net/sunrpc/xprtrdma/xprt_rdma.h

   1 /*
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  38  */
  39
  40 #ifndef _LINUX_SUNRPC_XPRT_RDMA_H
  41 #define _LINUX_SUNRPC_XPRT_RDMA_H
  42
  43 #include <linux/wait.h>                 /* wait_queue_head_t, etc */
  44 #include <linux/spinlock.h>             /* spinlock_t, etc */
  45 #include <linux/atomic.h>                       /* atomic_t, etc */
  46 #include <linux/workqueue.h>            /* struct work_struct */
  47
  48 #include <rdma/rdma_cm.h>               /* RDMA connection api */
  49 #include <rdma/ib_verbs.h>              /* RDMA verbs api */
  50
  51 #include <linux/sunrpc/clnt.h>          /* rpc_xprt */
  52 #include <linux/sunrpc/rpc_rdma.h>      /* RPC/RDMA protocol */
  53 #include <linux/sunrpc/xprtrdma.h>      /* xprt parameters */
  54
  55 #define RDMA_RESOLVE_TIMEOUT    (5000)  /* 5 seconds */
  56 #define RDMA_CONNECT_RETRY_MAX  (2)     /* retries if no listener backlog */
  57
  58 /*
  59  * Interface Adapter -- one per transport instance
  60  */
  61 struct rpcrdma_ia {
  62         const struct rpcrdma_memreg_ops *ri_ops;
  63         rwlock_t                ri_qplock;
  64         struct ib_device        *ri_device;
  65         struct rdma_cm_id       *ri_id;
  66         struct ib_pd            *ri_pd;
  67         struct ib_mr            *ri_dma_mr;
  68         struct completion       ri_done;
  69         int                     ri_async_rc;
  70         unsigned int            ri_max_frmr_depth;
  71         struct ib_device_attr   ri_devattr;
  72         struct ib_qp_attr       ri_qp_attr;
  73         struct ib_qp_init_attr  ri_qp_init_attr;
  74 };
  75
  76 /*
  77  * RDMA Endpoint -- one per transport instance
  78  */
  79
  80 struct rpcrdma_ep {
  81         atomic_t                rep_cqcount;
  82         int                     rep_cqinit;
  83         int                     rep_connected;
  84         struct ib_qp_init_attr  rep_attr;
  85         wait_queue_head_t       rep_connect_wait;
  86         struct rdma_conn_param  rep_remote_cma;
  87         struct sockaddr_storage rep_remote_addr;
  88         struct delayed_work     rep_connect_worker;
  89 };
  90
  91 /*
  92  * Force a signaled SEND Work Request every so often,
  93  * in case the provider needs to do some housekeeping.
  94  */
  95 #define RPCRDMA_MAX_UNSIGNALED_SENDS    (32)
  96
  97 #define INIT_CQCOUNT(ep) atomic_set(&(ep)->rep_cqcount, (ep)->rep_cqinit)
  98 #define DECR_CQCOUNT(ep) atomic_sub_return(1, &(ep)->rep_cqcount)
  99
 100 /* Force completion handler to ignore the signal
 101  */
 102 #define RPCRDMA_IGNORE_COMPLETION       (0ULL)
 103
 104 /* Pre-allocate extra Work Requests for handling backward receives
 105  * and sends. This is a fixed value because the Work Queues are
 106  * allocated when the forward channel is set up.
 107  */
 108 #if defined(CONFIG_SUNRPC_BACKCHANNEL)
 109 #define RPCRDMA_BACKWARD_WRS            (8)
 110 #else
 111 #define RPCRDMA_BACKWARD_WRS            (0)
 112 #endif
 113
 114 /* Registered buffer -- registered kmalloc'd memory for RDMA SEND/RECV
 115  *
 116  * The below structure appears at the front of a large region of kmalloc'd
 117  * memory, which always starts on a good alignment boundary.
