
 252         if (mi->ampdu_packets > 0) {
 253                 mi->avg_ampdu_len = minstrel_ewma(mi->avg_ampdu_len,
 254                         MINSTREL_FRAC(mi->ampdu_len, mi->ampdu_packets), EWMA_LEVEL);
 255                 mi->ampdu_len = 0;
 256                 mi->ampdu_packets = 0;
 257         }
 258
 259         mi->sample_slow = 0;
 260         mi->sample_count = 0;
 261
 262         for (group = 0; group < ARRAY_SIZE(minstrel_mcs_groups); group++) {
 263                 bool mg_rates_valid = false;
 264
 265                 cur_prob = 0;
 266                 cur_prob_tp = 0;
 267                 cur_tp = 0;
 268                 cur_tp2 = 0;
 269
 270                 mg = &mi->groups[group];
 271                 if (!mg->supported)
 272                         continue;
 273
 274                 mi->sample_count++;
 275
 276                 for (i = 0; i < MCS_GROUP_RATES; i++) {
 277                         if (!(mg->supported & BIT(i)))
 278                                 continue;
 279
 280                         /* initialize rates selections starting indexes */
 281                         if (!mg_rates_valid) {
 282                                 mg->max_tp_rate = mg->max_tp_rate2 =
 283                                         mg->max_prob_rate = i;
 284                                 if (!mi_rates_valid) {
 285                                         mi->max_tp_rate = mi->max_tp_rate2 =
 286                                                 mi->max_prob_rate = i;
 287                                         mi_rates_valid = true;
 288                                 }
 289                                 mg_rates_valid = true;
 290                         }
 291
 292                         mr = &mg->rates[i];
 293                         mr->retry_updated = false;
 294                         index = MCS_GROUP_RATES * group + i;
 295                         minstrel_calc_rate_ewma(mr);
 296                         minstrel_ht_calc_tp(mi, group, i);
 297
 298                         if (!mr->cur_tp)
 299                                 continue;
 300
 301                         if ((mr->cur_tp > cur_prob_tp && mr->probability >
 302                              MINSTREL_FRAC(3, 4)) || mr->probability > cur_prob) {
 303                                 mg->max_prob_rate = index;
 304                                 cur_prob = mr->probability;
 305                                 cur_prob_tp = mr->cur_tp;
 306                         }
 307
 308                         if (mr->cur_tp > cur_tp) {
 309                                 swap(index, mg->max_tp_rate);
 310                                 cur_tp = mr->cur_tp;
 311                                 mr = minstrel_get_ratestats(mi, index);
 312                         }
 313
 314                         if (index >= mg->max_tp_rate)
 315                                 continue;
 316
 317                         if (mr->cur_tp > cur_tp2) {
 318                                 mg->max_tp_rate2 = index;
 319                                 cur_tp2 = mr->cur_tp;
 320                         }
 321                 }
 322         }
 323
 324         /* try to sample all available rates during each interval */
 325         mi->sample_count *= 8;
 326
 327         cur_prob = 0;
 328         cur_prob_tp = 0;
 329         cur_tp = 0;
 330         cur_tp2 = 0;
 331         for (group = 0; group < ARRAY_SIZE(minstrel_mcs_groups); group++) {
 332                 mg = &mi->groups[group];
 333                 if (!mg->supported)
 334                         continue;
 335
 336                 mr = minstrel_get_ratestats(mi, mg->max_tp_rate);
 337                 if (cur_tp < mr->cur_tp) {
 338                         mi->max_tp_rate2 = mi->max_tp_rate;
 339                         cur_tp2 = cur_tp;
 340                         mi->max_tp_rate = mg->max_tp_rate;
 341                         cur_tp = mr->cur_tp;
