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/moduleparam.h>
  14 #include <linux/ieee80211.h>
  15 #include <net/mac80211.h>
  16 #include "rate.h"
  17 #include "sta_info.h"
  18 #include "rc80211_minstrel.h"
  19 #include "rc80211_minstrel_ht.h"
  20
  21 #define AVG_AMPDU_SIZE  16
  22 #define AVG_PKT_SIZE    1200
  23
  24 /* Number of bits for an average sized packet */
  25 #define MCS_NBITS ((AVG_PKT_SIZE * AVG_AMPDU_SIZE) << 3)
  26
  27 /* Number of symbols for a packet with (bps) bits per symbol */
  28 #define MCS_NSYMS(bps) DIV_ROUND_UP(MCS_NBITS, (bps))
  29
  30 /* Transmission time (nanoseconds) for a packet containing (syms) symbols */
  31 #define MCS_SYMBOL_TIME(sgi, syms)                                      \
  32         (sgi ?                                                          \
  33           ((syms) * 18000 + 4000) / 5 : /* syms * 3.6 us */             \
  34           ((syms) * 1000) << 2          /* syms * 4 us */               \
  35         )
  36
  37 /* Transmit duration for the raw data part of an average sized packet */
  38 #define MCS_DURATION(streams, sgi, bps) \
  39         (MCS_SYMBOL_TIME(sgi, MCS_NSYMS((streams) * (bps))) / AVG_AMPDU_SIZE)
  40
  41 #define BW_20                   0
  42 #define BW_40                   1
  43 #define BW_80                   2
  44
  45 /*
  46  * Define group sort order: HT40 -> SGI -> #streams
  47  */
  48 #define GROUP_IDX(_streams, _sgi, _ht40)        \
  49         MINSTREL_HT_GROUP_0 +                   \
  50         MINSTREL_MAX_STREAMS * 2 * _ht40 +      \
  51         MINSTREL_MAX_STREAMS * _sgi +   \
  52         _streams - 1
  53
  54 /* MCS rate information for an MCS group */
  55 #define MCS_GROUP(_streams, _sgi, _ht40)                                \
  56         [GROUP_IDX(_streams, _sgi, _ht40)] = {                          \
  57         .streams = _streams,                                            \
  58         .flags =                                                        \
  59                 IEEE80211_TX_RC_MCS |                                   \
  60                 (_sgi ? IEEE80211_TX_RC_SHORT_GI : 0) |                 \
  61                 (_ht40 ? IEEE80211_TX_RC_40_MHZ_WIDTH : 0),             \
  62         .duration = {                                                   \
  63                 MCS_DURATION(_streams, _sgi, _ht40 ? 54 : 26),          \
  64                 MCS_DURATION(_streams, _sgi, _ht40 ? 108 : 52),         \
  65                 MCS_DURATION(_streams, _sgi, _ht40 ? 162 : 78),         \
  66                 MCS_DURATION(_streams, _sgi, _ht40 ? 216 : 104),        \
  67                 MCS_DURATION(_streams, _sgi, _ht40 ? 324 : 156),        \
  68                 MCS_DURATION(_streams, _sgi, _ht40 ? 432 : 208),        \
  69                 MCS_DURATION(_streams, _sgi, _ht40 ? 486 : 234),        \
  70                 MCS_DURATION(_streams, _sgi, _ht40 ? 540 : 260)         \
  71         }                                                               \
  72 }
  73
  74 #define VHT_GROUP_IDX(_streams, _sgi, _bw)                              \
  75         (MINSTREL_VHT_GROUP_0 +                                         \
  76          MINSTREL_MAX_STREAMS * 2 * (_bw) +                             \
  77          MINSTREL_MAX_STREAMS * (_sgi) +                                \
  78          (_streams) - 1)
  79
  80 #define BW2VBPS(_bw, r3, r2, r1)                                        \
  81         (_bw == BW_80 ? r3 : _bw == BW_40 ? r2 : r1)
  82
  83 #define VHT_GROUP(_streams, _sgi, _bw)                                  \
  84         [VHT_GROUP_IDX(_streams, _sgi, _bw)] = {                        \
  85         .streams = _streams,                                            \
  86         .flags =                                                        \
  87                 IEEE80211_TX_RC_VHT_MCS |                               \
  88                 (_sgi ? IEEE80211_TX_RC_SHORT_GI : 0) |                 \
  89                 (_bw == BW_80 ? IEEE80211_TX_RC_80_MHZ_WIDTH :          \
  90                  _bw == BW_40 ? IEEE80211_TX_RC_40_MHZ_WIDTH : 0),      \
  91         .duration = {                                                   \
  92                 MCS_DURATION(_streams, _sgi,                            \
  93                              BW2VBPS(_bw,  117,  54,  26)),             \
  94                 MCS_DURATION(_streams, _sgi,                            \
  95                              BW2VBPS(_bw,  234, 108,  52)),             \
  96                 MCS_DURATION(_streams, _sgi,                            \
  97                              BW2VBPS(_bw,  351, 162,  78)),             \
  98                 MCS_DURATION(_streams, _sgi,                            \
  99                              BW2VBPS(_bw,  468, 216, 104)),             \
 100                 MCS_DURATION(_streams, _sgi,                            \
 101                              BW2VBPS(_bw,  702, 324, 156)),             \
 102                 MCS_DURATION(_streams, _sgi,                            \
 103                              BW2VBPS(_bw,  936, 432, 208)),             \
 104                 MCS_DURATION(_streams, _sgi,                            \
 105                              BW2VBPS(_bw, 1053, 486, 234)),             \
 106                 MCS_DURATION(_streams, _sgi,                            \
 107                              BW2VBPS(_bw, 1170, 540, 260)),             \
 108                 MCS_DURATION(_streams, _sgi,                            \
 109                              BW2VBPS(_bw, 1404, 648, 312)),             \
 110                 MCS_DURATION(_streams, _sgi,                            \
 111                              BW2VBPS(_bw, 1560, 720, 346))              \
 112         }                                                               \
 113 }
 114
 115 #define CCK_DURATION(_bitrate, _short, _len)            \
 116         (1000 * (10 /* SIFS */ +                        \
 117          (_short ? 72 + 24 : 144 + 48) +                \
 118          (8 * (_len + 4) * 10) / (_bitrate)))
 119
 120 #define CCK_ACK_DURATION(_bitrate, _short)                      \
 121         (CCK_DURATION((_bitrate > 10 ? 20 : 10), false, 60) +   \
 122          CCK_DURATION(_bitrate, _short, AVG_PKT_SIZE))
 123
 124 #define CCK_DURATION_LIST(_short)                       \
 125         CCK_ACK_DURATION(10, _short),                   \
 126         CCK_ACK_DURATION(20, _short),                   \
 127         CCK_ACK_DURATION(55, _short),                   \
 128         CCK_ACK_DURATION(110, _short)
 129
 130 #define CCK_GROUP                                       \
 131         [MINSTREL_CCK_GROUP] = {                        \
 132                 .streams = 0,                           \
 133                 .flags = 0,                             \
 134                 .duration = {                           \
 135                         CCK_DURATION_LIST(false),       \
 136                         CCK_DURATION_LIST(true)         \
 137                 }                                       \
 138         }
 139
 140 #ifdef CONFIG_MAC80211_RC_MINSTREL_VHT
 141 static bool minstrel_vht_only = true;
 142 module_param(minstrel_vht_only, bool, 0644);
 143 MODULE_PARM_DESC(minstrel_vht_only,
 144                  "Use only VHT rates when VHT is supported by sta.");
 145 #endif
 146
 147 /*
 148  * To enable sufficiently targeted rate sampling, MCS rates are divided into
 149  * groups, based on the number of streams and flags (HT40, SGI) that they
 150  * use.