 118  */
 119
 120 struct rpcrdma_regbuf {
 121         size_t                  rg_size;
 122         struct rpcrdma_req      *rg_owner;
 123         struct ib_sge           rg_iov;
 124         __be32                  rg_base[0] __attribute__ ((aligned(256)));
 125 };
 126
 127 static inline u64
 128 rdmab_addr(struct rpcrdma_regbuf *rb)
 129 {
 130         return rb->rg_iov.addr;
 131 }
 132
 133 static inline u32
 134 rdmab_length(struct rpcrdma_regbuf *rb)
 135 {
 136         return rb->rg_iov.length;
 137 }
 138
 139 static inline u32
 140 rdmab_lkey(struct rpcrdma_regbuf *rb)
 141 {
 142         return rb->rg_iov.lkey;
 143 }
 144
 145 static inline struct rpcrdma_msg *
 146 rdmab_to_msg(struct rpcrdma_regbuf *rb)
 147 {
 148         return (struct rpcrdma_msg *)rb->rg_base;
 149 }
 150
 151 /*
 152  * struct rpcrdma_rep -- this structure encapsulates state required to recv
 153  * and complete a reply, asychronously. It needs several pieces of
 154  * state:
 155  *   o recv buffer (posted to provider)
 156  *   o ib_sge (also donated to provider)
 157  *   o status of reply (length, success or not)
 158  *   o bookkeeping state to get run by tasklet (list, etc)
 159  *
 160  * These are allocated during initialization, per-transport instance;
 161  * however, the tasklet execution list itself is global, as it should
 162  * always be pretty short.
 163  *
 164  * N of these are associated with a transport instance, and stored in
 165  * struct rpcrdma_buffer. N is the max number of outstanding requests.
 166  */
 167
 168 #define RPCRDMA_MAX_DATA_SEGS   ((1 * 1024 * 1024) / PAGE_SIZE)
 169 #define RPCRDMA_MAX_SEGS        (RPCRDMA_MAX_DATA_SEGS + 2) /* head+tail = 2 */
 170
 171 struct rpcrdma_buffer;
 172
 173 struct rpcrdma_rep {
 174         unsigned int            rr_len;
 175         struct ib_device        *rr_device;
 176         struct rpcrdma_xprt     *rr_rxprt;
 177         struct work_struct      rr_work;
 178         struct list_head        rr_list;
 179         struct rpcrdma_regbuf   *rr_rdmabuf;
 180 };
 181
 182 #define RPCRDMA_BAD_LEN         (~0U)
 183
 184 /*
 185  * struct rpcrdma_mw - external memory region metadata
 186  *
 187  * An external memory region is any buffer or page that is registered
 188  * on the fly (ie, not pre-registered).
 189  *
 190  * Each rpcrdma_buffer has a list of free MWs anchored in rb_mws. During
 191  * call_allocate, rpcrdma_buffer_get() assigns one to each segment in
 192  * an rpcrdma_req. Then rpcrdma_register_external() grabs these to keep
 193  * track of registration metadata while each RPC is pending.
 194  * rpcrdma_deregister_external() uses this metadata to unmap and
 195  * release these resources when an RPC is complete.
 196  */
 197 enum rpcrdma_frmr_state {
 198         FRMR_IS_INVALID,        /* ready to be used */
 199         FRMR_IS_VALID,          /* in use */
 200         FRMR_IS_STALE,          /* failed completion */
 201 };
 202
 203 struct rpcrdma_frmr {
 204         struct scatterlist              *sg;
 205         int                             sg_nents;
 206         struct ib_mr                    *fr_mr;
 207         enum rpcrdma_frmr_state         fr_state;
 208         struct work_struct              fr_work;
 209         struct rpcrdma_xprt             *fr_xprt;
 210 };
 211
 212 struct rpcrdma_fmr {
 213         struct ib_fmr           *fmr;
 214         u64                     *physaddrs;
 215 };
 216
 217 struct rpcrdma_mw {
 218         union {
 219                 struct rpcrdma_fmr      fmr;
 220                 struct rpcrdma_frmr     frmr;
 221         } r;
 222         void                    (*mw_sendcompletion)(struct ib_wc *);
 223         struct list_head        mw_list;
 224         struct list_head        mw_all;
 225 };
 226
 227 /*
 228  * struct rpcrdma_req -- structure central to the request/reply sequence.