 342                         mi->max_prob_streams = minstrel_mcs_groups[group].streams - 1;
 343                 }
 344
 345                 mr = minstrel_get_ratestats(mi, mg->max_tp_rate2);
 346                 if (cur_tp2 < mr->cur_tp) {
 347                         mi->max_tp_rate2 = mg->max_tp_rate2;
 348                         cur_tp2 = mr->cur_tp;
 349                 }
 350         }
 351
 352         if (mi->max_prob_streams < 1)
 353                 mi->max_prob_streams = 1;
 354
 355         for (group = 0; group < ARRAY_SIZE(minstrel_mcs_groups); group++) {
 356                 mg = &mi->groups[group];
 357                 if (!mg->supported)
 358                         continue;
 359                 mr = minstrel_get_ratestats(mi, mg->max_prob_rate);
 360                 if (cur_prob_tp < mr->cur_tp &&
 361                     minstrel_mcs_groups[group].streams <= mi->max_prob_streams) {
 362                         mi->max_prob_rate = mg->max_prob_rate;
 363                         cur_prob = mr->cur_prob;
 364                         cur_prob_tp = mr->cur_tp;
 365                 }
 366         }
 367
 368
 369         mi->stats_update = jiffies;
 370 }
 371
 372 static bool
 373 minstrel_ht_txstat_valid(struct minstrel_priv *mp, struct ieee80211_tx_rate *rate)
 374 {
 375         if (rate->idx < 0)
 376                 return false;
 377
 378         if (!rate->count)
 379                 return false;
 380
 381         if (rate->flags & IEEE80211_TX_RC_MCS)
 382                 return true;
 383
 384         return rate->idx == mp->cck_rates[0] ||
 385                rate->idx == mp->cck_rates[1] ||
 386                rate->idx == mp->cck_rates[2] ||
 387                rate->idx == mp->cck_rates[3];
 388 }
 389
 390 static void
 391 minstrel_next_sample_idx(struct minstrel_ht_sta *mi)
 392 {
 393         struct minstrel_mcs_group_data *mg;
 394
 395         for (;;) {
 396                 mi->sample_group++;
 397                 mi->sample_group %= ARRAY_SIZE(minstrel_mcs_groups);
 398                 mg = &mi->groups[mi->sample_group];
 399
 400                 if (!mg->supported)
 401                         continue;
 402
 403                 if (++mg->index >= MCS_GROUP_RATES) {
 404                         mg->index = 0;
 405                         if (++mg->column >= ARRAY_SIZE(sample_table))
 406                                 mg->column = 0;
 407                 }
 408                 break;
 409         }
 410 }
 411
 412 static void
 413 minstrel_downgrade_rate(struct minstrel_ht_sta *mi, unsigned int *idx,
 414                         bool primary)
 415 {
 416         int group, orig_group;
 417
 418         orig_group = group = *idx / MCS_GROUP_RATES;
 419         while (group > 0) {
 420                 group--;
 421
 422                 if (!mi->groups[group].supported)
 423                         continue;
 424
 425                 if (minstrel_mcs_groups[group].streams >
 426                     minstrel_mcs_groups[orig_group].streams)
 427                         continue;
 428
 429                 if (primary)
 430                         *idx = mi->groups[group].max_tp_rate;
 431                 else
 432                         *idx = mi->groups[group].max_tp_rate2;
 433                 break;
 434         }
 435 }
 436
 437 static void
 438 minstrel_aggr_check(struct ieee80211_sta *pubsta, struct sk_buff *skb)
 439 {
 440         struct ieee80211_hdr *hdr = (struct ieee80211_hdr *) skb->data;
 441         struct sta_info *sta = container_of(pubsta, struct sta_info, sta);
 442         u16 tid;
 443
 444         if (unlikely(!ieee80211_is_data_qos(hdr->frame_control)))
 445                 return;
 446
 447         if (unlikely(skb->protocol == cpu_to_be16(ETH_P_PAE)))
 448                 return;
 449
 450         tid = *ieee80211_get_qos_ctl(hdr) & IEEE80211_QOS_CTL_TID_MASK;
 451         if (likely(sta->ampdu_mlme.tid_tx[tid]))
 452                 return;
