net/sched/sch_netem.c

   1 /*
   2  * net/sched/sch_netem.c        Network emulator
   3  *
   4  *              This program is free software; you can redistribute it and/or
   5  *              modify it under the terms of the GNU General Public License
   6  *              as published by the Free Software Foundation; either version
   7  *              2 of the License.
   8  *
   9  *              Many of the algorithms and ideas for this came from
  10  *              NIST Net which is not copyrighted.
  11  *
  12  * Authors:     Stephen Hemminger <shemminger@osdl.org>
  13  *              Catalin(ux aka Dino) BOIE <catab at umbrella dot ro>
  14  */
  15
  16 #include <linux/mm.h>
  17 #include <linux/module.h>
  18 #include <linux/slab.h>
  19 #include <linux/types.h>
  20 #include <linux/kernel.h>
  21 #include <linux/errno.h>
  22 #include <linux/skbuff.h>
  23 #include <linux/vmalloc.h>
  24 #include <linux/rtnetlink.h>
  25 #include <linux/reciprocal_div.h>
  26 #include <linux/rbtree.h>
  27
  28 #include <net/netlink.h>
  29 #include <net/pkt_sched.h>
  30 #include <net/inet_ecn.h>
  31
  32 #define VERSION "1.3"
  33
  34 /*      Network Emulation Queuing algorithm.
  35         ====================================
  36
  37         Sources: [1] Mark Carson, Darrin Santay, "NIST Net - A Linux-based
  38                  Network Emulation Tool
  39                  [2] Luigi Rizzo, DummyNet for FreeBSD
  40
  41          ----------------------------------------------------------------
  42
  43          This started out as a simple way to delay outgoing packets to
  44          test TCP but has grown to include most of the functionality
  45          of a full blown network emulator like NISTnet. It can delay
  46          packets and add random jitter (and correlation). The random
  47          distribution can be loaded from a table as well to provide
  48          normal, Pareto, or experimental curves. Packet loss,
  49          duplication, and reordering can also be emulated.
  50
  51          This qdisc does not do classification that can be handled in
  52          layering other disciplines.  It does not need to do bandwidth
  53          control either since that can be handled by using token
  54          bucket or other rate control.
  55
  56      Correlated Loss Generator models
  57
  58         Added generation of correlated loss according to the
  59         "Gilbert-Elliot" model, a 4-state markov model.
  60
  61         References:
  62         [1] NetemCLG Home http://netgroup.uniroma2.it/NetemCLG
  63         [2] S. Salsano, F. Ludovici, A. Ordine, "Definition of a general
  64         and intuitive loss model for packet networks and its implementation
  65         in the Netem module in the Linux kernel", available in [1]
  66
  67         Authors: Stefano Salsano <stefano.salsano at uniroma2.it
  68                  Fabio Ludovici <fabio.ludovici at yahoo.it>
  69 */
  70
  71 struct netem_sched_data {
  72         /* internal t(ime)fifo qdisc uses t_root and sch->limit */
  73         struct rb_root t_root;
  74
  75         /* optional qdisc for classful handling (NULL at netem init) */
  76         struct Qdisc    *qdisc;
  77
  78         struct qdisc_watchdog watchdog;
  79
  80         psched_tdiff_t latency;
  81         psched_tdiff_t jitter;
  82
  83         u32 loss;
  84         u32 ecn;
  85         u32 limit;
  86         u32 counter;
  87         u32 gap;
  88         u32 duplicate;
  89         u32 reorder;
  90         u32 corrupt;
  91         u64 rate;
  92         s32 packet_overhead;
  93         u32 cell_size;
  94         struct reciprocal_value cell_size_reciprocal;
  95         s32 cell_overhead;
  96
  97         struct crndstate {
  98                 u32 last;
  99                 u32 rho;
 100         } delay_cor, loss_cor, dup_cor, reorder_cor, corrupt_cor;
 101
 102         struct disttable {
 103                 u32  size;
 104                 s16 table[0];
 105         } *delay_dist;
 106
 107         enum  {
 108                 CLG_RANDOM,
 109                 CLG_4_STATES,
 110                 CLG_GILB_ELL,
 111         } loss_model;
 112
 113         enum {
 114                 TX_IN_GAP_PERIOD = 1,
 115                 TX_IN_BURST_PERIOD,
 116                 LOST_IN_GAP_PERIOD,
 117                 LOST_IN_BURST_PERIOD,
 118         } _4_state_model;
 119
 120         enum {
 121                 GOOD_STATE = 1,
 122                 BAD_STATE,
 123         } GE_state_model;
 124
 125         /* Correlated Loss Generation models */
 126         struct clgstate {
 127                 /* state of the Markov chain */
 128                 u8 state;
 129
 130                 /* 4-states and Gilbert-Elliot models */
 131                 u32 a1; /* p13 for 4-states or p for GE */
 132                 u32 a2; /* p31 for 4-states or r for GE */
 133                 u32 a3; /* p32 for 4-states or h for GE */
 134                 u32 a4; /* p14 for 4-states or 1-k for GE */
 135                 u32 a5; /* p23 used only in 4-states */
 136         } clg;
 137
 138 };
 139
 140 /* Time stamp put into socket buffer control block
 141  * Only valid when skbs are in our internal t(ime)fifo queue.
 142  *
 143  * As skb->rbnode uses same storage than skb->next, skb->prev and skb->tstamp,
 144  * and skb->next & skb->prev are scratch space for a qdisc,
 145  * we save skb->tstamp value in skb->cb[] before destroying it.
