net/mac80211/rc80211_minstrel_ht.c

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