 453
 454         if (skb_get_queue_mapping(skb) == IEEE80211_AC_VO)
 455                 return;
 456
 457         ieee80211_start_tx_ba_session(pubsta, tid, 5000);
 458 }
 459
 460 static void
 461 minstrel_ht_tx_status(void *priv, struct ieee80211_supported_band *sband,
 462                       struct ieee80211_sta *sta, void *priv_sta,
 463                       struct sk_buff *skb)
 464 {
 465         struct minstrel_ht_sta_priv *msp = priv_sta;
 466         struct minstrel_ht_sta *mi = &msp->ht;
 467         struct ieee80211_tx_info *info = IEEE80211_SKB_CB(skb);
 468         struct ieee80211_tx_rate *ar = info->status.rates;
 469         struct minstrel_rate_stats *rate, *rate2;
 470         struct minstrel_priv *mp = priv;
 471         bool last, update = false;
 472         int i;
 473
 474         if (!msp->is_ht)
 475                 return mac80211_minstrel.tx_status(priv, sband, sta, &msp->legacy, skb);
 476
 477         /* This packet was aggregated but doesn't carry status info */
 478         if ((info->flags & IEEE80211_TX_CTL_AMPDU) &&
 479             !(info->flags & IEEE80211_TX_STAT_AMPDU))
 480                 return;
 481
 482         if (!(info->flags & IEEE80211_TX_STAT_AMPDU)) {
 483                 info->status.ampdu_ack_len =
 484                         (info->flags & IEEE80211_TX_STAT_ACK ? 1 : 0);
 485                 info->status.ampdu_len = 1;
 486         }
 487
 488         mi->ampdu_packets++;
 489         mi->ampdu_len += info->status.ampdu_len;
 490
 491         if (!mi->sample_wait && !mi->sample_tries && mi->sample_count > 0) {
 492                 mi->sample_wait = 16 + 2 * MINSTREL_TRUNC(mi->avg_ampdu_len);
 493                 mi->sample_tries = 1;
 494                 mi->sample_count--;
 495         }
 496
 497         if (info->flags & IEEE80211_TX_CTL_RATE_CTRL_PROBE)
 498                 mi->sample_packets += info->status.ampdu_len;
 499
 500         last = !minstrel_ht_txstat_valid(mp, &ar[0]);
 501         for (i = 0; !last; i++) {
 502                 last = (i == IEEE80211_TX_MAX_RATES - 1) ||
 503                        !minstrel_ht_txstat_valid(mp, &ar[i + 1]);
 504
 505                 rate = minstrel_ht_get_stats(mp, mi, &ar[i]);
 506
 507                 if (last)
 508                         rate->success += info->status.ampdu_ack_len;
 509
 510                 rate->attempts += ar[i].count * info->status.ampdu_len;
 511         }
 512
 513         /*
 514          * check for sudden death of spatial multiplexing,
 515          * downgrade to a lower number of streams if necessary.
 516          */
 517         rate = minstrel_get_ratestats(mi, mi->max_tp_rate);
 518         if (rate->attempts > 30 &&
 519             MINSTREL_FRAC(rate->success, rate->attempts) <
 520             MINSTREL_FRAC(20, 100)) {
 521                 minstrel_downgrade_rate(mi, &mi->max_tp_rate, true);
 522                 update = true;
 523         }
 524
 525         rate2 = minstrel_get_ratestats(mi, mi->max_tp_rate2);
 526         if (rate2->attempts > 30 &&
 527             MINSTREL_FRAC(rate2->success, rate2->attempts) <
 528             MINSTREL_FRAC(20, 100)) {
 529                 minstrel_downgrade_rate(mi, &mi->max_tp_rate2, false);
 530                 update = true;
 531         }
 532
 533         if (time_after(jiffies, mi->stats_update + (mp->update_interval / 2 * HZ) / 1000)) {
 534                 update = true;
 535                 minstrel_ht_update_stats(mp, mi);
 536                 if (!(info->flags & IEEE80211_TX_CTL_AMPDU) &&
 537                     mi->max_prob_rate / MCS_GROUP_RATES != MINSTREL_CCK_GROUP)
 538                         minstrel_aggr_check(sta, skb);
 539         }
 540
 541         if (update)
 542                 minstrel_ht_update_rates(mp, mi);
 543 }
 544
 545 static void
 546 minstrel_calc_retransmit(struct minstrel_priv *mp, struct minstrel_ht_sta *mi,
 547                          int index)