 146  */
 147 struct netem_skb_cb {
 148         psched_time_t   time_to_send;
 149         ktime_t         tstamp_save;
 150 };
 151
 152
 153 static struct sk_buff *netem_rb_to_skb(struct rb_node *rb)
 154 {
 155         return rb_entry(rb, struct sk_buff, rbnode);
 156 }
 157
 158 static inline struct netem_skb_cb *netem_skb_cb(struct sk_buff *skb)
 159 {
 160         /* we assume we can use skb next/prev/tstamp as storage for rb_node */
 161         qdisc_cb_private_validate(skb, sizeof(struct netem_skb_cb));
 162         return (struct netem_skb_cb *)qdisc_skb_cb(skb)->data;
 163 }
 164
 165 /* init_crandom - initialize correlated random number generator
 166  * Use entropy source for initial seed.
 167  */
 168 static void init_crandom(struct crndstate *state, unsigned long rho)
 169 {
 170         state->rho = rho;
 171         state->last = prandom_u32();
 172 }
 173
 174 /* get_crandom - correlated random number generator
 175  * Next number depends on last value.
 176  * rho is scaled to avoid floating point.
 177  */
 178 static u32 get_crandom(struct crndstate *state)
 179 {
 180         u64 value, rho;
 181         unsigned long answer;
 182
 183         if (state->rho == 0)    /* no correlation */
 184                 return prandom_u32();
 185
 186         value = prandom_u32();
 187         rho = (u64)state->rho + 1;
 188         answer = (value * ((1ull<<32) - rho) + state->last * rho) >> 32;
 189         state->last = answer;
 190         return answer;
 191 }
 192
 193 /* loss_4state - 4-state model loss generator
 194  * Generates losses according to the 4-state Markov chain adopted in
 195  * the GI (General and Intuitive) loss model.
 196  */
 197 static bool loss_4state(struct netem_sched_data *q)
 198 {
 199         struct clgstate *clg = &q->clg;
 200         u32 rnd = prandom_u32();
 201
 202         /*
 203          * Makes a comparison between rnd and the transition
 204          * probabilities outgoing from the current state, then decides the
 205          * next state and if the next packet has to be transmitted or lost.
 206          * The four states correspond to:
 207          *   TX_IN_GAP_PERIOD => successfully transmitted packets within a gap period
 208          *   LOST_IN_BURST_PERIOD => isolated losses within a gap period
 209          *   LOST_IN_GAP_PERIOD => lost packets within a burst period
 210          *   TX_IN_GAP_PERIOD => successfully transmitted packets within a burst period
 211          */
 212         switch (clg->state) {
 213         case TX_IN_GAP_PERIOD:
 214                 if (rnd < clg->a4) {
 215                         clg->state = LOST_IN_BURST_PERIOD;
 216                         return true;
 217                 } else if (clg->a4 < rnd && rnd < clg->a1 + clg->a4) {
 218                         clg->state = LOST_IN_GAP_PERIOD;
 219                         return true;
 220                 } else if (clg->a1 + clg->a4 < rnd) {
 221                         clg->state = TX_IN_GAP_PERIOD;
 222                 }
 223
 224                 break;
 225         case TX_IN_BURST_PERIOD:
 226                 if (rnd < clg->a5) {
 227                         clg->state = LOST_IN_GAP_PERIOD;
 228                         return true;
 229                 } else {
 230                         clg->state = TX_IN_BURST_PERIOD;
 231                 }
 232
 233                 break;
 234         case LOST_IN_GAP_PERIOD:
 235                 if (rnd < clg->a3)
 236                         clg->state = TX_IN_BURST_PERIOD;
 237                 else if (clg->a3 < rnd && rnd < clg->a2 + clg->a3) {
 238                         clg->state = TX_IN_GAP_PERIOD;
 239                 } else if (clg->a2 + clg->a3 < rnd) {
 240                         clg->state = LOST_IN_GAP_PERIOD;
 241                         return true;
 242                 }
 243                 break;
 244         case LOST_IN_BURST_PERIOD:
 245                 clg->state = TX_IN_GAP_PERIOD;
 246                 break;
 247         }
 248
 249         return false;
 250 }
 251
 252 /* loss_gilb_ell - Gilbert-Elliot model loss generator
 253  * Generates losses according to the Gilbert-Elliot loss model or
 254  * its special cases  (Gilbert or Simple Gilbert)
 255  *
 256  * Makes a comparison between random number and the transition
 257  * probabilities outgoing from the current state, then decides the
 258  * next state. A second random number is extracted and the comparison
 259  * with the loss probability of the current state decides if the next
 260  * packet will be transmitted or lost.
 261  */
 262 static bool loss_gilb_ell(struct netem_sched_data *q)
 263 {
 264         struct clgstate *clg = &q->clg;
 265
 266         switch (clg->state) {
 267         case GOOD_STATE:
 268                 if (prandom_u32() < clg->a1)
 269                         clg->state = BAD_STATE;
 270                 if (prandom_u32() < clg->a4)
 271                         return true;
 272                 break;
 273         case BAD_STATE:
 274                 if (prandom_u32() < clg->a2)
 275                         clg->state = GOOD_STATE;
 276                 if (prandom_u32() > clg->a3)
 277                         return true;
 278         }
 279
 280         return false;
 281 }
 282
 283 static bool loss_event(struct netem_sched_data *q)
 284 {
 285         switch (q->loss_model) {
 286         case CLG_RANDOM:
 287                 /* Random packet drop 0 => none, ~0 => all */
 288                 return q->loss && q->loss >= get_crandom(&q->loss_cor);
 289
 290         case CLG_4_STATES:
 291                 /* 4state loss model algorithm (used also for GI model)
 292                 * Extracts a value from the markov 4 state loss generator,
 293                 * if it is 1 drops a packet and if needed writes the event in
 294                 * the kernel logs
 295                 */
 296                 return loss_4state(q);
 297
 298         case CLG_GILB_ELL:
 299                 /* Gilbert-Elliot loss model algorithm
 300                 * Extracts a value from the Gilbert-Elliot loss generator,
 301                 * if it is 1 drops a packet and if needed writes the event in
 302                 * the kernel logs
 303                 */
 304                 return loss_gilb_ell(q);
 305         }
 306
 307         return false;   /* not reached */
 308 }
 309
 310
 311 /* tabledist - return a pseudo-randomly distributed value with mean mu and
 312  * std deviation sigma.  Uses table lookup to approximate the desired
 313  * distribution, and a uniformly-distributed pseudo-random source.
