net/sunrpc/xprtrdma/xprt_rdma.h

   1 /*
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  38  */
  39
  40 #ifndef _LINUX_SUNRPC_XPRT_RDMA_H
  41 #define _LINUX_SUNRPC_XPRT_RDMA_H
  42
  43 #include <linux/wait.h>                 /* wait_queue_head_t, etc */
  44 #include <linux/spinlock.h>             /* spinlock_t, etc */
  45 #include <linux/atomic.h>                       /* atomic_t, etc */
  46 #include <linux/workqueue.h>            /* struct work_struct */
  47
  48 #include <rdma/rdma_cm.h>               /* RDMA connection api */
  49 #include <rdma/ib_verbs.h>              /* RDMA verbs api */
  50
  51 #include <linux/sunrpc/clnt.h>          /* rpc_xprt */
  52 #include <linux/sunrpc/rpc_rdma.h>      /* RPC/RDMA protocol */
  53 #include <linux/sunrpc/xprtrdma.h>      /* xprt parameters */
  54
  55 #define RDMA_RESOLVE_TIMEOUT    (5000)  /* 5 seconds */
  56 #define RDMA_CONNECT_RETRY_MAX  (2)     /* retries if no listener backlog */
  57
  58 #define RPCRDMA_BIND_TO         (60U * HZ)
  59 #define RPCRDMA_INIT_REEST_TO   (5U * HZ)
  60 #define RPCRDMA_MAX_REEST_TO    (30U * HZ)
  61 #define RPCRDMA_IDLE_DISC_TO    (5U * 60 * HZ)
  62
  63 /*
  64  * Interface Adapter -- one per transport instance
  65  */
  66 struct rpcrdma_ia {
  67         const struct rpcrdma_memreg_ops *ri_ops;
  68         rwlock_t                ri_qplock;
  69         struct ib_device        *ri_device;
  70         struct rdma_cm_id       *ri_id;
  71         struct ib_pd            *ri_pd;
  72         struct ib_mr            *ri_dma_mr;
  73         struct completion       ri_done;
  74         int                     ri_async_rc;
  75         unsigned int            ri_max_frmr_depth;
  76         struct ib_qp_attr       ri_qp_attr;
  77         struct ib_qp_init_attr  ri_qp_init_attr;
  78 };
  79
  80 /*
  81  * RDMA Endpoint -- one per transport instance
  82  */
  83
  84 struct rpcrdma_ep {
  85         atomic_t                rep_cqcount;
  86         int                     rep_cqinit;
  87         int                     rep_connected;
  88         struct ib_qp_init_attr  rep_attr;
  89         wait_queue_head_t       rep_connect_wait;
  90         struct rdma_conn_param  rep_remote_cma;
  91         struct sockaddr_storage rep_remote_addr;
  92         struct delayed_work     rep_connect_worker;
  93 };
  94
  95 #define INIT_CQCOUNT(ep) atomic_set(&(ep)->rep_cqcount, (ep)->rep_cqinit)
  96 #define DECR_CQCOUNT(ep) atomic_sub_return(1, &(ep)->rep_cqcount)
  97
  98 /* Force completion handler to ignore the signal
  99  */
 100 #define RPCRDMA_IGNORE_COMPLETION       (0ULL)
 101
 102 /* Pre-allocate extra Work Requests for handling backward receives
 103  * and sends. This is a fixed value because the Work Queues are
 104  * allocated when the forward channel is set up.
 105  */
 106 #if defined(CONFIG_SUNRPC_BACKCHANNEL)
 107 #define RPCRDMA_BACKWARD_WRS            (8)
 108 #else
 109 #define RPCRDMA_BACKWARD_WRS            (0)
 110 #endif
 111
 112 /* Registered buffer -- registered kmalloc'd memory for RDMA SEND/RECV
 113  *
 114  * The below structure appears at the front of a large region of kmalloc'd
 115  * memory, which always starts on a good alignment boundary.
 116  */
 117
 118 struct rpcrdma_regbuf {
 119         size_t                  rg_size;
 120         struct rpcrdma_req      *rg_owner;
 121         struct ib_sge           rg_iov;
 122         __be32                  rg_base[0] __attribute__ ((aligned(256)));
 123 };
 124
 125 static inline u64
 126 rdmab_addr(struct rpcrdma_regbuf *rb)
 127 {
 128         return rb->rg_iov.addr;
 129 }
 130
 131 static inline u32
 132 rdmab_length(struct rpcrdma_regbuf *rb)
 133 {
 134         return rb->rg_iov.length;
 135 }
 136
 137 static inline u32
 138 rdmab_lkey(struct rpcrdma_regbuf *rb)
 139 {
 140         return rb->rg_iov.lkey;
 141 }
 142
 143 static inline struct rpcrdma_msg *
 144 rdmab_to_msg(struct rpcrdma_regbuf *rb)
 145 {
 146         return (struct rpcrdma_msg *)rb->rg_base;
 147 }
 148
 149 #define RPCRDMA_DEF_GFP         (GFP_NOIO | __GFP_NOWARN)
 150
 151 /*
 152  * struct rpcrdma_rep -- this structure encapsulates state required to recv
 153  * and complete a reply, asychronously. It needs several pieces of
 154  * state:
 155  *   o recv buffer (posted to provider)
 156  *   o ib_sge (also donated to provider)
 157  *   o status of reply (length, success or not)
 158  *   o bookkeeping state to get run by tasklet (list, etc)
 159  *
 160  * These are allocated during initialization, per-transport instance;
 161  * however, the tasklet execution list itself is global, as it should
 162  * always be pretty short.