 548 {
 549         struct minstrel_rate_stats *mr;
 550         const struct mcs_group *group;
 551         unsigned int tx_time, tx_time_rtscts, tx_time_data;
 552         unsigned int cw = mp->cw_min;
 553         unsigned int ctime = 0;
 554         unsigned int t_slot = 9; /* FIXME */
 555         unsigned int ampdu_len = MINSTREL_TRUNC(mi->avg_ampdu_len);
 556         unsigned int overhead = 0, overhead_rtscts = 0;
 557
 558         mr = minstrel_get_ratestats(mi, index);
 559         if (mr->probability < MINSTREL_FRAC(1, 10)) {
 560                 mr->retry_count = 1;
 561                 mr->retry_count_rtscts = 1;
 562                 return;
 563         }
 564
 565         mr->retry_count = 2;
 566         mr->retry_count_rtscts = 2;
 567         mr->retry_updated = true;
 568
 569         group = &minstrel_mcs_groups[index / MCS_GROUP_RATES];
 570         tx_time_data = group->duration[index % MCS_GROUP_RATES] * ampdu_len / 1000;
 571
 572         /* Contention time for first 2 tries */
 573         ctime = (t_slot * cw) >> 1;
 574         cw = min((cw << 1) | 1, mp->cw_max);
 575         ctime += (t_slot * cw) >> 1;
 576         cw = min((cw << 1) | 1, mp->cw_max);
 577
 578         if (index / MCS_GROUP_RATES != MINSTREL_CCK_GROUP) {
 579                 overhead = mi->overhead;
 580                 overhead_rtscts = mi->overhead_rtscts;
 581         }
 582
 583         /* Total TX time for data and Contention after first 2 tries */
 584         tx_time = ctime + 2 * (overhead + tx_time_data);
 585         tx_time_rtscts = ctime + 2 * (overhead_rtscts + tx_time_data);
 586
 587         /* See how many more tries we can fit inside segment size */
 588         do {
 589                 /* Contention time for this try */
 590                 ctime = (t_slot * cw) >> 1;
 591                 cw = min((cw << 1) | 1, mp->cw_max);
 592
 593                 /* Total TX time after this try */
 594                 tx_time += ctime + overhead + tx_time_data;
 595                 tx_time_rtscts += ctime + overhead_rtscts + tx_time_data;
 596
 597                 if (tx_time_rtscts < mp->segment_size)
 598                         mr->retry_count_rtscts++;
 599         } while ((tx_time < mp->segment_size) &&
 600                  (++mr->retry_count < mp->max_retry));
 601 }
 602
 603
 604 static void
 605 minstrel_ht_set_rate(struct minstrel_priv *mp, struct minstrel_ht_sta *mi,
 606                      struct ieee80211_sta_rates *ratetbl, int offset, int index)
 607 {
 608         const struct mcs_group *group = &minstrel_mcs_groups[index / MCS_GROUP_RATES];
 609         struct minstrel_rate_stats *mr;
 610         u8 idx;
 611         u16 flags;
 612
 613         mr = minstrel_get_ratestats(mi, index);
 614         if (!mr->retry_updated)
 615                 minstrel_calc_retransmit(mp, mi, index);
 616
 617         if (mr->probability < MINSTREL_FRAC(20, 100) || !mr->retry_count) {
 618                 ratetbl->rate[offset].count = 2;
 619                 ratetbl->rate[offset].count_rts = 2;
 620                 ratetbl->rate[offset].count_cts = 2;
 621         } else {
 622                 ratetbl->rate[offset].count = mr->retry_count;
 623                 ratetbl->rate[offset].count_cts = mr->retry_count;
 624                 ratetbl->rate[offset].count_rts = mr->retry_count_rtscts;
 625         }
 626
 627         if (index / MCS_GROUP_RATES == MINSTREL_CCK_GROUP) {
 628                 idx = mp->cck_rates[index % ARRAY_SIZE(mp->cck_rates)];
 629                 flags = 0;
 630         } else {
 631                 idx = index % MCS_GROUP_RATES +
 632                       (group->streams - 1) * MCS_GROUP_RATES;
 633                 flags = IEEE80211_TX_RC_MCS | group->flags;
 634         }
 635
 636         if (offset > 0) {
 637                 ratetbl->rate[offset].count = ratetbl->rate[offset].count_rts;
 638                 flags |= IEEE80211_TX_RC_USE_RTS_CTS;