 151  *
 152  * Sortorder has to be fixed for GROUP_IDX macro to be applicable:
 153  * BW -> SGI -> #streams
 154  */
 155 const struct mcs_group minstrel_mcs_groups[] = {
 156         MCS_GROUP(1, 0, BW_20),
 157         MCS_GROUP(2, 0, BW_20),
 158 #if MINSTREL_MAX_STREAMS >= 3
 159         MCS_GROUP(3, 0, BW_20),
 160 #endif
 161
 162         MCS_GROUP(1, 1, BW_20),
 163         MCS_GROUP(2, 1, BW_20),
 164 #if MINSTREL_MAX_STREAMS >= 3
 165         MCS_GROUP(3, 1, BW_20),
 166 #endif
 167
 168         MCS_GROUP(1, 0, BW_40),
 169         MCS_GROUP(2, 0, BW_40),
 170 #if MINSTREL_MAX_STREAMS >= 3
 171         MCS_GROUP(3, 0, BW_40),
 172 #endif
 173
 174         MCS_GROUP(1, 1, BW_40),
 175         MCS_GROUP(2, 1, BW_40),
 176 #if MINSTREL_MAX_STREAMS >= 3
 177         MCS_GROUP(3, 1, BW_40),
 178 #endif
 179
 180         CCK_GROUP,
 181
 182 #ifdef CONFIG_MAC80211_RC_MINSTREL_VHT
 183         VHT_GROUP(1, 0, BW_20),
 184         VHT_GROUP(2, 0, BW_20),
 185 #if MINSTREL_MAX_STREAMS >= 3
 186         VHT_GROUP(3, 0, BW_20),
 187 #endif
 188
 189         VHT_GROUP(1, 1, BW_20),
 190         VHT_GROUP(2, 1, BW_20),
 191 #if MINSTREL_MAX_STREAMS >= 3
 192         VHT_GROUP(3, 1, BW_20),
 193 #endif
 194
 195         VHT_GROUP(1, 0, BW_40),
 196         VHT_GROUP(2, 0, BW_40),
 197 #if MINSTREL_MAX_STREAMS >= 3
 198         VHT_GROUP(3, 0, BW_40),
 199 #endif
 200
 201         VHT_GROUP(1, 1, BW_40),
 202         VHT_GROUP(2, 1, BW_40),
 203 #if MINSTREL_MAX_STREAMS >= 3
 204         VHT_GROUP(3, 1, BW_40),
 205 #endif
 206
 207         VHT_GROUP(1, 0, BW_80),
 208         VHT_GROUP(2, 0, BW_80),
 209 #if MINSTREL_MAX_STREAMS >= 3
 210         VHT_GROUP(3, 0, BW_80),
 211 #endif
 212
 213         VHT_GROUP(1, 1, BW_80),
 214         VHT_GROUP(2, 1, BW_80),
 215 #if MINSTREL_MAX_STREAMS >= 3
 216         VHT_GROUP(3, 1, BW_80),
 217 #endif
 218 #endif
 219 };
 220
 221 static u8 sample_table[SAMPLE_COLUMNS][MCS_GROUP_RATES] __read_mostly;
 222
 223 static void
 224 minstrel_ht_update_rates(struct minstrel_priv *mp, struct minstrel_ht_sta *mi);
 225
 226 /*
 227  * Some VHT MCSes are invalid (when Ndbps / Nes is not an integer)
 228  * e.g for MCS9@20MHzx1Nss: Ndbps=8x52*(5/6) Nes=1
 229  *
 230  * Returns the valid mcs map for struct minstrel_mcs_group_data.supported
 231  */
 232 static u16
 233 minstrel_get_valid_vht_rates(int bw, int nss, __le16 mcs_map)
 234 {
 235         u16 mask = 0;
 236
 237         if (bw == BW_20) {
 238                 if (nss != 3 && nss != 6)
 239                         mask = BIT(9);
 240         } else if (bw == BW_80) {
 241                 if (nss == 3 || nss == 7)
 242                         mask = BIT(6);
 243                 else if (nss == 6)
 244                         mask = BIT(9);
 245         } else {
 246                 WARN_ON(bw != BW_40);
 247         }
 248
 249         switch ((le16_to_cpu(mcs_map) >> (2 * (nss - 1))) & 3) {
 250         case IEEE80211_VHT_MCS_SUPPORT_0_7:
 251                 mask |= 0x300;
 252                 break;
 253         case IEEE80211_VHT_MCS_SUPPORT_0_8:
 254                 mask |= 0x200;
 255                 break;
 256         case IEEE80211_VHT_MCS_SUPPORT_0_9:
 257                 break;
 258         default:
 259                 mask = 0x3ff;
 260         }
 261
 262         return 0x3ff & ~mask;
 263 }
 264
 265 /*
 266  * Look up an MCS group index based on mac80211 rate information
 267  */
 268 static int
 269 minstrel_ht_get_group_idx(struct ieee80211_tx_rate *rate)
 270 {
 271         return GROUP_IDX((rate->idx / 8) + 1,
 272                          !!(rate->flags & IEEE80211_TX_RC_SHORT_GI),
 273                          !!(rate->flags & IEEE80211_TX_RC_40_MHZ_WIDTH));
 274 }
 275
 276 static int
 277 minstrel_vht_get_group_idx(struct ieee80211_tx_rate *rate)
 278 {
 279         return VHT_GROUP_IDX(ieee80211_rate_get_vht_nss(rate),
 280                              !!(rate->flags & IEEE80211_TX_RC_SHORT_GI),
 281                              !!(rate->flags & IEEE80211_TX_RC_40_MHZ_WIDTH) +
 282                              2*!!(rate->flags & IEEE80211_TX_RC_80_MHZ_WIDTH));
 283 }
 284
 285 static struct minstrel_rate_stats *
 286 minstrel_ht_get_stats(struct minstrel_priv *mp, struct minstrel_ht_sta *mi,
 287                       struct ieee80211_tx_rate *rate)
 288 {
 289         int group, idx;
 290
 291         if (rate->flags & IEEE80211_TX_RC_MCS) {
 292                 group = minstrel_ht_get_group_idx(rate);
 293                 idx = rate->idx % 8;
 294         } else if (rate->flags & IEEE80211_TX_RC_VHT_MCS) {
 295                 group = minstrel_vht_get_group_idx(rate);
 296                 idx = ieee80211_rate_get_vht_mcs(rate);
 297         } else {
 298                 group = MINSTREL_CCK_GROUP;
 299
 300                 for (idx = 0; idx < ARRAY_SIZE(mp->cck_rates); idx++)
 301                         if (rate->idx == mp->cck_rates[idx])
 302                                 break;
 303
 304                 /* short preamble */
 305                 if (!(mi->supported[group] & BIT(idx)))
 306                         idx += 4;
 307         }
 308         return &mi->groups[group].rates[idx];
 309 }
 310
 311 static inline struct minstrel_rate_stats *
 312 minstrel_get_ratestats(struct minstrel_ht_sta *mi, int index)
 313 {
 314         return &mi->groups[index / MCS_GROUP_RATES].rates[index % MCS_GROUP_RATES];
 315 }
 316
 317 /*
 318  * Return current throughput based on the average A-MPDU length, taking into
 319  * account the expected number of retransmissions and their expected length
 320  */
 321 int
 322 minstrel_ht_get_tp_avg(struct minstrel_ht_sta *mi, int group, int rate,
 323                        int prob_ewma)
 324 {
 325         unsigned int nsecs = 0;
 326
 327         /* do not account throughput if sucess prob is below 10% */
 328         if (prob_ewma < MINSTREL_FRAC(10, 100))
 329                 return 0;
 330
 331         if (group != MINSTREL_CCK_GROUP)
 332                 nsecs = 1000 * mi->overhead / MINSTREL_TRUNC(mi->avg_ampdu_len);
 333
 334         nsecs += minstrel_mcs_groups[group].duration[rate];
 335
 336         /*
 337          * For the throughput calculation, limit the probability value to 90% to
 338          * account for collision related packet error rate fluctuation
 339          * (prob is scaled - see MINSTREL_FRAC above)
 340          */
 341         if (prob_ewma > MINSTREL_FRAC(90, 100))
 342                 return MINSTREL_TRUNC(100000 * ((MINSTREL_FRAC(90, 100) * 1000)
 343                                                                       / nsecs));
 344         else
 345                 return MINSTREL_TRUNC(100000 * ((prob_ewma * 1000) / nsecs));
 346 }
 347
 348 /*
 349  * Find & sort topmost throughput rates
 350  *
 351  * If multiple rates provide equal throughput the sorting is based on their
 352  * current success probability. Higher success probability is preferred among
 353  * MCS groups, CCK rates do not provide aggregation and are therefore at last.