 314  */
 315 static psched_tdiff_t tabledist(psched_tdiff_t mu, psched_tdiff_t sigma,
 316                                 struct crndstate *state,
 317                                 const struct disttable *dist)
 318 {
 319         psched_tdiff_t x;
 320         long t;
 321         u32 rnd;
 322
 323         if (sigma == 0)
 324                 return mu;
 325
 326         rnd = get_crandom(state);
 327
 328         /* default uniform distribution */
 329         if (dist == NULL)
 330                 return (rnd % (2*sigma)) - sigma + mu;
 331
 332         t = dist->table[rnd % dist->size];
 333         x = (sigma % NETEM_DIST_SCALE) * t;
 334         if (x >= 0)
 335                 x += NETEM_DIST_SCALE/2;
 336         else
 337                 x -= NETEM_DIST_SCALE/2;
 338
 339         return  x / NETEM_DIST_SCALE + (sigma / NETEM_DIST_SCALE) * t + mu;
 340 }
 341
 342 static psched_time_t packet_len_2_sched_time(unsigned int len, struct netem_sched_data *q)
 343 {
 344         u64 ticks;
 345
 346         len += q->packet_overhead;
 347
 348         if (q->cell_size) {
 349                 u32 cells = reciprocal_divide(len, q->cell_size_reciprocal);
 350
 351                 if (len > cells * q->cell_size) /* extra cell needed for remainder */
 352                         cells++;
 353                 len = cells * (q->cell_size + q->cell_overhead);
 354         }
 355
 356         ticks = (u64)len * NSEC_PER_SEC;
 357
 358         do_div(ticks, q->rate);
 359         return PSCHED_NS2TICKS(ticks);
 360 }
 361
 362 static void tfifo_reset(struct Qdisc *sch)
 363 {
 364         struct netem_sched_data *q = qdisc_priv(sch);
 365         struct rb_node *p;
 366
 367         while ((p = rb_first(&q->t_root))) {
 368                 struct sk_buff *skb = netem_rb_to_skb(p);
 369
 370                 rb_erase(p, &q->t_root);
 371                 rtnl_kfree_skbs(skb, skb);
 372         }
 373 }
 374
 375 static void tfifo_enqueue(struct sk_buff *nskb, struct Qdisc *sch)
 376 {
 377         struct netem_sched_data *q = qdisc_priv(sch);
 378         psched_time_t tnext = netem_skb_cb(nskb)->time_to_send;
 379         struct rb_node **p = &q->t_root.rb_node, *parent = NULL;
 380
 381         while (*p) {
 382                 struct sk_buff *skb;
 383
 384                 parent = *p;
 385                 skb = netem_rb_to_skb(parent);
 386                 if (tnext >= netem_skb_cb(skb)->time_to_send)
 387                         p = &parent->rb_right;
 388                 else
 389                         p = &parent->rb_left;
 390         }
 391         rb_link_node(&nskb->rbnode, parent, p);
 392         rb_insert_color(&nskb->rbnode, &q->t_root);
 393         sch->q.qlen++;
 394 }
 395
 396 /* netem can't properly corrupt a megapacket (like we get from GSO), so instead
 397  * when we statistically choose to corrupt one, we instead segment it, returning
 398  * the first packet to be corrupted, and re-enqueue the remaining frames
 399  */
 400 static struct sk_buff *netem_segment(struct sk_buff *skb, struct Qdisc *sch,
 401                                      struct sk_buff **to_free)
 402 {
 403         struct sk_buff *segs;
 404         netdev_features_t features = netif_skb_features(skb);
 405
 406         segs = skb_gso_segment(skb, features & ~NETIF_F_GSO_MASK);
 407
 408         if (IS_ERR_OR_NULL(segs)) {
 409                 qdisc_drop(skb, sch, to_free);
 410                 return NULL;
 411         }
 412         consume_skb(skb);
 413         return segs;
 414 }
 415
 416 static void netem_enqueue_skb_head(struct qdisc_skb_head *qh, struct sk_buff *skb)
 417 {
 418         skb->next = qh->head;
 419
 420         if (!qh->head)
 421                 qh->tail = skb;
 422         qh->head = skb;
 423         qh->qlen++;
 424 }
 425
 426 /*
 427  * Insert one skb into qdisc.
 428  * Note: parent depends on return value to account for queue length.
 429  *      NET_XMIT_DROP: queue length didn't change.
 430  *      NET_XMIT_SUCCESS: one skb was queued.