 639         }
 640
 641         ratetbl->rate[offset].idx = idx;
 642         ratetbl->rate[offset].flags = flags;
 643 }
 644
 645 static void
 646 minstrel_ht_update_rates(struct minstrel_priv *mp, struct minstrel_ht_sta *mi)
 647 {
 648         struct ieee80211_sta_rates *rates;
 649         int i = 0;
 650
 651         rates = kzalloc(sizeof(*rates), GFP_ATOMIC);
 652         if (!rates)
 653                 return;
 654
 655         /* Start with max_tp_rate */
 656         minstrel_ht_set_rate(mp, mi, rates, i++, mi->max_tp_rate);
 657
 658         if (mp->hw->max_rates >= 3) {
 659                 /* At least 3 tx rates supported, use max_tp_rate2 next */
 660                 minstrel_ht_set_rate(mp, mi, rates, i++, mi->max_tp_rate2);
 661         }
 662
 663         if (mp->hw->max_rates >= 2) {
 664                 /*
 665                  * At least 2 tx rates supported, use max_prob_rate next */
 666                 minstrel_ht_set_rate(mp, mi, rates, i++, mi->max_prob_rate);
 667         }
 668
 669         rates->rate[i].idx = -1;
 670         rate_control_set_rates(mp->hw, mi->sta, rates);
 671 }
 672
 673 static inline int
 674 minstrel_get_duration(int index)
 675 {
 676         const struct mcs_group *group = &minstrel_mcs_groups[index / MCS_GROUP_RATES];
 677         return group->duration[index % MCS_GROUP_RATES];
 678 }
 679
 680 static int
 681 minstrel_get_sample_rate(struct minstrel_priv *mp, struct minstrel_ht_sta *mi)
 682 {
 683         struct minstrel_rate_stats *mr;
 684         struct minstrel_mcs_group_data *mg;
 685         unsigned int sample_dur, sample_group;
 686         int sample_idx = 0;
 687
 688         if (mi->sample_wait > 0) {
 689                 mi->sample_wait--;
 690                 return -1;
 691         }
 692
 693         if (!mi->sample_tries)
 694                 return -1;
 695
 696         mg = &mi->groups[mi->sample_group];
 697         sample_idx = sample_table[mg->column][mg->index];
 698         mr = &mg->rates[sample_idx];
 699         sample_group = mi->sample_group;
 700         sample_idx += sample_group * MCS_GROUP_RATES;
 701         minstrel_next_sample_idx(mi);
 702
 703         /*
 704          * Sampling might add some overhead (RTS, no aggregation)
 705          * to the frame. Hence, don't use sampling for the currently
 706          * used rates.
 707          */
 708         if (sample_idx == mi->max_tp_rate ||
 709             sample_idx == mi->max_tp_rate2 ||
 710             sample_idx == mi->max_prob_rate)
 711                 return -1;
 712
 713         /*
 714          * Do not sample if the probability is already higher than 95%
 715          * to avoid wasting airtime.
 716          */
 717         if (mr->probability > MINSTREL_FRAC(95, 100))
 718                 return -1;
 719
 720         /*
 721          * Make sure that lower rates get sampled only occasionally,
 722          * if the link is working perfectly.
 723          */
 724         sample_dur = minstrel_get_duration(sample_idx);
 725         if (sample_dur >= minstrel_get_duration(mi->max_tp_rate2) &&
 726             (mi->max_prob_streams <
 727              minstrel_mcs_groups[sample_group].streams ||
 728              sample_dur >= minstrel_get_duration(mi->max_prob_rate))) {
 729                 if (mr->sample_skipped < 20)
 730                         return -1;
 731
 732                 if (mi->sample_slow++ > 2)
 733                         return -1;
 734         }
 735         mi->sample_tries--;
 736
 737         return sample_idx;
 738 }
 739
 740 static void
 741 minstrel_ht_check_cck_shortpreamble(struct minstrel_priv *mp,
 742                                     struct minstrel_ht_sta *mi, bool val)
 743 {
 744         u8 supported = mi->groups[MINSTREL_CCK_GROUP].supported;
 745
 746         if (!supported || !mi->cck_supported_short)
 747                 return;
 748
 749         if (supported & (mi->cck_supported_short << (val * 4)))