 354  */
 355 static void
 356 minstrel_ht_sort_best_tp_rates(struct minstrel_ht_sta *mi, u16 index,
 357                                u16 *tp_list)
 358 {
 359         int cur_group, cur_idx, cur_tp_avg, cur_prob;
 360         int tmp_group, tmp_idx, tmp_tp_avg, tmp_prob;
 361         int j = MAX_THR_RATES;
 362
 363         cur_group = index / MCS_GROUP_RATES;
 364         cur_idx = index  % MCS_GROUP_RATES;
 365         cur_prob = mi->groups[cur_group].rates[cur_idx].prob_ewma;
 366         cur_tp_avg = minstrel_ht_get_tp_avg(mi, cur_group, cur_idx, cur_prob);
 367
 368         do {
 369                 tmp_group = tp_list[j - 1] / MCS_GROUP_RATES;
 370                 tmp_idx = tp_list[j - 1] % MCS_GROUP_RATES;
 371                 tmp_prob = mi->groups[tmp_group].rates[tmp_idx].prob_ewma;
 372                 tmp_tp_avg = minstrel_ht_get_tp_avg(mi, tmp_group, tmp_idx,
 373                                                     tmp_prob);
 374                 if (cur_tp_avg < tmp_tp_avg ||
 375                     (cur_tp_avg == tmp_tp_avg && cur_prob <= tmp_prob))
 376                         break;
 377                 j--;
 378         } while (j > 0);
 379
 380         if (j < MAX_THR_RATES - 1) {
 381                 memmove(&tp_list[j + 1], &tp_list[j], (sizeof(*tp_list) *
 382                        (MAX_THR_RATES - (j + 1))));
 383         }
 384         if (j < MAX_THR_RATES)
 385                 tp_list[j] = index;
 386 }
 387
 388 /*
 389  * Find and set the topmost probability rate per sta and per group
 390  */
 391 static void
 392 minstrel_ht_set_best_prob_rate(struct minstrel_ht_sta *mi, u16 index)
 393 {
 394         struct minstrel_mcs_group_data *mg;
 395         struct minstrel_rate_stats *mrs;
 396         int tmp_group, tmp_idx, tmp_tp_avg, tmp_prob;
 397         int max_tp_group, cur_tp_avg, cur_group, cur_idx;
 398         int max_gpr_group, max_gpr_idx;
 399         int max_gpr_tp_avg, max_gpr_prob;
 400
 401         cur_group = index / MCS_GROUP_RATES;
 402         cur_idx = index % MCS_GROUP_RATES;
 403         mg = &mi->groups[index / MCS_GROUP_RATES];
 404         mrs = &mg->rates[index % MCS_GROUP_RATES];
 405
 406         tmp_group = mi->max_prob_rate / MCS_GROUP_RATES;
 407         tmp_idx = mi->max_prob_rate % MCS_GROUP_RATES;
 408         tmp_prob = mi->groups[tmp_group].rates[tmp_idx].prob_ewma;
 409         tmp_tp_avg = minstrel_ht_get_tp_avg(mi, tmp_group, tmp_idx, tmp_prob);
 410
 411         /* if max_tp_rate[0] is from MCS_GROUP max_prob_rate get selected from
 412          * MCS_GROUP as well as CCK_GROUP rates do not allow aggregation */
 413         max_tp_group = mi->max_tp_rate[0] / MCS_GROUP_RATES;
 414         if((index / MCS_GROUP_RATES == MINSTREL_CCK_GROUP) &&
 415             (max_tp_group != MINSTREL_CCK_GROUP))
 416                 return;
 417
 418         max_gpr_group = mg->max_group_prob_rate / MCS_GROUP_RATES;
 419         max_gpr_idx = mg->max_group_prob_rate % MCS_GROUP_RATES;
 420         max_gpr_prob = mi->groups[max_gpr_group].rates[max_gpr_idx].prob_ewma;
 421
 422         if (mrs->prob_ewma > MINSTREL_FRAC(75, 100)) {
 423                 cur_tp_avg = minstrel_ht_get_tp_avg(mi, cur_group, cur_idx,
 424                                                     mrs->prob_ewma);
 425                 if (cur_tp_avg > tmp_tp_avg)
 426                         mi->max_prob_rate = index;
 427
 428                 max_gpr_tp_avg = minstrel_ht_get_tp_avg(mi, max_gpr_group,
 429                                                         max_gpr_idx,
 430                                                         max_gpr_prob);
 431                 if (cur_tp_avg > max_gpr_tp_avg)
 432                         mg->max_group_prob_rate = index;
 433         } else {
 434                 if (mrs->prob_ewma > tmp_prob)
 435                         mi->max_prob_rate = index;
 436                 if (mrs->prob_ewma > max_gpr_prob)
 437                         mg->max_group_prob_rate = index;
 438         }
 439 }
 440
 441
 442 /*
 443  * Assign new rate set per sta and use CCK rates only if the fastest
 444  * rate (max_tp_rate[0]) is from CCK group. This prohibits such sorted
 445  * rate sets where MCS and CCK rates are mixed, because CCK rates can
 446  * not use aggregation.
 447  */
 448 static void
 449 minstrel_ht_assign_best_tp_rates(struct minstrel_ht_sta *mi,
 450                                  u16 tmp_mcs_tp_rate[MAX_THR_RATES],
 451                                  u16 tmp_cck_tp_rate[MAX_THR_RATES])
 452 {
 453         unsigned int tmp_group, tmp_idx, tmp_cck_tp, tmp_mcs_tp, tmp_prob;
 454         int i;
 455
 456         tmp_group = tmp_cck_tp_rate[0] / MCS_GROUP_RATES;
 457         tmp_idx = tmp_cck_tp_rate[0] % MCS_GROUP_RATES;
 458         tmp_prob = mi->groups[tmp_group].rates[tmp_idx].prob_ewma;
 459         tmp_cck_tp = minstrel_ht_get_tp_avg(mi, tmp_group, tmp_idx, tmp_prob);
 460
 461         tmp_group = tmp_mcs_tp_rate[0] / MCS_GROUP_RATES;
 462         tmp_idx = tmp_mcs_tp_rate[0] % MCS_GROUP_RATES;
 463         tmp_prob = mi->groups[tmp_group].rates[tmp_idx].prob_ewma;
 464         tmp_mcs_tp = minstrel_ht_get_tp_avg(mi, tmp_group, tmp_idx, tmp_prob);
 465
 466         if (tmp_cck_tp > tmp_mcs_tp) {
 467                 for(i = 0; i < MAX_THR_RATES; i++) {
 468                         minstrel_ht_sort_best_tp_rates(mi, tmp_cck_tp_rate[i],
 469                                                        tmp_mcs_tp_rate);
 470                 }
 471         }
 472
 473 }
 474
 475 /*
 476  * Try to increase robustness of max_prob rate by decrease number of
 477  * streams if possible.