 229  *
 230  * N of these are associated with a transport instance, and stored in
 231  * struct rpcrdma_buffer. N is the max number of outstanding requests.
 232  *
 233  * It includes pre-registered buffer memory for send AND recv.
 234  * The recv buffer, however, is not owned by this structure, and
 235  * is "donated" to the hardware when a recv is posted. When a
 236  * reply is handled, the recv buffer used is given back to the
 237  * struct rpcrdma_req associated with the request.
 238  *
 239  * In addition to the basic memory, this structure includes an array
 240  * of iovs for send operations. The reason is that the iovs passed to
 241  * ib_post_{send,recv} must not be modified until the work request
 242  * completes.
 243  *
 244  * NOTES:
 245  *   o RPCRDMA_MAX_SEGS is the max number of addressible chunk elements we
 246  *     marshal. The number needed varies depending on the iov lists that
 247  *     are passed to us, the memory registration mode we are in, and if
 248  *     physical addressing is used, the layout.
 249  */
 250
 251 struct rpcrdma_mr_seg {         /* chunk descriptors */
 252         struct rpcrdma_mw *rl_mw;       /* registered MR */
 253         u64             mr_base;        /* registration result */
 254         u32             mr_rkey;        /* registration result */
 255         u32             mr_len;         /* length of chunk or segment */
 256         int             mr_nsegs;       /* number of segments in chunk or 0 */
 257         enum dma_data_direction mr_dir; /* segment mapping direction */
 258         dma_addr_t      mr_dma;         /* segment mapping address */
 259         size_t          mr_dmalen;      /* segment mapping length */
 260         struct page     *mr_page;       /* owning page, if any */
 261         char            *mr_offset;     /* kva if no page, else offset */
 262 };
 263
 264 #define RPCRDMA_MAX_IOVS        (2)
 265
 266 struct rpcrdma_req {
 267         struct list_head        rl_free;
 268         unsigned int            rl_niovs;
 269         unsigned int            rl_nchunks;
 270         unsigned int            rl_connect_cookie;
 271         struct rpcrdma_buffer   *rl_buffer;
 272         struct rpcrdma_rep      *rl_reply;/* holder for reply buffer */
 273         struct ib_sge           rl_send_iov[RPCRDMA_MAX_IOVS];
 274         struct rpcrdma_regbuf   *rl_rdmabuf;
 275         struct rpcrdma_regbuf   *rl_sendbuf;
 276         struct rpcrdma_mr_seg   rl_segments[RPCRDMA_MAX_SEGS];
 277
 278         struct list_head        rl_all;
 279         bool                    rl_backchannel;
 280 };
 281
 282 static inline struct rpcrdma_req *
 283 rpcr_to_rdmar(struct rpc_rqst *rqst)
 284 {
 285         void *buffer = rqst->rq_buffer;
 286         struct rpcrdma_regbuf *rb;
 287
 288         rb = container_of(buffer, struct rpcrdma_regbuf, rg_base);
 289         return rb->rg_owner;
 290 }
 291
 292 /*
 293  * struct rpcrdma_buffer -- holds list/queue of pre-registered memory for
 294  * inline requests/replies, and client/server credits.