 750                 return;
 751
 752         supported ^= mi->cck_supported_short | (mi->cck_supported_short << 4);
 753         mi->groups[MINSTREL_CCK_GROUP].supported = supported;
 754 }
 755
 756 static void
 757 minstrel_ht_get_rate(void *priv, struct ieee80211_sta *sta, void *priv_sta,
 758                      struct ieee80211_tx_rate_control *txrc)
 759 {
 760         const struct mcs_group *sample_group;
 761         struct ieee80211_tx_info *info = IEEE80211_SKB_CB(txrc->skb);
 762         struct ieee80211_tx_rate *rate = &info->status.rates[0];
 763         struct minstrel_ht_sta_priv *msp = priv_sta;
 764         struct minstrel_ht_sta *mi = &msp->ht;
 765         struct minstrel_priv *mp = priv;
 766         int sample_idx;
 767
 768         if (rate_control_send_low(sta, priv_sta, txrc))
 769                 return;
 770
 771         if (!msp->is_ht)
 772                 return mac80211_minstrel.get_rate(priv, sta, &msp->legacy, txrc);
 773
 774         info->flags |= mi->tx_flags;
 775         minstrel_ht_check_cck_shortpreamble(mp, mi, txrc->short_preamble);
 776
 777         /* Don't use EAPOL frames for sampling on non-mrr hw */
 778         if (mp->hw->max_rates == 1 &&
 779             txrc->skb->protocol == cpu_to_be16(ETH_P_PAE))
 780                 sample_idx = -1;
 781         else
 782                 sample_idx = minstrel_get_sample_rate(mp, mi);
 783
 784 #ifdef CONFIG_MAC80211_DEBUGFS
 785         /* use fixed index if set */
 786         if (mp->fixed_rate_idx != -1) {
 787                 mi->max_tp_rate = mp->fixed_rate_idx;
 788                 mi->max_tp_rate2 = mp->fixed_rate_idx;
 789                 mi->max_prob_rate = mp->fixed_rate_idx;
 790                 sample_idx = -1;
 791         }
 792 #endif
 793
 794         mi->total_packets++;
 795
 796         /* wraparound */
 797         if (mi->total_packets == ~0) {
 798                 mi->total_packets = 0;
 799                 mi->sample_packets = 0;
 800         }
 801
 802         if (sample_idx < 0)
 803                 return;
 804
 805         sample_group = &minstrel_mcs_groups[sample_idx / MCS_GROUP_RATES];
 806         info->flags |= IEEE80211_TX_CTL_RATE_CTRL_PROBE;
 807         rate->count = 1;
 808
 809         if (sample_idx / MCS_GROUP_RATES == MINSTREL_CCK_GROUP) {
 810                 int idx = sample_idx % ARRAY_SIZE(mp->cck_rates);
 811                 rate->idx = mp->cck_rates[idx];
 812                 rate->flags = 0;
 813                 return;
 814         }
 815
 816         rate->idx = sample_idx % MCS_GROUP_RATES +
 817                     (sample_group->streams - 1) * MCS_GROUP_RATES;
 818         rate->flags = IEEE80211_TX_RC_MCS | sample_group->flags;
 819 }
 820
 821 static void
 822 minstrel_ht_update_cck(struct minstrel_priv *mp, struct minstrel_ht_sta *mi,
 823                        struct ieee80211_supported_band *sband,
 824                        struct ieee80211_sta *sta)
 825 {
 826         int i;
 827
 828         if (sband->band != IEEE80211_BAND_2GHZ)
 829                 return;
 830
 831         if (!(mp->hw->flags & IEEE80211_HW_SUPPORTS_HT_CCK_RATES))
 832                 return;
 833
 834         mi->cck_supported = 0;
 835         mi->cck_supported_short = 0;
 836         for (i = 0; i < 4; i++) {
 837                 if (!rate_supported(sta, sband->band, mp->cck_rates[i]))
 838                         continue;
 839
 840                 mi->cck_supported |= BIT(i);
 841                 if (sband->bitrates[i].flags & IEEE80211_RATE_SHORT_PREAMBLE)
 842                         mi->cck_supported_short |= BIT(i);
 843         }
 844
 845         mi->groups[MINSTREL_CCK_GROUP].supported = mi->cck_supported;
 846 }
 847
 848 static void
 849 minstrel_ht_update_caps(void *priv, struct ieee80211_supported_band *sband,
 850                         struct ieee80211_sta *sta, void *priv_sta)
 851 {
 852         struct minstrel_priv *mp = priv;