 478  */
 479 static inline void
 480 minstrel_ht_prob_rate_reduce_streams(struct minstrel_ht_sta *mi)
 481 {
 482         struct minstrel_mcs_group_data *mg;
 483         int tmp_max_streams, group, tmp_idx, tmp_prob;
 484         int tmp_tp = 0;
 485
 486         tmp_max_streams = minstrel_mcs_groups[mi->max_tp_rate[0] /
 487                           MCS_GROUP_RATES].streams;
 488         for (group = 0; group < ARRAY_SIZE(minstrel_mcs_groups); group++) {
 489                 mg = &mi->groups[group];
 490                 if (!mi->supported[group] || group == MINSTREL_CCK_GROUP)
 491                         continue;
 492
 493                 tmp_idx = mg->max_group_prob_rate % MCS_GROUP_RATES;
 494                 tmp_prob = mi->groups[group].rates[tmp_idx].prob_ewma;
 495
 496                 if (tmp_tp < minstrel_ht_get_tp_avg(mi, group, tmp_idx, tmp_prob) &&
 497                    (minstrel_mcs_groups[group].streams < tmp_max_streams)) {
 498                                 mi->max_prob_rate = mg->max_group_prob_rate;
 499                                 tmp_tp = minstrel_ht_get_tp_avg(mi, group,
 500                                                                 tmp_idx,
 501                                                                 tmp_prob);
 502                 }
 503         }
 504 }
 505
 506 /*
 507  * Update rate statistics and select new primary rates
 508  *
 509  * Rules for rate selection:
 510  *  - max_prob_rate must use only one stream, as a tradeoff between delivery
 511  *    probability and throughput during strong fluctuations
 512  *  - as long as the max prob rate has a probability of more than 75%, pick
 513  *    higher throughput rates, even if the probablity is a bit lower
 514  */
 515 static void
 516 minstrel_ht_update_stats(struct minstrel_priv *mp, struct minstrel_ht_sta *mi)
 517 {
 518         struct minstrel_mcs_group_data *mg;
 519         struct minstrel_rate_stats *mrs;
 520         int group, i, j, cur_prob;
 521         u16 tmp_mcs_tp_rate[MAX_THR_RATES], tmp_group_tp_rate[MAX_THR_RATES];
 522         u16 tmp_cck_tp_rate[MAX_THR_RATES], index;
 523
 524         if (mi->ampdu_packets > 0) {
 525                 mi->avg_ampdu_len = minstrel_ewma(mi->avg_ampdu_len,
 526                         MINSTREL_FRAC(mi->ampdu_len, mi->ampdu_packets), EWMA_LEVEL);
 527                 mi->ampdu_len = 0;
 528                 mi->ampdu_packets = 0;
 529         }
 530
 531         mi->sample_slow = 0;
 532         mi->sample_count = 0;
 533
 534         /* Initialize global rate indexes */
 535         for(j = 0; j < MAX_THR_RATES; j++){
 536                 tmp_mcs_tp_rate[j] = 0;
 537                 tmp_cck_tp_rate[j] = 0;
 538         }
 539
 540         /* Find best rate sets within all MCS groups*/
 541         for (group = 0; group < ARRAY_SIZE(minstrel_mcs_groups); group++) {
 542
 543                 mg = &mi->groups[group];
 544                 if (!mi->supported[group])
 545                         continue;
 546
 547                 mi->sample_count++;
 548
 549                 /* (re)Initialize group rate indexes */
 550                 for(j = 0; j < MAX_THR_RATES; j++)
 551                         tmp_group_tp_rate[j] = group;
 552
 553                 for (i = 0; i < MCS_GROUP_RATES; i++) {
 554                         if (!(mi->supported[group] & BIT(i)))
 555                                 continue;
 556
 557                         index = MCS_GROUP_RATES * group + i;
 558
 559                         mrs = &mg->rates[i];
 560                         mrs->retry_updated = false;
 561                         minstrel_calc_rate_stats(mrs);
 562                         cur_prob = mrs->prob_ewma;
 563
 564                         if (minstrel_ht_get_tp_avg(mi, group, i, cur_prob) == 0)
 565                                 continue;
 566
 567                         /* Find max throughput rate set */
 568                         if (group != MINSTREL_CCK_GROUP) {
 569                                 minstrel_ht_sort_best_tp_rates(mi, index,
 570                                                                tmp_mcs_tp_rate);
 571                         } else if (group == MINSTREL_CCK_GROUP) {
 572                                 minstrel_ht_sort_best_tp_rates(mi, index,
 573                                                                tmp_cck_tp_rate);
 574                         }
 575
 576                         /* Find max throughput rate set within a group */
 577                         minstrel_ht_sort_best_tp_rates(mi, index,
 578                                                        tmp_group_tp_rate);
 579
 580                         /* Find max probability rate per group and global */
 581                         minstrel_ht_set_best_prob_rate(mi, index);
 582                 }
 583
 584                 memcpy(mg->max_group_tp_rate, tmp_group_tp_rate,
 585                        sizeof(mg->max_group_tp_rate));
 586         }
 587
 588         /* Assign new rate set per sta */
 589         minstrel_ht_assign_best_tp_rates(mi, tmp_mcs_tp_rate, tmp_cck_tp_rate);
 590         memcpy(mi->max_tp_rate, tmp_mcs_tp_rate, sizeof(mi->max_tp_rate));
 591
 592         /* Try to increase robustness of max_prob_rate*/
 593         minstrel_ht_prob_rate_reduce_streams(mi);
 594
 595         /* try to sample all available rates during each interval */
 596         mi->sample_count *= 8;
 597
 598 #ifdef CONFIG_MAC80211_DEBUGFS
 599         /* use fixed index if set */
 600         if (mp->fixed_rate_idx != -1) {
 601                 for (i = 0; i < 4; i++)
 602                         mi->max_tp_rate[i] = mp->fixed_rate_idx;
 603                 mi->max_prob_rate = mp->fixed_rate_idx;
 604         }
 605 #endif
 606
 607         /* Reset update timer */
 608         mi->last_stats_update = jiffies;
 609 }
 610
 611 static bool
 612 minstrel_ht_txstat_valid(struct minstrel_priv *mp, struct ieee80211_tx_rate *rate)
 613 {
 614         if (rate->idx < 0)
 615                 return false;
 616
 617         if (!rate->count)
 618                 return false;
 619
 620         if (rate->flags & IEEE80211_TX_RC_MCS ||
 621             rate->flags & IEEE80211_TX_RC_VHT_MCS)
 622                 return true;
 623
 624         return rate->idx == mp->cck_rates[0] ||
 625                rate->idx == mp->cck_rates[1] ||
 626                rate->idx == mp->cck_rates[2] ||
 627                rate->idx == mp->cck_rates[3];
 628 }
 629
 630 static void
 631 minstrel_set_next_sample_idx(struct minstrel_ht_sta *mi)
 632 {
 633         struct minstrel_mcs_group_data *mg;
 634
 635         for (;;) {
 636                 mi->sample_group++;
 637                 mi->sample_group %= ARRAY_SIZE(minstrel_mcs_groups);
 638                 mg = &mi->groups[mi->sample_group];
 639
 640                 if (!mi->supported[mi->sample_group])
 641                         continue;
 642
 643                 if (++mg->index >= MCS_GROUP_RATES) {
 644                         mg->index = 0;
 645                         if (++mg->column >= ARRAY_SIZE(sample_table))
 646                                 mg->column = 0;
 647                 }
 648                 break;
 649         }
 650 }
 651
 652 static void
 653 minstrel_downgrade_rate(struct minstrel_ht_sta *mi, u16 *idx, bool primary)
 654 {
 655         int group, orig_group;
 656
 657         orig_group = group = *idx / MCS_GROUP_RATES;
 658         while (group > 0) {
 659                 group--;
 660