 431  */
 432 static int netem_enqueue(struct sk_buff *skb, struct Qdisc *sch,
 433                          struct sk_buff **to_free)
 434 {
 435         struct netem_sched_data *q = qdisc_priv(sch);
 436         /* We don't fill cb now as skb_unshare() may invalidate it */
 437         struct netem_skb_cb *cb;
 438         struct sk_buff *skb2;
 439         struct sk_buff *segs = NULL;
 440         unsigned int len = 0, last_len, prev_len = qdisc_pkt_len(skb);
 441         int nb = 0;
 442         int count = 1;
 443         int rc = NET_XMIT_SUCCESS;
 444
 445         /* Random duplication */
 446         if (q->duplicate && q->duplicate >= get_crandom(&q->dup_cor))
 447                 ++count;
 448
 449         /* Drop packet? */
 450         if (loss_event(q)) {
 451                 if (q->ecn && INET_ECN_set_ce(skb))
 452                         qdisc_qstats_drop(sch); /* mark packet */
 453                 else
 454                         --count;
 455         }
 456         if (count == 0) {
 457                 qdisc_qstats_drop(sch);
 458                 __qdisc_drop(skb, to_free);
 459                 return NET_XMIT_SUCCESS | __NET_XMIT_BYPASS;
 460         }
 461
 462         /* If a delay is expected, orphan the skb. (orphaning usually takes
 463          * place at TX completion time, so _before_ the link transit delay)
 464          */
 465         if (q->latency || q->jitter || q->rate)
 466                 skb_orphan_partial(skb);
 467
 468         /*
 469          * If we need to duplicate packet, then re-insert at top of the
 470          * qdisc tree, since parent queuer expects that only one
 471          * skb will be queued.
 472          */
 473         if (count > 1 && (skb2 = skb_clone(skb, GFP_ATOMIC)) != NULL) {
 474                 struct Qdisc *rootq = qdisc_root(sch);
 475                 u32 dupsave = q->duplicate; /* prevent duplicating a dup... */
 476
 477                 q->duplicate = 0;
 478                 rootq->enqueue(skb2, rootq, to_free);
 479                 q->duplicate = dupsave;
 480         }
 481
 482         /*
 483          * Randomized packet corruption.
 484          * Make copy if needed since we are modifying
 485          * If packet is going to be hardware checksummed, then
 486          * do it now in software before we mangle it.
 487          */
 488         if (q->corrupt && q->corrupt >= get_crandom(&q->corrupt_cor)) {
 489                 if (skb_is_gso(skb)) {
 490                         segs = netem_segment(skb, sch, to_free);
 491                         if (!segs)
 492                                 return NET_XMIT_DROP;
 493                 } else {
 494                         segs = skb;
 495                 }
 496
 497                 skb = segs;
 498                 segs = segs->next;
 499
 500                 skb = skb_unshare(skb, GFP_ATOMIC);
 501                 if (unlikely(!skb)) {
 502                         qdisc_qstats_drop(sch);
 503                         goto finish_segs;
 504                 }
 505                 if (skb->ip_summed == CHECKSUM_PARTIAL &&
 506                     skb_checksum_help(skb)) {
 507                         qdisc_drop(skb, sch, to_free);
 508                         goto finish_segs;
 509                 }
 510
 511                 skb->data[prandom_u32() % skb_headlen(skb)] ^=
 512                         1<<(prandom_u32() % 8);
 513         }
 514
 515         if (unlikely(sch->q.qlen >= sch->limit))
 516                 return qdisc_drop(skb, sch, to_free);
 517
 518         qdisc_qstats_backlog_inc(sch, skb);
 519
 520         cb = netem_skb_cb(skb);
 521         if (q->gap == 0 ||              /* not doing reordering */
 522             q->counter < q->gap - 1 ||  /* inside last reordering gap */
 523             q->reorder < get_crandom(&q->reorder_cor)) {
 524                 psched_time_t now;
 525                 psched_tdiff_t delay;
 526
 527                 delay = tabledist(q->latency, q->jitter,
 528                                   &q->delay_cor, q->delay_dist);
 529
 530                 now = psched_get_time();
 531
 532                 if (q->rate) {
 533                         struct netem_skb_cb *last = NULL;
 534
 535                         if (sch->q.tail)
 536                                 last = netem_skb_cb(sch->q.tail);
 537                         if (q->t_root.rb_node) {
 538                                 struct sk_buff *t_skb;
 539                                 struct netem_skb_cb *t_last;
 540
 541                                 t_skb = netem_rb_to_skb(rb_last(&q->t_root));
 542                                 t_last = netem_skb_cb(t_skb);
 543                                 if (!last ||
 544                                     t_last->time_to_send > last->time_to_send) {
 545                                         last = t_last;
 546                                 }
 547                         }
 548
 549                         if (last) {
 550                                 /*
 551                                  * Last packet in queue is reference point (now),
 552                                  * calculate this time bonus and subtract
 553                                  * from delay.
 554                                  */
 555                                 delay -= last->time_to_send - now;
 556                                 delay = max_t(psched_tdiff_t, 0, delay);
 557                                 now = last->time_to_send;
 558                         }
 559
 560                         delay += packet_len_2_sched_time(qdisc_pkt_len(skb), q);
 561                 }
 562
 563                 cb->time_to_send = now + delay;
 564                 cb->tstamp_save = skb->tstamp;
 565                 ++q->counter;
 566                 tfifo_enqueue(skb, sch);
 567         } else {
 568                 /*
 569                  * Do re-ordering by putting one out of N packets at the front
 570                  * of the queue.