 853         struct minstrel_ht_sta_priv *msp = priv_sta;
 854         struct minstrel_ht_sta *mi = &msp->ht;
 855         struct ieee80211_mcs_info *mcs = &sta->ht_cap.mcs;
 856         u16 sta_cap = sta->ht_cap.cap;
 857         int n_supported = 0;
 858         int ack_dur;
 859         int stbc;
 860         int i;
 861
 862         /* fall back to the old minstrel for legacy stations */
 863         if (!sta->ht_cap.ht_supported)
 864                 goto use_legacy;
 865
 866         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(minstrel_mcs_groups) !=
 867                 MINSTREL_MAX_STREAMS * MINSTREL_STREAM_GROUPS + 1);
 868
 869         msp->is_ht = true;
 870         memset(mi, 0, sizeof(*mi));
 871
 872         mi->sta = sta;
 873         mi->stats_update = jiffies;
 874
 875         ack_dur = ieee80211_frame_duration(sband->band, 10, 60, 1, 1);
 876         mi->overhead = ieee80211_frame_duration(sband->band, 0, 60, 1, 1) + ack_dur;
 877         mi->overhead_rtscts = mi->overhead + 2 * ack_dur;
 878
 879         mi->avg_ampdu_len = MINSTREL_FRAC(1, 1);
 880
 881         /* When using MRR, sample more on the first attempt, without delay */
 882         if (mp->has_mrr) {
 883                 mi->sample_count = 16;
 884                 mi->sample_wait = 0;
 885         } else {
 886                 mi->sample_count = 8;
 887                 mi->sample_wait = 8;
 888         }
 889         mi->sample_tries = 4;
 890
 891         stbc = (sta_cap & IEEE80211_HT_CAP_RX_STBC) >>
 892                 IEEE80211_HT_CAP_RX_STBC_SHIFT;
 893         mi->tx_flags |= stbc << IEEE80211_TX_CTL_STBC_SHIFT;
 894
 895         if (sta_cap & IEEE80211_HT_CAP_LDPC_CODING)
 896                 mi->tx_flags |= IEEE80211_TX_CTL_LDPC;
 897
 898         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(mi->groups); i++) {
 899                 mi->groups[i].supported = 0;
 900                 if (i == MINSTREL_CCK_GROUP) {
 901                         minstrel_ht_update_cck(mp, mi, sband, sta);
 902                         continue;
 903                 }
 904
 905                 if (minstrel_mcs_groups[i].flags & IEEE80211_TX_RC_SHORT_GI) {
 906                         if (minstrel_mcs_groups[i].flags & IEEE80211_TX_RC_40_MHZ_WIDTH) {
 907                                 if (!(sta_cap & IEEE80211_HT_CAP_SGI_40))
 908                                         continue;
 909                         } else {
 910                                 if (!(sta_cap & IEEE80211_HT_CAP_SGI_20))
 911                                         continue;
 912                         }
 913                 }
 914
 915                 if (minstrel_mcs_groups[i].flags & IEEE80211_TX_RC_40_MHZ_WIDTH &&
 916                     sta->bandwidth < IEEE80211_STA_RX_BW_40)
 917                         continue;
 918
 919                 /* Mark MCS > 7 as unsupported if STA is in static SMPS mode */
 920                 if (sta->smps_mode == IEEE80211_SMPS_STATIC &&
 921                     minstrel_mcs_groups[i].streams > 1)
 922                         continue;
 923
 924                 mi->groups[i].supported =
 925                         mcs->rx_mask[minstrel_mcs_groups[i].streams - 1];
 926
 927                 if (mi->groups[i].supported)
 928                         n_supported++;
 929         }
 930
 931         if (!n_supported)
 932                 goto use_legacy;
 933
 934         /* create an initial rate table with the lowest supported rates */
 935         minstrel_ht_update_stats(mp, mi);
 936         minstrel_ht_update_rates(mp, mi);
 937
 938         return;
 939
 940 use_legacy:
 941         msp->is_ht = false;
 942         memset(&msp->legacy, 0, sizeof(msp->legacy));
 943         msp->legacy.r = msp->ratelist;
 944         msp->legacy.sample_table = msp->sample_table;
 945         return mac80211_minstrel.rate_init(priv, sband, sta, &msp->legacy);
 946 }
 947
 948 static void