 661                 if (!mi->supported[group])
 662                         continue;
 663
 664                 if (minstrel_mcs_groups[group].streams >
 665                     minstrel_mcs_groups[orig_group].streams)
 666                         continue;
 667
 668                 if (primary)
 669                         *idx = mi->groups[group].max_group_tp_rate[0];
 670                 else
 671                         *idx = mi->groups[group].max_group_tp_rate[1];
 672                 break;
 673         }
 674 }
 675
 676 static void
 677 minstrel_aggr_check(struct ieee80211_sta *pubsta, struct sk_buff *skb)
 678 {
 679         struct ieee80211_hdr *hdr = (struct ieee80211_hdr *) skb->data;
 680         struct sta_info *sta = container_of(pubsta, struct sta_info, sta);
 681         u16 tid;
 682
 683         if (skb_get_queue_mapping(skb) == IEEE80211_AC_VO)
 684                 return;
 685
 686         if (unlikely(!ieee80211_is_data_qos(hdr->frame_control)))
 687                 return;
 688
 689         if (unlikely(skb->protocol == cpu_to_be16(ETH_P_PAE)))
 690                 return;
 691
 692         tid = *ieee80211_get_qos_ctl(hdr) & IEEE80211_QOS_CTL_TID_MASK;
 693         if (likely(sta->ampdu_mlme.tid_tx[tid]))
 694                 return;
 695
 696         ieee80211_start_tx_ba_session(pubsta, tid, 0);
 697 }
 698
 699 static void
 700 minstrel_ht_tx_status(void *priv, struct ieee80211_supported_band *sband,
 701                       struct ieee80211_sta *sta, void *priv_sta,
 702                       struct ieee80211_tx_info *info)
 703 {
 704         struct minstrel_ht_sta_priv *msp = priv_sta;
 705         struct minstrel_ht_sta *mi = &msp->ht;
 706         struct ieee80211_tx_rate *ar = info->status.rates;
 707         struct minstrel_rate_stats *rate, *rate2;
 708         struct minstrel_priv *mp = priv;
 709         bool last, update = false;
 710         int i;
 711
 712         if (!msp->is_ht)
 713                 return mac80211_minstrel.tx_status_noskb(priv, sband, sta,
 714                                                          &msp->legacy, info);
 715
 716         /* This packet was aggregated but doesn't carry status info */
 717         if ((info->flags & IEEE80211_TX_CTL_AMPDU) &&
 718             !(info->flags & IEEE80211_TX_STAT_AMPDU))
 719                 return;
 720
 721         if (!(info->flags & IEEE80211_TX_STAT_AMPDU)) {
 722                 info->status.ampdu_ack_len =
 723                         (info->flags & IEEE80211_TX_STAT_ACK ? 1 : 0);
 724                 info->status.ampdu_len = 1;
 725         }
 726
 727         mi->ampdu_packets++;
 728         mi->ampdu_len += info->status.ampdu_len;
 729
 730         if (!mi->sample_wait && !mi->sample_tries && mi->sample_count > 0) {
 731                 mi->sample_wait = 16 + 2 * MINSTREL_TRUNC(mi->avg_ampdu_len);
 732                 mi->sample_tries = 1;
 733                 mi->sample_count--;
 734         }
 735
 736         if (info->flags & IEEE80211_TX_CTL_RATE_CTRL_PROBE)
 737                 mi->sample_packets += info->status.ampdu_len;
 738
 739         last = !minstrel_ht_txstat_valid(mp, &ar[0]);
 740         for (i = 0; !last; i++) {
 741                 last = (i == IEEE80211_TX_MAX_RATES - 1) ||
 742                        !minstrel_ht_txstat_valid(mp, &ar[i + 1]);
 743
 744                 rate = minstrel_ht_get_stats(mp, mi, &ar[i]);
 745
 746                 if (last)
 747                         rate->success += info->status.ampdu_ack_len;
 748
 749                 rate->attempts += ar[i].count * info->status.ampdu_len;
 750         }
 751
 752         /*
 753          * check for sudden death of spatial multiplexing,
 754          * downgrade to a lower number of streams if necessary.
 755          */
 756         rate = minstrel_get_ratestats(mi, mi->max_tp_rate[0]);
 757         if (rate->attempts > 30 &&
 758             MINSTREL_FRAC(rate->success, rate->attempts) <
 759             MINSTREL_FRAC(20, 100)) {
 760                 minstrel_downgrade_rate(mi, &mi->max_tp_rate[0], true);
 761                 update = true;
 762         }
 763
 764         rate2 = minstrel_get_ratestats(mi, mi->max_tp_rate[1]);
 765         if (rate2->attempts > 30 &&
 766             MINSTREL_FRAC(rate2->success, rate2->attempts) <
 767             MINSTREL_FRAC(20, 100)) {
 768                 minstrel_downgrade_rate(mi, &mi->max_tp_rate[1], false);
 769                 update = true;
 770         }
 771
 772         if (time_after(jiffies, mi->last_stats_update +
 773                                 (mp->update_interval / 2 * HZ) / 1000)) {
 774                 update = true;
 775                 minstrel_ht_update_stats(mp, mi);
 776         }
 777
 778         if (update)
 779                 minstrel_ht_update_rates(mp, mi);
 780 }
 781
 782 static void
 783 minstrel_calc_retransmit(struct minstrel_priv *mp, struct minstrel_ht_sta *mi,
 784                          int index)
 785 {
 786         struct minstrel_rate_stats *mrs;
 787         const struct mcs_group *group;
 788         unsigned int tx_time, tx_time_rtscts, tx_time_data;
 789         unsigned int cw = mp->cw_min;
 790         unsigned int ctime = 0;
 791         unsigned int t_slot = 9; /* FIXME */
 792         unsigned int ampdu_len = MINSTREL_TRUNC(mi->avg_ampdu_len);
 793         unsigned int overhead = 0, overhead_rtscts = 0;
 794
 795         mrs = minstrel_get_ratestats(mi, index);
 796         if (mrs->prob_ewma < MINSTREL_FRAC(1, 10)) {
 797                 mrs->retry_count = 1;
 798                 mrs->retry_count_rtscts = 1;
 799                 return;
 800         }
 801
 802         mrs->retry_count = 2;
 803         mrs->retry_count_rtscts = 2;
 804         mrs->retry_updated = true;
 805
 806         group = &minstrel_mcs_groups[index / MCS_GROUP_RATES];
 807         tx_time_data = group->duration[index % MCS_GROUP_RATES] * ampdu_len / 1000;
 808
 809         /* Contention time for first 2 tries */
 810         ctime = (t_slot * cw) >> 1;
 811         cw = min((cw << 1) | 1, mp->cw_max);
 812         ctime += (t_slot * cw) >> 1;
 813         cw = min((cw << 1) | 1, mp->cw_max);
 814
 815         if (index / MCS_GROUP_RATES != MINSTREL_CCK_GROUP) {
 816                 overhead = mi->overhead;
 817                 overhead_rtscts = mi->overhead_rtscts;
 818         }
 819
 820         /* Total TX time for data and Contention after first 2 tries */
 821         tx_time = ctime + 2 * (overhead + tx_time_data);
 822         tx_time_rtscts = ctime + 2 * (overhead_rtscts + tx_time_data);
 823
 824         /* See how many more tries we can fit inside segment size */
 825         do {
 826                 /* Contention time for this try */
 827                 ctime = (t_slot * cw) >> 1;
 828                 cw = min((cw << 1) | 1, mp->cw_max);
 829
 830                 /* Total TX time after this try */
 831                 tx_time += ctime + overhead + tx_time_data;
 832                 tx_time_rtscts += ctime + overhead_rtscts + tx_time_data;
 833
 834                 if (tx_time_rtscts < mp->segment_size)
 835                         mrs->retry_count_rtscts++;
 836         } while ((tx_time < mp->segment_size) &&
 837                  (++mrs->retry_count < mp->max_retry));
 838 }
 839
 840
 841 static void
 842 minstrel_ht_set_rate(struct minstrel_priv *mp, struct minstrel_ht_sta *mi,
 843                      struct ieee80211_sta_rates *ratetbl, int offset, int index)
 844 {