 295  *
 296  * One of these is associated with a transport instance
 297  */
 298 struct rpcrdma_buffer {
 299         spinlock_t              rb_mwlock;      /* protect rb_mws list */
 300         struct list_head        rb_mws;
 301         struct list_head        rb_all;
 302         char                    *rb_pool;
 303
 304         spinlock_t              rb_lock;        /* protect buf lists */
 305         struct list_head        rb_send_bufs;
 306         struct list_head        rb_recv_bufs;
 307         u32                     rb_max_requests;
 308
 309         u32                     rb_bc_srv_max_requests;
 310         spinlock_t              rb_reqslock;    /* protect rb_allreqs */
 311         struct list_head        rb_allreqs;
 312 };
 313 #define rdmab_to_ia(b) (&container_of((b), struct rpcrdma_xprt, rx_buf)->rx_ia)
 314
 315 /*
 316  * Internal structure for transport instance creation. This
 317  * exists primarily for modularity.
 318  *
 319  * This data should be set with mount options
 320  */
 321 struct rpcrdma_create_data_internal {
 322         struct sockaddr_storage addr;   /* RDMA server address */
 323         unsigned int    max_requests;   /* max requests (slots) in flight */
 324         unsigned int    rsize;          /* mount rsize - max read hdr+data */
 325         unsigned int    wsize;          /* mount wsize - max write hdr+data */
 326         unsigned int    inline_rsize;   /* max non-rdma read data payload */
 327         unsigned int    inline_wsize;   /* max non-rdma write data payload */
 328         unsigned int    padding;        /* non-rdma write header padding */
 329 };
 330
 331 #define RPCRDMA_INLINE_READ_THRESHOLD(rq) \
 332         (rpcx_to_rdmad(rq->rq_xprt).inline_rsize)
 333
 334 #define RPCRDMA_INLINE_WRITE_THRESHOLD(rq)\
 335         (rpcx_to_rdmad(rq->rq_xprt).inline_wsize)
 336
 337 #define RPCRDMA_INLINE_PAD_VALUE(rq)\
 338         rpcx_to_rdmad(rq->rq_xprt).padding
 339
 340 /*
 341  * Statistics for RPCRDMA
 342  */
 343 struct rpcrdma_stats {
 344         unsigned long           read_chunk_count;
 345         unsigned long           write_chunk_count;
 346         unsigned long           reply_chunk_count;
 347
 348         unsigned long long      total_rdma_request;
 349         unsigned long long      total_rdma_reply;
 350
 351         unsigned long long      pullup_copy_count;
 352         unsigned long long      fixup_copy_count;
 353         unsigned long           hardway_register_count;
 354         unsigned long           failed_marshal_count;
 355         unsigned long           bad_reply_count;
 356         unsigned long           nomsg_call_count;
 357         unsigned long           bcall_count;
 358 };
 359
 360 /*
 361  * Per-registration mode operations
 362  */
 363 struct rpcrdma_xprt;
 364 struct rpcrdma_memreg_ops {
 365         int             (*ro_map)(struct rpcrdma_xprt *,
 366                                   struct rpcrdma_mr_seg *, int, bool);
 367         int             (*ro_unmap)(struct rpcrdma_xprt *,
 368                                     struct rpcrdma_mr_seg *);
 369         int             (*ro_open)(struct rpcrdma_ia *,
 370                                    struct rpcrdma_ep *,
 371                                    struct rpcrdma_create_data_internal *);
 372         size_t          (*ro_maxpages)(struct rpcrdma_xprt *);
 373         int             (*ro_init)(struct rpcrdma_xprt *);
 374         void            (*ro_destroy)(struct rpcrdma_buffer *);
 375         const char      *ro_displayname;
 376 };
 377
 378 extern const struct rpcrdma_memreg_ops rpcrdma_fmr_memreg_ops;
 379 extern const struct rpcrdma_memreg_ops rpcrdma_frwr_memreg_ops;
 380 extern const struct rpcrdma_memreg_ops rpcrdma_physical_memreg_ops;
 381
 382 /*
 383  * RPCRDMA transport -- encapsulates the structures above for
 384  * integration with RPC.
 385  *
 386  * The contained structures are embedded, not pointers,
 387  * for convenience. This structure need not be visible externally.
 388  *
 389  * It is allocated and initialized during mount, and released
 390  * during unmount.