 949 minstrel_ht_rate_init(void *priv, struct ieee80211_supported_band *sband,
 950                       struct ieee80211_sta *sta, void *priv_sta)
 951 {
 952         minstrel_ht_update_caps(priv, sband, sta, priv_sta);
 953 }
 954
 955 static void
 956 minstrel_ht_rate_update(void *priv, struct ieee80211_supported_band *sband,
 957                         struct ieee80211_sta *sta, void *priv_sta,
 958                         u32 changed)
 959 {
 960         minstrel_ht_update_caps(priv, sband, sta, priv_sta);
 961 }
 962
 963 static void *
 964 minstrel_ht_alloc_sta(void *priv, struct ieee80211_sta *sta, gfp_t gfp)
 965 {
 966         struct ieee80211_supported_band *sband;
 967         struct minstrel_ht_sta_priv *msp;
 968         struct minstrel_priv *mp = priv;
 969         struct ieee80211_hw *hw = mp->hw;
 970         int max_rates = 0;
 971         int i;
 972
 973         for (i = 0; i < IEEE80211_NUM_BANDS; i++) {
 974                 sband = hw->wiphy->bands[i];
 975                 if (sband && sband->n_bitrates > max_rates)
 976                         max_rates = sband->n_bitrates;
 977         }
 978
 979         msp = kzalloc(sizeof(*msp), gfp);
 980         if (!msp)
 981                 return NULL;
 982
 983         msp->ratelist = kzalloc(sizeof(struct minstrel_rate) * max_rates, gfp);
 984         if (!msp->ratelist)
 985                 goto error;
 986
 987         msp->sample_table = kmalloc(SAMPLE_COLUMNS * max_rates, gfp);
 988         if (!msp->sample_table)
 989                 goto error1;
 990
 991         return msp;
 992
 993 error1:
 994         kfree(msp->ratelist);
 995 error:
 996         kfree(msp);
 997         return NULL;
 998 }
 999
1000 static void
1001 minstrel_ht_free_sta(void *priv, struct ieee80211_sta *sta, void *priv_sta)
1002 {
1003         struct minstrel_ht_sta_priv *msp = priv_sta;
1004
1005         kfree(msp->sample_table);
1006         kfree(msp->ratelist);
1007         kfree(msp);
1008 }
1009
1010 static void *
1011 minstrel_ht_alloc(struct ieee80211_hw *hw, struct dentry *debugfsdir)
1012 {
1013         return mac80211_minstrel.alloc(hw, debugfsdir);
1014 }
1015
1016 static void
1017 minstrel_ht_free(void *priv)
1018 {
1019         mac80211_minstrel.free(priv);
1020 }
1021
1022 static struct rate_control_ops mac80211_minstrel_ht = {
1023         .name = "minstrel_ht",
1024         .tx_status = minstrel_ht_tx_status,
1025         .get_rate = minstrel_ht_get_rate,
1026         .rate_init = minstrel_ht_rate_init,
1027         .rate_update = minstrel_ht_rate_update,
1028         .alloc_sta = minstrel_ht_alloc_sta,
1029         .free_sta = minstrel_ht_free_sta,
1030         .alloc = minstrel_ht_alloc,
1031         .free = minstrel_ht_free,
1032 #ifdef CONFIG_MAC80211_DEBUGFS
1033         .add_sta_debugfs = minstrel_ht_add_sta_debugfs,
1034         .remove_sta_debugfs = minstrel_ht_remove_sta_debugfs,
1035 #endif
1036 };
1037
1038
1039 static void
1040 init_sample_table(void)
1041 {
1042         int col, i, new_idx;
1043         u8 rnd[MCS_GROUP_RATES];
1044
1045         memset(sample_table, 0xff, sizeof(sample_table));
1046         for (col = 0; col < SAMPLE_COLUMNS; col++) {
1047                 for (i = 0; i < MCS_GROUP_RATES; i++) {
1048                         get_random_bytes(rnd, sizeof(rnd));
1049                         new_idx = (i + rnd[i]) % MCS_GROUP_RATES;
1050
1051                         while (sample_table[col][new_idx] != 0xff)
1052                                 new_idx = (new_idx + 1) % MCS_GROUP_RATES;
1053
1054                         sample_table[col][new_idx] = i;
1055                 }
1056         }
1057 }
1058
1059 int __init
1060 rc80211_minstrel_ht_init(void)
1061 {
1062         init_sample_table();
1063         return ieee80211_rate_control_register(&mac80211_minstrel_ht);
1064 }
1065
1066 void
1067 rc80211_minstrel_ht_exit(void)
1068 {
1069         ieee80211_rate_control_unregister(&mac80211_minstrel_ht);
1070 }