 845         const struct mcs_group *group = &minstrel_mcs_groups[index / MCS_GROUP_RATES];
 846         struct minstrel_rate_stats *mrs;
 847         u8 idx;
 848         u16 flags = group->flags;
 849
 850         mrs = minstrel_get_ratestats(mi, index);
 851         if (!mrs->retry_updated)
 852                 minstrel_calc_retransmit(mp, mi, index);
 853
 854         if (mrs->prob_ewma < MINSTREL_FRAC(20, 100) || !mrs->retry_count) {
 855                 ratetbl->rate[offset].count = 2;
 856                 ratetbl->rate[offset].count_rts = 2;
 857                 ratetbl->rate[offset].count_cts = 2;
 858         } else {
 859                 ratetbl->rate[offset].count = mrs->retry_count;
 860                 ratetbl->rate[offset].count_cts = mrs->retry_count;
 861                 ratetbl->rate[offset].count_rts = mrs->retry_count_rtscts;
 862         }
 863
 864         if (index / MCS_GROUP_RATES == MINSTREL_CCK_GROUP)
 865                 idx = mp->cck_rates[index % ARRAY_SIZE(mp->cck_rates)];
 866         else if (flags & IEEE80211_TX_RC_VHT_MCS)
 867                 idx = ((group->streams - 1) << 4) |
 868                       ((index % MCS_GROUP_RATES) & 0xF);
 869         else
 870                 idx = index % MCS_GROUP_RATES + (group->streams - 1) * 8;
 871
 872         /* enable RTS/CTS if needed:
 873          *  - if station is in dynamic SMPS (and streams > 1)
 874          *  - for fallback rates, to increase chances of getting through
 875          */
 876         if (offset > 0 ||
 877             (mi->sta->smps_mode == IEEE80211_SMPS_DYNAMIC &&
 878              group->streams > 1)) {
 879                 ratetbl->rate[offset].count = ratetbl->rate[offset].count_rts;
 880                 flags |= IEEE80211_TX_RC_USE_RTS_CTS;
 881         }
 882
 883         ratetbl->rate[offset].idx = idx;
 884         ratetbl->rate[offset].flags = flags;
 885 }
 886
 887 static inline int
 888 minstrel_ht_get_prob_ewma(struct minstrel_ht_sta *mi, int rate)
 889 {
 890         int group = rate / MCS_GROUP_RATES;
 891         rate %= MCS_GROUP_RATES;
 892         return mi->groups[group].rates[rate].prob_ewma;
 893 }
 894
 895 static int
 896 minstrel_ht_get_max_amsdu_len(struct minstrel_ht_sta *mi)
 897 {
 898         int group = mi->max_prob_rate / MCS_GROUP_RATES;
 899         const struct mcs_group *g = &minstrel_mcs_groups[group];
 900         int rate = mi->max_prob_rate % MCS_GROUP_RATES;
 901
 902         /* Disable A-MSDU if max_prob_rate is bad */
 903         if (mi->groups[group].rates[rate].prob_ewma < MINSTREL_FRAC(50, 100))
 904                 return 1;
 905
 906         /* If the rate is slower than single-stream MCS1, make A-MSDU limit small */
 907         if (g->duration[rate] > MCS_DURATION(1, 0, 52))
 908                 return 500;
 909
 910         /*
 911          * If the rate is slower than single-stream MCS4, limit A-MSDU to usual
 912          * data packet size
 913          */
 914         if (g->duration[rate] > MCS_DURATION(1, 0, 104))
 915                 return 1600;
 916
 917         /*
 918          * If the rate is slower than single-stream MCS7, or if the max throughput
 919          * rate success probability is less than 75%, limit A-MSDU to twice the usual
 920          * data packet size
 921          */
 922         if (g->duration[rate] > MCS_DURATION(1, 0, 260) ||
 923             (minstrel_ht_get_prob_ewma(mi, mi->max_tp_rate[0]) <
 924              MINSTREL_FRAC(75, 100)))
 925                 return 3200;
 926
 927         /*
 928          * HT A-MPDU limits maximum MPDU size under BA agreement to 4095 bytes.
 929          * Since aggregation sessions are started/stopped without txq flush, use
 930          * the limit here to avoid the complexity of having to de-aggregate
 931          * packets in the queue.
 932          */
 933         if (!mi->sta->vht_cap.vht_supported)
 934                 return IEEE80211_MAX_MPDU_LEN_HT_BA;
 935
 936         /* unlimited */
 937         return 0;
 938 }
 939
 940 static void
 941 minstrel_ht_update_rates(struct minstrel_priv *mp, struct minstrel_ht_sta *mi)
 942 {
 943         struct ieee80211_sta_rates *rates;
 944         int i = 0;
 945
 946         rates = kzalloc(sizeof(*rates), GFP_ATOMIC);
 947         if (!rates)
 948                 return;
 949
 950         /* Start with max_tp_rate[0] */
 951         minstrel_ht_set_rate(mp, mi, rates, i++, mi->max_tp_rate[0]);
 952
 953         if (mp->hw->max_rates >= 3) {
 954                 /* At least 3 tx rates supported, use max_tp_rate[1] next */
 955                 minstrel_ht_set_rate(mp, mi, rates, i++, mi->max_tp_rate[1]);
 956         }
 957
 958         if (mp->hw->max_rates >= 2) {
 959                 /*
 960                  * At least 2 tx rates supported, use max_prob_rate next */
 961                 minstrel_ht_set_rate(mp, mi, rates, i++, mi->max_prob_rate);
 962         }
 963
 964         mi->sta->max_rc_amsdu_len = minstrel_ht_get_max_amsdu_len(mi);
 965         rates->rate[i].idx = -1;
 966         rate_control_set_rates(mp->hw, mi->sta, rates);
 967 }
 968
 969 static inline int
 970 minstrel_get_duration(int index)
 971 {
 972         const struct mcs_group *group = &minstrel_mcs_groups[index / MCS_GROUP_RATES];
 973         return group->duration[index % MCS_GROUP_RATES];
 974 }
 975
 976 static int
 977 minstrel_get_sample_rate(struct minstrel_priv *mp, struct minstrel_ht_sta *mi)
 978 {
 979         struct minstrel_rate_stats *mrs;
 980         struct minstrel_mcs_group_data *mg;
 981         unsigned int sample_dur, sample_group, cur_max_tp_streams;
 982         int tp_rate1, tp_rate2;
 983         int sample_idx = 0;
 984
 985         if (mi->sample_wait > 0) {
 986                 mi->sample_wait--;
 987                 return -1;
 988         }
 989
 990         if (!mi->sample_tries)
 991                 return -1;
 992
 993         sample_group = mi->sample_group;
 994         mg = &mi->groups[sample_group];
 995         sample_idx = sample_table[mg->column][mg->index];
 996         minstrel_set_next_sample_idx(mi);
 997
 998         if (!(mi->supported[sample_group] & BIT(sample_idx)))
 999                 return -1;
1000
1001         mrs = &mg->rates[sample_idx];
1002         sample_idx += sample_group * MCS_GROUP_RATES;
1003
1004         /* Set tp_rate1, tp_rate2 to the highest / second highest max_tp_rate */
1005         if (minstrel_get_duration(mi->max_tp_rate[0]) >
1006             minstrel_get_duration(mi->max_tp_rate[1])) {
1007                 tp_rate1 = mi->max_tp_rate[1];
1008                 tp_rate2 = mi->max_tp_rate[0];
1009         } else {
1010                 tp_rate1 = mi->max_tp_rate[0];
1011                 tp_rate2 = mi->max_tp_rate[1];
1012         }
1013
1014         /*
1015          * Sampling might add some overhead (RTS, no aggregation)
1016          * to the frame. Hence, don't use sampling for the highest currently
1017          * used highest throughput or probability rate.
1018          */
1019         if (sample_idx == mi->max_tp_rate[0] || sample_idx == mi->max_prob_rate)
1020                 return -1;
1021
1022         /*
1023          * Do not sample if the probability is already higher than 95%
1024          * to avoid wasting airtime.
1025          */
1026         if (mrs->prob_ewma > MINSTREL_FRAC(95, 100))
1027                 return -1;
1028
1029         /*
1030          * Make sure that lower rates get sampled only occasionally,
1031          * if the link is working perfectly.