 571                  */
 572                 cb->time_to_send = psched_get_time();
 573                 q->counter = 0;
 574
 575                 netem_enqueue_skb_head(&sch->q, skb);
 576                 sch->qstats.requeues++;
 577         }
 578
 579 finish_segs:
 580         if (segs) {
 581                 while (segs) {
 582                         skb2 = segs->next;
 583                         segs->next = NULL;
 584                         qdisc_skb_cb(segs)->pkt_len = segs->len;
 585                         last_len = segs->len;
 586                         rc = qdisc_enqueue(segs, sch, to_free);
 587                         if (rc != NET_XMIT_SUCCESS) {
 588                                 if (net_xmit_drop_count(rc))
 589                                         qdisc_qstats_drop(sch);
 590                         } else {
 591                                 nb++;
 592                                 len += last_len;
 593                         }
 594                         segs = skb2;
 595                 }
 596                 sch->q.qlen += nb;
 597                 if (nb > 1)
 598                         qdisc_tree_reduce_backlog(sch, 1 - nb, prev_len - len);
 599         }
 600         return NET_XMIT_SUCCESS;
 601 }
 602
 603 static struct sk_buff *netem_dequeue(struct Qdisc *sch)
 604 {
 605         struct netem_sched_data *q = qdisc_priv(sch);
 606         struct sk_buff *skb;
 607         struct rb_node *p;
 608
 609 tfifo_dequeue:
 610         skb = __qdisc_dequeue_head(&sch->q);
 611         if (skb) {
 612                 qdisc_qstats_backlog_dec(sch, skb);
 613 deliver:
 614                 qdisc_bstats_update(sch, skb);
 615                 return skb;
 616         }
 617         p = rb_first(&q->t_root);
 618         if (p) {
 619                 psched_time_t time_to_send;
 620
 621                 skb = netem_rb_to_skb(p);
 622
 623                 /* if more time remaining? */
 624                 time_to_send = netem_skb_cb(skb)->time_to_send;
 625                 if (time_to_send <= psched_get_time()) {
 626                         rb_erase(p, &q->t_root);
 627
 628                         sch->q.qlen--;
 629                         qdisc_qstats_backlog_dec(sch, skb);
 630                         skb->next = NULL;
 631                         skb->prev = NULL;
 632                         skb->tstamp = netem_skb_cb(skb)->tstamp_save;
 633
 634 #ifdef CONFIG_NET_CLS_ACT
 635                         /*
 636                          * If it's at ingress let's pretend the delay is
 637                          * from the network (tstamp will be updated).
 638                          */
 639                         if (skb->tc_redirected && skb->tc_from_ingress)
 640                                 skb->tstamp = 0;
 641 #endif
 642
 643                         if (q->qdisc) {
 644                                 unsigned int pkt_len = qdisc_pkt_len(skb);
 645                                 struct sk_buff *to_free = NULL;
 646                                 int err;
 647
 648                                 err = qdisc_enqueue(skb, q->qdisc, &to_free);
 649                                 kfree_skb_list(to_free);
 650                                 if (err != NET_XMIT_SUCCESS &&
 651                                     net_xmit_drop_count(err)) {
 652                                         qdisc_qstats_drop(sch);
 653                                         qdisc_tree_reduce_backlog(sch, 1,
 654                                                                   pkt_len);
 655                                 }
 656                                 goto tfifo_dequeue;
 657                         }
 658                         goto deliver;
 659                 }
 660
 661                 if (q->qdisc) {
 662                         skb = q->qdisc->ops->dequeue(q->qdisc);
 663                         if (skb)
 664                                 goto deliver;
 665                 }
 666                 qdisc_watchdog_schedule(&q->watchdog, time_to_send);
 667         }
 668
 669         if (q->qdisc) {
 670                 skb = q->qdisc->ops->dequeue(q->qdisc);
 671                 if (skb)
 672                         goto deliver;
 673         }
 674         return NULL;
 675 }
 676
 677 static void netem_reset(struct Qdisc *sch)
 678 {
 679         struct netem_sched_data *q = qdisc_priv(sch);
 680
 681         qdisc_reset_queue(sch);
 682         tfifo_reset(sch);
 683         if (q->qdisc)
 684                 qdisc_reset(q->qdisc);
 685         qdisc_watchdog_cancel(&q->watchdog);
 686 }
 687
 688 static void dist_free(struct disttable *d)
 689 {
 690         kvfree(d);
 691 }
 692
 693 /*
 694  * Distribution data is a variable size payload containing
 695  * signed 16 bit values.