 391  */
 392 struct rpcrdma_xprt {
 393         struct rpc_xprt         rx_xprt;
 394         struct rpcrdma_ia       rx_ia;
 395         struct rpcrdma_ep       rx_ep;
 396         struct rpcrdma_buffer   rx_buf;
 397         struct rpcrdma_create_data_internal rx_data;
 398         struct delayed_work     rx_connect_worker;
 399         struct rpcrdma_stats    rx_stats;
 400 };
 401
 402 #define rpcx_to_rdmax(x) container_of(x, struct rpcrdma_xprt, rx_xprt)
 403 #define rpcx_to_rdmad(x) (rpcx_to_rdmax(x)->rx_data)
 404
 405 /* Setting this to 0 ensures interoperability with early servers.
 406  * Setting this to 1 enhances certain unaligned read/write performance.
 407  * Default is 0, see sysctl entry and rpc_rdma.c rpcrdma_convert_iovs() */
 408 extern int xprt_rdma_pad_optimize;
 409
 410 /*
 411  * Interface Adapter calls - xprtrdma/verbs.c
 412  */
 413 int rpcrdma_ia_open(struct rpcrdma_xprt *, struct sockaddr *, int);
 414 void rpcrdma_ia_close(struct rpcrdma_ia *);
 415
 416 /*
 417  * Endpoint calls - xprtrdma/verbs.c
 418  */
 419 int rpcrdma_ep_create(struct rpcrdma_ep *, struct rpcrdma_ia *,
 420                                 struct rpcrdma_create_data_internal *);
 421 void rpcrdma_ep_destroy(struct rpcrdma_ep *, struct rpcrdma_ia *);
 422 int rpcrdma_ep_connect(struct rpcrdma_ep *, struct rpcrdma_ia *);
 423 void rpcrdma_ep_disconnect(struct rpcrdma_ep *, struct rpcrdma_ia *);
 424
 425 int rpcrdma_ep_post(struct rpcrdma_ia *, struct rpcrdma_ep *,
 426                                 struct rpcrdma_req *);
 427 int rpcrdma_ep_post_recv(struct rpcrdma_ia *, struct rpcrdma_ep *,
 428                                 struct rpcrdma_rep *);
 429
 430 /*
 431  * Buffer calls - xprtrdma/verbs.c
 432  */
 433 struct rpcrdma_req *rpcrdma_create_req(struct rpcrdma_xprt *);
 434 struct rpcrdma_rep *rpcrdma_create_rep(struct rpcrdma_xprt *);
 435 void rpcrdma_destroy_req(struct rpcrdma_ia *, struct rpcrdma_req *);
 436 int rpcrdma_buffer_create(struct rpcrdma_xprt *);
 437 void rpcrdma_buffer_destroy(struct rpcrdma_buffer *);
 438
 439 struct rpcrdma_mw *rpcrdma_get_mw(struct rpcrdma_xprt *);
 440 void rpcrdma_put_mw(struct rpcrdma_xprt *, struct rpcrdma_mw *);
 441 struct rpcrdma_req *rpcrdma_buffer_get(struct rpcrdma_buffer *);
 442 void rpcrdma_buffer_put(struct rpcrdma_req *);
 443 void rpcrdma_recv_buffer_get(struct rpcrdma_req *);
 444 void rpcrdma_recv_buffer_put(struct rpcrdma_rep *);
 445
 446 struct rpcrdma_regbuf *rpcrdma_alloc_regbuf(struct rpcrdma_ia *,
 447                                             size_t, gfp_t);
 448 void rpcrdma_free_regbuf(struct rpcrdma_ia *,
 449                          struct rpcrdma_regbuf *);
 450
 451 unsigned int rpcrdma_max_segments(struct rpcrdma_xprt *);
 452 int rpcrdma_ep_post_extra_recv(struct rpcrdma_xprt *, unsigned int);
 453
 454 int frwr_alloc_recovery_wq(void);
 455 void frwr_destroy_recovery_wq(void);
 456
 457 int rpcrdma_alloc_wq(void);
 458 void rpcrdma_destroy_wq(void);
 459
 460 /*
 461  * Wrappers for chunk registration, shared by read/write chunk code.