1032          */
1033
1034         cur_max_tp_streams = minstrel_mcs_groups[tp_rate1 /
1035                 MCS_GROUP_RATES].streams;
1036         sample_dur = minstrel_get_duration(sample_idx);
1037         if (sample_dur >= minstrel_get_duration(tp_rate2) &&
1038             (cur_max_tp_streams - 1 <
1039              minstrel_mcs_groups[sample_group].streams ||
1040              sample_dur >= minstrel_get_duration(mi->max_prob_rate))) {
1041                 if (mrs->sample_skipped < 20)
1042                         return -1;
1043
1044                 if (mi->sample_slow++ > 2)
1045                         return -1;
1046         }
1047         mi->sample_tries--;
1048
1049         return sample_idx;
1050 }
1051
1052 static void
1053 minstrel_ht_get_rate(void *priv, struct ieee80211_sta *sta, void *priv_sta,
1054                      struct ieee80211_tx_rate_control *txrc)
1055 {
1056         const struct mcs_group *sample_group;
1057         struct ieee80211_tx_info *info = IEEE80211_SKB_CB(txrc->skb);
1058         struct ieee80211_tx_rate *rate = &info->status.rates[0];
1059         struct minstrel_ht_sta_priv *msp = priv_sta;
1060         struct minstrel_ht_sta *mi = &msp->ht;
1061         struct minstrel_priv *mp = priv;
1062         int sample_idx;
1063
1064         if (rate_control_send_low(sta, priv_sta, txrc))
1065                 return;
1066
1067         if (!msp->is_ht)
1068                 return mac80211_minstrel.get_rate(priv, sta, &msp->legacy, txrc);
1069
1070         if (!(info->flags & IEEE80211_TX_CTL_AMPDU) &&
1071             mi->max_prob_rate / MCS_GROUP_RATES != MINSTREL_CCK_GROUP)
1072                 minstrel_aggr_check(sta, txrc->skb);
1073
1074         info->flags |= mi->tx_flags;
1075
1076 #ifdef CONFIG_MAC80211_DEBUGFS
1077         if (mp->fixed_rate_idx != -1)
1078                 return;
1079 #endif
1080
1081         /* Don't use EAPOL frames for sampling on non-mrr hw */
1082         if (mp->hw->max_rates == 1 &&
1083             (info->control.flags & IEEE80211_TX_CTRL_PORT_CTRL_PROTO))
1084                 sample_idx = -1;
1085         else
1086                 sample_idx = minstrel_get_sample_rate(mp, mi);
1087
1088         mi->total_packets++;
1089
1090         /* wraparound */
1091         if (mi->total_packets == ~0) {
1092                 mi->total_packets = 0;
1093                 mi->sample_packets = 0;
1094         }
1095
1096         if (sample_idx < 0)
1097                 return;
1098
1099         sample_group = &minstrel_mcs_groups[sample_idx / MCS_GROUP_RATES];
1100         info->flags |= IEEE80211_TX_CTL_RATE_CTRL_PROBE;
1101         rate->count = 1;
1102
1103         if (sample_idx / MCS_GROUP_RATES == MINSTREL_CCK_GROUP) {
1104                 int idx = sample_idx % ARRAY_SIZE(mp->cck_rates);
1105                 rate->idx = mp->cck_rates[idx];
1106         } else if (sample_group->flags & IEEE80211_TX_RC_VHT_MCS) {
1107                 ieee80211_rate_set_vht(rate, sample_idx % MCS_GROUP_RATES,
1108                                        sample_group->streams);
1109         } else {
1110                 rate->idx = sample_idx % MCS_GROUP_RATES +
1111                             (sample_group->streams - 1) * 8;
1112         }
1113
1114         rate->flags = sample_group->flags;
1115 }
1116
1117 static void
1118 minstrel_ht_update_cck(struct minstrel_priv *mp, struct minstrel_ht_sta *mi,
1119                        struct ieee80211_supported_band *sband,
1120                        struct ieee80211_sta *sta)
1121 {
1122         int i;
1123
1124         if (sband->band != NL80211_BAND_2GHZ)
1125                 return;
1126
1127         if (!ieee80211_hw_check(mp->hw, SUPPORTS_HT_CCK_RATES))
1128                 return;
1129
1130         mi->cck_supported = 0;
1131         mi->cck_supported_short = 0;
1132         for (i = 0; i < 4; i++) {
1133                 if (!rate_supported(sta, sband->band, mp->cck_rates[i]))
1134                         continue;
1135
1136                 mi->cck_supported |= BIT(i);
1137                 if (sband->bitrates[i].flags & IEEE80211_RATE_SHORT_PREAMBLE)
1138                         mi->cck_supported_short |= BIT(i);
1139         }
1140
1141         mi->supported[MINSTREL_CCK_GROUP] = mi->cck_supported;
1142 }
1143
1144 static void
1145 minstrel_ht_update_caps(void *priv, struct ieee80211_supported_band *sband,
1146                         struct cfg80211_chan_def *chandef,
1147                         struct ieee80211_sta *sta, void *priv_sta)
1148 {
1149         struct minstrel_priv *mp = priv;
1150         struct minstrel_ht_sta_priv *msp = priv_sta;
1151         struct minstrel_ht_sta *mi = &msp->ht;
1152         struct ieee80211_mcs_info *mcs = &sta->ht_cap.mcs;
1153         u16 sta_cap = sta->ht_cap.cap;
1154         struct ieee80211_sta_vht_cap *vht_cap = &sta->vht_cap;
1155         struct sta_info *sinfo = container_of(sta, struct sta_info, sta);
1156         int use_vht;
1157         int n_supported = 0;
1158         int ack_dur;
1159         int stbc;
1160         int i;
1161
1162         /* fall back to the old minstrel for legacy stations */
1163         if (!sta->ht_cap.ht_supported)
1164                 goto use_legacy;
1165
1166         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(minstrel_mcs_groups) != MINSTREL_GROUPS_NB);
1167
1168 #ifdef CONFIG_MAC80211_RC_MINSTREL_VHT
1169         if (vht_cap->vht_supported)
1170                 use_vht = vht_cap->vht_mcs.tx_mcs_map != cpu_to_le16(~0);
1171         else
1172 #endif
1173         use_vht = 0;
1174
1175         msp->is_ht = true;
1176         memset(mi, 0, sizeof(*mi));
1177
1178         mi->sta = sta;
1179         mi->last_stats_update = jiffies;
1180
1181         ack_dur = ieee80211_frame_duration(sband->band, 10, 60, 1, 1, 0);
1182         mi->overhead = ieee80211_frame_duration(sband->band, 0, 60, 1, 1, 0);
1183         mi->overhead += ack_dur;
1184         mi->overhead_rtscts = mi->overhead + 2 * ack_dur;
1185
1186         mi->avg_ampdu_len = MINSTREL_FRAC(1, 1);
1187
1188         /* When using MRR, sample more on the first attempt, without delay */
1189         if (mp->has_mrr) {
1190                 mi->sample_count = 16;
1191                 mi->sample_wait = 0;
1192         } else {
1193                 mi->sample_count = 8;
1194                 mi->sample_wait = 8;
1195         }
1196         mi->sample_tries = 4;
1197
1198         /* TODO tx_flags for vht - ATM the RC API is not fine-grained enough */
1199         if (!use_vht) {
1200                 stbc = (sta_cap & IEEE80211_HT_CAP_RX_STBC) >>
1201                         IEEE80211_HT_CAP_RX_STBC_SHIFT;
1202                 mi->tx_flags |= stbc << IEEE80211_TX_CTL_STBC_SHIFT;
1203
1204                 if (sta_cap & IEEE80211_HT_CAP_LDPC_CODING)
1205                         mi->tx_flags |= IEEE80211_TX_CTL_LDPC;
1206         }
1207
1208         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(mi->groups); i++) {
1209                 u32 gflags = minstrel_mcs_groups[i].flags;
1210                 int bw, nss;
1211
1212                 mi->supported[i] = 0;
1213                 if (i == MINSTREL_CCK_GROUP) {
1214                         minstrel_ht_update_cck(mp, mi, sband, sta);
1215                         continue;
1216                 }
1217
1218                 if (gflags & IEEE80211_TX_RC_SHORT_GI) {
1219                         if (gflags & IEEE80211_TX_RC_40_MHZ_WIDTH) {
1220                                 if (!(sta_cap & IEEE80211_HT_CAP_SGI_40))
1221                                         continue;
1222                         } else {
1223                                 if (!(sta_cap & IEEE80211_HT_CAP_SGI_20))
1224                                         continue;
1225                         }
1226                 }
1227
1228                 if (gflags & IEEE80211_TX_RC_40_MHZ_WIDTH &&