 696  */
 697 static int get_dist_table(struct Qdisc *sch, const struct nlattr *attr)
 698 {
 699         struct netem_sched_data *q = qdisc_priv(sch);
 700         size_t n = nla_len(attr)/sizeof(__s16);
 701         const __s16 *data = nla_data(attr);
 702         spinlock_t *root_lock;
 703         struct disttable *d;
 704         int i;
 705         size_t s;
 706
 707         if (n > NETEM_DIST_MAX)
 708                 return -EINVAL;
 709
 710         s = sizeof(struct disttable) + n * sizeof(s16);
 711         d = kmalloc(s, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
 712         if (!d)
 713                 d = vmalloc(s);
 714         if (!d)
 715                 return -ENOMEM;
 716
 717         d->size = n;
 718         for (i = 0; i < n; i++)
 719                 d->table[i] = data[i];
 720
 721         root_lock = qdisc_root_sleeping_lock(sch);
 722
 723         spin_lock_bh(root_lock);
 724         swap(q->delay_dist, d);
 725         spin_unlock_bh(root_lock);
 726
 727         dist_free(d);
 728         return 0;
 729 }
 730
 731 static void get_correlation(struct netem_sched_data *q, const struct nlattr *attr)
 732 {
 733         const struct tc_netem_corr *c = nla_data(attr);
 734
 735         init_crandom(&q->delay_cor, c->delay_corr);
 736         init_crandom(&q->loss_cor, c->loss_corr);
 737         init_crandom(&q->dup_cor, c->dup_corr);
 738 }
 739
 740 static void get_reorder(struct netem_sched_data *q, const struct nlattr *attr)
 741 {
 742         const struct tc_netem_reorder *r = nla_data(attr);
 743
 744         q->reorder = r->probability;
 745         init_crandom(&q->reorder_cor, r->correlation);
 746 }
 747
 748 static void get_corrupt(struct netem_sched_data *q, const struct nlattr *attr)
 749 {
 750         const struct tc_netem_corrupt *r = nla_data(attr);
 751
 752         q->corrupt = r->probability;
 753         init_crandom(&q->corrupt_cor, r->correlation);
 754 }
 755
 756 static void get_rate(struct netem_sched_data *q, const struct nlattr *attr)
 757 {
 758         const struct tc_netem_rate *r = nla_data(attr);
 759
 760         q->rate = r->rate;
 761         q->packet_overhead = r->packet_overhead;
 762         q->cell_size = r->cell_size;
 763         q->cell_overhead = r->cell_overhead;
 764         if (q->cell_size)
 765                 q->cell_size_reciprocal = reciprocal_value(q->cell_size);
 766         else
 767                 q->cell_size_reciprocal = (struct reciprocal_value) { 0 };
 768 }
 769
 770 static int get_loss_clg(struct netem_sched_data *q, const struct nlattr *attr)
 771 {
 772         const struct nlattr *la;
 773         int rem;
 774
 775         nla_for_each_nested(la, attr, rem) {
 776                 u16 type = nla_type(la);
 777
 778                 switch (type) {
 779                 case NETEM_LOSS_GI: {
 780                         const struct tc_netem_gimodel *gi = nla_data(la);
 781
 782                         if (nla_len(la) < sizeof(struct tc_netem_gimodel)) {
 783                                 pr_info("netem: incorrect gi model size\n");
 784                                 return -EINVAL;
 785                         }
 786
 787                         q->loss_model = CLG_4_STATES;
 788
 789                         q->clg.state = TX_IN_GAP_PERIOD;
 790                         q->clg.a1 = gi->p13;
 791                         q->clg.a2 = gi->p31;
 792                         q->clg.a3 = gi->p32;
 793                         q->clg.a4 = gi->p14;
 794                         q->clg.a5 = gi->p23;
 795                         break;
 796                 }
 797
 798                 case NETEM_LOSS_GE: {
 799                         const struct tc_netem_gemodel *ge = nla_data(la);
 800
 801                         if (nla_len(la) < sizeof(struct tc_netem_gemodel)) {
 802                                 pr_info("netem: incorrect ge model size\n");
 803                                 return -EINVAL;
 804                         }
 805
 806                         q->loss_model = CLG_GILB_ELL;
 807                         q->clg.state = GOOD_STATE;
 808                         q->clg.a1 = ge->p;
 809                         q->clg.a2 = ge->r;
 810                         q->clg.a3 = ge->h;
 811                         q->clg.a4 = ge->k1;
 812                         break;
 813                 }
 814
 815                 default:
 816                         pr_info("netem: unknown loss type %u\n", type);
 817                         return -EINVAL;
 818                 }
 819         }
 820
 821         return 0;
 822 }
 823
 824 static const struct nla_policy netem_policy[TCA_NETEM_MAX + 1] = {
 825         [TCA_NETEM_CORR]        = { .len = sizeof(struct tc_netem_corr) },
 826         [TCA_NETEM_REORDER]     = { .len = sizeof(struct tc_netem_reorder) },
 827         [TCA_NETEM_CORRUPT]     = { .len = sizeof(struct tc_netem_corrupt) },
 828         [TCA_NETEM_RATE]        = { .len = sizeof(struct tc_netem_rate) },
 829         [TCA_NETEM_LOSS]        = { .type = NLA_NESTED },
 830         [TCA_NETEM_ECN]         = { .type = NLA_U32 },
 831         [TCA_NETEM_RATE64]      = { .type = NLA_U64 },
 832 };
 833
 834 static int parse_attr(struct nlattr *tb[], int maxtype, struct nlattr *nla,
 835                       const struct nla_policy *policy, int len)
 836 {
 837         int nested_len = nla_len(nla) - NLA_ALIGN(len);
 838
 839         if (nested_len < 0) {
 840                 pr_info("netem: invalid attributes len %d\n", nested_len);
 841                 return -EINVAL;
 842         }
 843
 844         if (nested_len >= nla_attr_size(0))
 845                 return nla_parse(tb, maxtype, nla_data(nla) + NLA_ALIGN(len),
 846                                  nested_len, policy, NULL);
 847
 848         memset(tb, 0, sizeof(struct nlattr *) * (maxtype + 1));
 849         return 0;
 850 }
 851
 852 /* Parse netlink message to set options */
 853 static int netem_change(struct Qdisc *sch, struct nlattr *opt)
 854 {
 855         struct netem_sched_data *q = qdisc_priv(sch);
 856         struct nlattr *tb[TCA_NETEM_MAX + 1];
 857         struct tc_netem_qopt *qopt;
 858         struct clgstate old_clg;
 859         int old_loss_model = CLG_RANDOM;
 860         int ret;
 861
 862         if (opt == NULL)
 863                 return -EINVAL;
 864
 865         qopt = nla_data(opt);
 866         ret = parse_attr(tb, TCA_NETEM_MAX, opt, netem_policy, sizeof(*qopt));
 867         if (ret < 0)
 868                 return ret;
 869
 870         /* backup q->clg and q->loss_model */
 871         old_clg = q->clg;
 872         old_loss_model = q->loss_model;
 873
 874         if (tb[TCA_NETEM_LOSS]) {
 875                 ret = get_loss_clg(q, tb[TCA_NETEM_LOSS]);
 876                 if (ret) {
 877                         q->loss_model = old_loss_model;
 878                         return ret;
 879                 }
 880         } else {
 881                 q->loss_model = CLG_RANDOM;
 882         }
 883
 884         if (tb[TCA_NETEM_DELAY_DIST]) {
 885                 ret = get_dist_table(sch, tb[TCA_NETEM_DELAY_DIST]);
 886                 if (ret) {
 887                         /* recover clg and loss_model, in case of
 888                          * q->clg and q->loss_model were modified
 889                          * in get_loss_clg()
 890                          */
 891                         q->clg = old_clg;
 892                         q->loss_model = old_loss_model;
 893                         return ret;
 894                 }
 895         }
 896
 897         sch->limit = qopt->limit;
 898
 899         q->latency = qopt->latency;
 900         q->jitter = qopt->jitter;
 901         q->limit = qopt->limit;
 902         q->gap = qopt->gap;
 903         q->counter = 0;
 904         q->loss = qopt->loss;
 905         q->duplicate = qopt->duplicate;
 906
 907         /* for compatibility with earlier versions.