 462  */
 463
 464 void rpcrdma_mapping_error(struct rpcrdma_mr_seg *);
 465
 466 static inline enum dma_data_direction
 467 rpcrdma_data_dir(bool writing)
 468 {
 469         return writing ? DMA_FROM_DEVICE : DMA_TO_DEVICE;
 470 }
 471
 472 static inline void
 473 rpcrdma_map_one(struct ib_device *device, struct rpcrdma_mr_seg *seg,
 474                 enum dma_data_direction direction)
 475 {
 476         seg->mr_dir = direction;
 477         seg->mr_dmalen = seg->mr_len;
 478
 479         if (seg->mr_page)
 480                 seg->mr_dma = ib_dma_map_page(device,
 481                                 seg->mr_page, offset_in_page(seg->mr_offset),
 482                                 seg->mr_dmalen, seg->mr_dir);
 483         else
 484                 seg->mr_dma = ib_dma_map_single(device,
 485                                 seg->mr_offset,
 486                                 seg->mr_dmalen, seg->mr_dir);
 487
 488         if (ib_dma_mapping_error(device, seg->mr_dma))
 489                 rpcrdma_mapping_error(seg);
 490 }
 491
 492 static inline void
 493 rpcrdma_unmap_one(struct ib_device *device, struct rpcrdma_mr_seg *seg)
 494 {
 495         if (seg->mr_page)
 496                 ib_dma_unmap_page(device,
 497                                   seg->mr_dma, seg->mr_dmalen, seg->mr_dir);
 498         else
 499                 ib_dma_unmap_single(device,
 500                                     seg->mr_dma, seg->mr_dmalen, seg->mr_dir);
 501 }
 502
 503 /*
 504  * RPC/RDMA connection management calls - xprtrdma/rpc_rdma.c
 505  */
 506 void rpcrdma_connect_worker(struct work_struct *);
 507 void rpcrdma_conn_func(struct rpcrdma_ep *);
 508 void rpcrdma_reply_handler(struct rpcrdma_rep *);
 509
 510 /*
 511  * RPC/RDMA protocol calls - xprtrdma/rpc_rdma.c
 512  */
 513 int rpcrdma_marshal_req(struct rpc_rqst *);
 514
 515 /* RPC/RDMA module init - xprtrdma/transport.c
 516  */
 517 int xprt_rdma_init(void);
 518 void xprt_rdma_cleanup(void);
 519
 520 /* Backchannel calls - xprtrdma/backchannel.c
 521  */
 522 #if defined(CONFIG_SUNRPC_BACKCHANNEL)
 523 int xprt_rdma_bc_setup(struct rpc_xprt *, unsigned int);
 524 int xprt_rdma_bc_up(struct svc_serv *, struct net *);
 525 int rpcrdma_bc_post_recv(struct rpcrdma_xprt *, unsigned int);
 526 void rpcrdma_bc_receive_call(struct rpcrdma_xprt *, struct rpcrdma_rep *);
 527 int rpcrdma_bc_marshal_reply(struct rpc_rqst *);
 528 void xprt_rdma_bc_free_rqst(struct rpc_rqst *);
 529 void xprt_rdma_bc_destroy(struct rpc_xprt *, unsigned int);
 530 #endif  /* CONFIG_SUNRPC_BACKCHANNEL */
 531
 532 /* Temporary NFS request map cache. Created in svc_rdma.c  */
 533 extern struct kmem_cache *svc_rdma_map_cachep;
 534 /* WR context cache. Created in svc_rdma.c  */
 535 extern struct kmem_cache *svc_rdma_ctxt_cachep;
 536 /* Workqueue created in svc_rdma.c */
 537 extern struct workqueue_struct *svc_rdma_wq;
 538
 539 #endif                          /* _LINUX_SUNRPC_XPRT_RDMA_H */