1229                     sta->bandwidth < IEEE80211_STA_RX_BW_40)
1230                         continue;
1231
1232                 nss = minstrel_mcs_groups[i].streams;
1233
1234                 /* Mark MCS > 7 as unsupported if STA is in static SMPS mode */
1235                 if (sta->smps_mode == IEEE80211_SMPS_STATIC && nss > 1)
1236                         continue;
1237
1238                 /* HT rate */
1239                 if (gflags & IEEE80211_TX_RC_MCS) {
1240 #ifdef CONFIG_MAC80211_RC_MINSTREL_VHT
1241                         if (use_vht && minstrel_vht_only)
1242                                 continue;
1243 #endif
1244                         mi->supported[i] = mcs->rx_mask[nss - 1];
1245                         if (mi->supported[i])
1246                                 n_supported++;
1247                         continue;
1248                 }
1249
1250                 /* VHT rate */
1251                 if (!vht_cap->vht_supported ||
1252                     WARN_ON(!(gflags & IEEE80211_TX_RC_VHT_MCS)) ||
1253                     WARN_ON(gflags & IEEE80211_TX_RC_160_MHZ_WIDTH))
1254                         continue;
1255
1256                 if (gflags & IEEE80211_TX_RC_80_MHZ_WIDTH) {
1257                         if (sta->bandwidth < IEEE80211_STA_RX_BW_80 ||
1258                             ((gflags & IEEE80211_TX_RC_SHORT_GI) &&
1259                              !(vht_cap->cap & IEEE80211_VHT_CAP_SHORT_GI_80))) {
1260                                 continue;
1261                         }
1262                 }
1263
1264                 if (gflags & IEEE80211_TX_RC_40_MHZ_WIDTH)
1265                         bw = BW_40;
1266                 else if (gflags & IEEE80211_TX_RC_80_MHZ_WIDTH)
1267                         bw = BW_80;
1268                 else
1269                         bw = BW_20;
1270
1271                 mi->supported[i] = minstrel_get_valid_vht_rates(bw, nss,
1272                                 vht_cap->vht_mcs.tx_mcs_map);
1273
1274                 if (mi->supported[i])
1275                         n_supported++;
1276         }
1277
1278         if (!n_supported)
1279                 goto use_legacy;
1280
1281         if (test_sta_flag(sinfo, WLAN_STA_SHORT_PREAMBLE))
1282                 mi->cck_supported_short |= mi->cck_supported_short << 4;
1283
1284         /* create an initial rate table with the lowest supported rates */
1285         minstrel_ht_update_stats(mp, mi);
1286         minstrel_ht_update_rates(mp, mi);
1287
1288         return;
1289
1290 use_legacy:
1291         msp->is_ht = false;
1292         memset(&msp->legacy, 0, sizeof(msp->legacy));
1293         msp->legacy.r = msp->ratelist;
1294         msp->legacy.sample_table = msp->sample_table;
1295         return mac80211_minstrel.rate_init(priv, sband, chandef, sta,
1296                                            &msp->legacy);
1297 }
1298
1299 static void
1300 minstrel_ht_rate_init(void *priv, struct ieee80211_supported_band *sband,
1301                       struct cfg80211_chan_def *chandef,
1302                       struct ieee80211_sta *sta, void *priv_sta)
1303 {
1304         minstrel_ht_update_caps(priv, sband, chandef, sta, priv_sta);
1305 }
1306
1307 static void
1308 minstrel_ht_rate_update(void *priv, struct ieee80211_supported_band *sband,
1309                         struct cfg80211_chan_def *chandef,
1310                         struct ieee80211_sta *sta, void *priv_sta,
1311                         u32 changed)
1312 {
1313         minstrel_ht_update_caps(priv, sband, chandef, sta, priv_sta);
1314 }
1315
1316 static void *
1317 minstrel_ht_alloc_sta(void *priv, struct ieee80211_sta *sta, gfp_t gfp)
1318 {
1319         struct ieee80211_supported_band *sband;
1320         struct minstrel_ht_sta_priv *msp;
1321         struct minstrel_priv *mp = priv;
1322         struct ieee80211_hw *hw = mp->hw;
1323         int max_rates = 0;
1324         int i;
1325
1326         for (i = 0; i < NUM_NL80211_BANDS; i++) {
1327                 sband = hw->wiphy->bands[i];
1328                 if (sband && sband->n_bitrates > max_rates)
1329                         max_rates = sband->n_bitrates;
1330         }
1331
1332         msp = kzalloc(sizeof(*msp), gfp);
1333         if (!msp)
1334                 return NULL;
1335
1336         msp->ratelist = kzalloc(sizeof(struct minstrel_rate) * max_rates, gfp);
1337         if (!msp->ratelist)
1338                 goto error;
1339
1340         msp->sample_table = kmalloc(SAMPLE_COLUMNS * max_rates, gfp);
1341         if (!msp->sample_table)
1342                 goto error1;
1343
1344         return msp;
1345
1346 error1:
1347         kfree(msp->ratelist);
1348 error:
1349         kfree(msp);
1350         return NULL;
1351 }
1352
1353 static void
1354 minstrel_ht_free_sta(void *priv, struct ieee80211_sta *sta, void *priv_sta)
1355 {
1356         struct minstrel_ht_sta_priv *msp = priv_sta;
1357
1358         kfree(msp->sample_table);
1359         kfree(msp->ratelist);
1360         kfree(msp);
1361 }
1362
1363 static void *
1364 minstrel_ht_alloc(struct ieee80211_hw *hw, struct dentry *debugfsdir)
1365 {
1366         return mac80211_minstrel.alloc(hw, debugfsdir);
1367 }
1368
1369 static void
1370 minstrel_ht_free(void *priv)
1371 {
1372         mac80211_minstrel.free(priv);
1373 }
1374
1375 static u32 minstrel_ht_get_expected_throughput(void *priv_sta)
1376 {
1377         struct minstrel_ht_sta_priv *msp = priv_sta;
1378         struct minstrel_ht_sta *mi = &msp->ht;
1379         int i, j, prob, tp_avg;
1380
1381         if (!msp->is_ht)
1382                 return mac80211_minstrel.get_expected_throughput(priv_sta);
1383
1384         i = mi->max_tp_rate[0] / MCS_GROUP_RATES;
1385         j = mi->max_tp_rate[0] % MCS_GROUP_RATES;
1386         prob = mi->groups[i].rates[j].prob_ewma;
1387
1388         /* convert tp_avg from pkt per second in kbps */
1389         tp_avg = minstrel_ht_get_tp_avg(mi, i, j, prob) * 10;
1390         tp_avg = tp_avg * AVG_PKT_SIZE * 8 / 1024;
1391
1392         return tp_avg;
1393 }
1394
1395 static const struct rate_control_ops mac80211_minstrel_ht = {
1396         .name = "minstrel_ht",
1397         .tx_status_noskb = minstrel_ht_tx_status,
1398         .get_rate = minstrel_ht_get_rate,
1399         .rate_init = minstrel_ht_rate_init,
1400         .rate_update = minstrel_ht_rate_update,
1401         .alloc_sta = minstrel_ht_alloc_sta,
1402         .free_sta = minstrel_ht_free_sta,
1403         .alloc = minstrel_ht_alloc,
1404         .free = minstrel_ht_free,
1405 #ifdef CONFIG_MAC80211_DEBUGFS
1406         .add_sta_debugfs = minstrel_ht_add_sta_debugfs,
1407         .remove_sta_debugfs = minstrel_ht_remove_sta_debugfs,
1408 #endif
1409         .get_expected_throughput = minstrel_ht_get_expected_throughput,
1410 };
1411
1412
1413 static void __init init_sample_table(void)
1414 {
1415         int col, i, new_idx;
1416         u8 rnd[MCS_GROUP_RATES];
1417
1418         memset(sample_table, 0xff, sizeof(sample_table));
1419         for (col = 0; col < SAMPLE_COLUMNS; col++) {
1420                 prandom_bytes(rnd, sizeof(rnd));
1421                 for (i = 0; i < MCS_GROUP_RATES; i++) {
1422                         new_idx = (i + rnd[i]) % MCS_GROUP_RATES;
1423                         while (sample_table[col][new_idx] != 0xff)
1424                                 new_idx = (new_idx + 1) % MCS_GROUP_RATES;
1425
1426                         sample_table[col][new_idx] = i;
1427                 }
1428         }
1429 }
1430
1431 int __init
1432 rc80211_minstrel_ht_init(void)
1433 {
1434         init_sample_table();
1435         return ieee80211_rate_control_register(&mac80211_minstrel_ht);
1436 }
1437
1438 void
1439 rc80211_minstrel_ht_exit(void)
1440 {
1441         ieee80211_rate_control_unregister(&mac80211_minstrel_ht);
1442 }