 908          * if gap is set, need to assume 100% probability
 909          */
 910         if (q->gap)
 911                 q->reorder = ~0;
 912
 913         if (tb[TCA_NETEM_CORR])
 914                 get_correlation(q, tb[TCA_NETEM_CORR]);
 915
 916         if (tb[TCA_NETEM_REORDER])
 917                 get_reorder(q, tb[TCA_NETEM_REORDER]);
 918
 919         if (tb[TCA_NETEM_CORRUPT])
 920                 get_corrupt(q, tb[TCA_NETEM_CORRUPT]);
 921
 922         if (tb[TCA_NETEM_RATE])
 923                 get_rate(q, tb[TCA_NETEM_RATE]);
 924
 925         if (tb[TCA_NETEM_RATE64])
 926                 q->rate = max_t(u64, q->rate,
 927                                 nla_get_u64(tb[TCA_NETEM_RATE64]));
 928
 929         if (tb[TCA_NETEM_ECN])
 930                 q->ecn = nla_get_u32(tb[TCA_NETEM_ECN]);
 931
 932         return ret;
 933 }
 934
 935 static int netem_init(struct Qdisc *sch, struct nlattr *opt)
 936 {
 937         struct netem_sched_data *q = qdisc_priv(sch);
 938         int ret;
 939
 940         if (!opt)
 941                 return -EINVAL;
 942
 943         qdisc_watchdog_init(&q->watchdog, sch);
 944
 945         q->loss_model = CLG_RANDOM;
 946         ret = netem_change(sch, opt);
 947         if (ret)
 948                 pr_info("netem: change failed\n");
 949         return ret;
 950 }
 951
 952 static void netem_destroy(struct Qdisc *sch)
 953 {
 954         struct netem_sched_data *q = qdisc_priv(sch);
 955
 956         qdisc_watchdog_cancel(&q->watchdog);
 957         if (q->qdisc)
 958                 qdisc_destroy(q->qdisc);
 959         dist_free(q->delay_dist);
 960 }
 961
 962 static int dump_loss_model(const struct netem_sched_data *q,
 963                            struct sk_buff *skb)
 964 {
 965         struct nlattr *nest;
 966
 967         nest = nla_nest_start(skb, TCA_NETEM_LOSS);
 968         if (nest == NULL)
 969                 goto nla_put_failure;
 970
 971         switch (q->loss_model) {
 972         case CLG_RANDOM:
 973                 /* legacy loss model */
 974                 nla_nest_cancel(skb, nest);
 975                 return 0;       /* no data */
 976
 977         case CLG_4_STATES: {
 978                 struct tc_netem_gimodel gi = {
 979                         .p13 = q->clg.a1,
 980                         .p31 = q->clg.a2,
 981                         .p32 = q->clg.a3,
 982                         .p14 = q->clg.a4,
 983                         .p23 = q->clg.a5,
 984                 };
 985
 986                 if (nla_put(skb, NETEM_LOSS_GI, sizeof(gi), &gi))
 987                         goto nla_put_failure;
 988                 break;
 989         }
 990         case CLG_GILB_ELL: {
 991                 struct tc_netem_gemodel ge = {
 992                         .p = q->clg.a1,
 993                         .r = q->clg.a2,
 994                         .h = q->clg.a3,
 995                         .k1 = q->clg.a4,
 996                 };
 997
 998                 if (nla_put(skb, NETEM_LOSS_GE, sizeof(ge), &ge))
 999                         goto nla_put_failure;
1000                 break;
1001         }
1002         }
1003
1004         nla_nest_end(skb, nest);
1005         return 0;
1006
1007 nla_put_failure:
1008         nla_nest_cancel(skb, nest);
1009         return -1;
1010 }
1011
1012 static int netem_dump(struct Qdisc *sch, struct sk_buff *skb)
1013 {
1014         const struct netem_sched_data *q = qdisc_priv(sch);
1015         struct nlattr *nla = (struct nlattr *) skb_tail_pointer(skb);
1016         struct tc_netem_qopt qopt;
1017         struct tc_netem_corr cor;
1018         struct tc_netem_reorder reorder;
1019         struct tc_netem_corrupt corrupt;
1020         struct tc_netem_rate rate;
1021
1022         qopt.latency = q->latency;
1023         qopt.jitter = q->jitter;
1024         qopt.limit = q->limit;
1025         qopt.loss = q->loss;
1026         qopt.gap = q->gap;
1027         qopt.duplicate = q->duplicate;
1028         if (nla_put(skb, TCA_OPTIONS, sizeof(qopt), &qopt))
1029                 goto nla_put_failure;
1030
1031         cor.delay_corr = q->delay_cor.rho;
1032         cor.loss_corr = q->loss_cor.rho;
1033         cor.dup_corr = q->dup_cor.rho;
1034         if (nla_put(skb, TCA_NETEM_CORR, sizeof(cor), &cor))
1035                 goto nla_put_failure;
1036
1037         reorder.probability = q->reorder;
1038         reorder.correlation = q->reorder_cor.rho;
1039         if (nla_put(skb, TCA_NETEM_REORDER, sizeof(reorder), &reorder))
1040                 goto nla_put_failure;
1041
1042         corrupt.probability = q->corrupt;
1043         corrupt.correlation = q->corrupt_cor.rho;
1044         if (nla_put(skb, TCA_NETEM_CORRUPT, sizeof(corrupt), &corrupt))
1045                 goto nla_put_failure;
1046
1047         if (q->rate >= (1ULL << 32)) {
1048                 if (nla_put_u64_64bit(skb, TCA_NETEM_RATE64, q->rate,
1049                                       TCA_NETEM_PAD))
1050                         goto nla_put_failure;
1051                 rate.rate = ~0U;
1052         } else {
1053                 rate.rate = q->rate;
1054         }
1055         rate.packet_overhead = q->packet_overhead;
1056         rate.cell_size = q->cell_size;
1057         rate.cell_overhead = q->cell_overhead;
1058         if (nla_put(skb, TCA_NETEM_RATE, sizeof(rate), &rate))
1059                 goto nla_put_failure;
1060
1061         if (q->ecn && nla_put_u32(skb, TCA_NETEM_ECN, q->ecn))
1062                 goto nla_put_failure;
1063
1064         if (dump_loss_model(q, skb) != 0)
1065                 goto nla_put_failure;
1066
1067         return nla_nest_end(skb, nla);
1068
1069 nla_put_failure:
1070         nlmsg_trim(skb, nla);
1071         return -1;
1072 }
1073
1074 static int netem_dump_class(struct Qdisc *sch, unsigned long cl,
1075                           struct sk_buff *skb, struct tcmsg *tcm)
1076 {
1077         struct netem_sched_data *q = qdisc_priv(sch);
1078
1079         if (cl != 1 || !q->qdisc)       /* only one class */
1080                 return -ENOENT;
1081
1082         tcm->tcm_handle |= TC_H_MIN(1);
1083         tcm->tcm_info = q->qdisc->handle;
1084
1085         return 0;
1086 }
1087
1088 static int netem_graft(struct Qdisc *sch, unsigned long arg, struct Qdisc *new,
1089                      struct Qdisc **old)
1090 {
1091         struct netem_sched_data *q = qdisc_priv(sch);
1092
1093         *old = qdisc_replace(sch, new, &q->qdisc);
1094         return 0;
1095 }
1096
1097 static struct Qdisc *netem_leaf(struct Qdisc *sch, unsigned long arg)
1098 {
1099         struct netem_sched_data *q = qdisc_priv(sch);
1100         return q->qdisc;
1101 }
1102
1103 static unsigned long netem_get(struct Qdisc *sch, u32 classid)
1104 {
1105         return 1;
1106 }
1107
1108 static void netem_put(struct Qdisc *sch, unsigned long arg)
1109 {
1110 }
1111
1112 static void netem_walk(struct Qdisc *sch, struct qdisc_walker *walker)
1113 {
1114         if (!walker->stop) {
1115                 if (walker->count >= walker->skip)
1116                         if (walker->fn(sch, 1, walker) < 0) {
1117                                 walker->stop = 1;
1118                                 return;
1119                         }
1120                 walker->count++;
1121         }
1122 }
1123
1124 static const struct Qdisc_class_ops netem_class_ops = {
1125         .graft          =       netem_graft,
1126         .leaf           =       netem_leaf,
1127         .get            =       netem_get,
1128         .put            =       netem_put,
1129         .walk           =       netem_walk,
1130         .dump           =       netem_dump_class,
1131 };
1132
1133 static struct Qdisc_ops netem_qdisc_ops __read_mostly = {
1134         .id             =       "netem",
1135         .cl_ops         =       &netem_class_ops,
1136         .priv_size      =       sizeof(struct netem_sched_data),
1137         .enqueue        =       netem_enqueue,
1138         .dequeue        =       netem_dequeue,
1139         .peek           =       qdisc_peek_dequeued,
1140         .init           =       netem_init,
1141         .reset          =       netem_reset,
1142         .destroy        =       netem_destroy,
1143         .change         =       netem_change,
1144         .dump           =       netem_dump,
1145         .owner          =       THIS_MODULE,
1146 };
1147
1148
1149 static int __init netem_module_init(void)
1150 {
1151         pr_info("netem: version " VERSION "\n");
1152         return register_qdisc(&netem_qdisc_ops);
1153 }
1154 static void __exit netem_module_exit(void)
1155 {
1156         unregister_qdisc(&netem_qdisc_ops);
1157 }
1158 module_init(netem_module_init)
1159 module_exit(netem_module_exit)
1160 MODULE_LICENSE("GPL");