 163  *
 164  * N of these are associated with a transport instance, and stored in
 165  * struct rpcrdma_buffer. N is the max number of outstanding requests.
 166  */
 167
 168 #define RPCRDMA_MAX_DATA_SEGS   ((1 * 1024 * 1024) / PAGE_SIZE)
 169 #define RPCRDMA_MAX_SEGS        (RPCRDMA_MAX_DATA_SEGS + 2) /* head+tail = 2 */
 170
 171 struct rpcrdma_buffer;
 172
 173 struct rpcrdma_rep {
 174         struct ib_cqe           rr_cqe;
 175         unsigned int            rr_len;
 176         struct ib_device        *rr_device;
 177         struct rpcrdma_xprt     *rr_rxprt;
 178         struct work_struct      rr_work;
 179         struct list_head        rr_list;
 180         struct rpcrdma_regbuf   *rr_rdmabuf;
 181 };
 182
 183 #define RPCRDMA_BAD_LEN         (~0U)
 184
 185 /*
 186  * struct rpcrdma_mw - external memory region metadata
 187  *
 188  * An external memory region is any buffer or page that is registered
 189  * on the fly (ie, not pre-registered).
 190  *
 191  * Each rpcrdma_buffer has a list of free MWs anchored in rb_mws. During
 192  * call_allocate, rpcrdma_buffer_get() assigns one to each segment in
 193  * an rpcrdma_req. Then rpcrdma_register_external() grabs these to keep
 194  * track of registration metadata while each RPC is pending.
 195  * rpcrdma_deregister_external() uses this metadata to unmap and
 196  * release these resources when an RPC is complete.
 197  */
 198 enum rpcrdma_frmr_state {
 199         FRMR_IS_INVALID,        /* ready to be used */
 200         FRMR_IS_VALID,          /* in use */
 201         FRMR_IS_STALE,          /* failed completion */
 202 };
 203
 204 struct rpcrdma_frmr {
 205         struct scatterlist              *sg;
 206         int                             sg_nents;
 207         struct ib_mr                    *fr_mr;
 208         enum rpcrdma_frmr_state         fr_state;
 209         struct work_struct              fr_work;
 210         struct rpcrdma_xprt             *fr_xprt;
 211         bool                            fr_waiter;
 212         struct completion               fr_linv_done;;
 213         union {
 214                 struct ib_reg_wr        fr_regwr;
 215                 struct ib_send_wr       fr_invwr;
 216         };
 217 };
 218
 219 struct rpcrdma_fmr {
 220         struct ib_fmr           *fmr;
 221         u64                     *physaddrs;
 222 };
 223
 224 struct rpcrdma_mw {
 225         union {
 226                 struct rpcrdma_fmr      fmr;
 227                 struct rpcrdma_frmr     frmr;
 228         };
 229         void                    (*mw_sendcompletion)(struct ib_wc *);
 230         struct list_head        mw_list;
 231         struct list_head        mw_all;
 232 };
 233
 234 /*
 235  * struct rpcrdma_req -- structure central to the request/reply sequence.
 236  *
 237  * N of these are associated with a transport instance, and stored in
 238  * struct rpcrdma_buffer. N is the max number of outstanding requests.
 239  *
 240  * It includes pre-registered buffer memory for send AND recv.
 241  * The recv buffer, however, is not owned by this structure, and
 242  * is "donated" to the hardware when a recv is posted. When a
 243  * reply is handled, the recv buffer used is given back to the
 244  * struct rpcrdma_req associated with the request.
 245  *
 246  * In addition to the basic memory, this structure includes an array
 247  * of iovs for send operations. The reason is that the iovs passed to
 248  * ib_post_{send,recv} must not be modified until the work request
 249  * completes.
 250  *
 251  * NOTES:
 252  *   o RPCRDMA_MAX_SEGS is the max number of addressible chunk elements we
 253  *     marshal. The number needed varies depending on the iov lists that
 254  *     are passed to us, the memory registration mode we are in, and if
 255  *     physical addressing is used, the layout.
 256  */
 257
 258 struct rpcrdma_mr_seg {         /* chunk descriptors */
 259         struct rpcrdma_mw *rl_mw;       /* registered MR */
 260         u64             mr_base;        /* registration result */
 261         u32             mr_rkey;        /* registration result */
 262         u32             mr_len;         /* length of chunk or segment */
 263         int             mr_nsegs;       /* number of segments in chunk or 0 */
 264         enum dma_data_direction mr_dir; /* segment mapping direction */
 265         dma_addr_t      mr_dma;         /* segment mapping address */
 266         size_t          mr_dmalen;      /* segment mapping length */
 267         struct page     *mr_page;       /* owning page, if any */
 268         char            *mr_offset;     /* kva if no page, else offset */
 269 };
 270
 271 #define RPCRDMA_MAX_IOVS        (2)
 272
 273 struct rpcrdma_req {
 274         struct list_head        rl_free;
 275         unsigned int            rl_niovs;
 276         unsigned int            rl_nchunks;
 277         unsigned int            rl_connect_cookie;
 278         struct rpcrdma_buffer   *rl_buffer;
 279         struct rpcrdma_rep      *rl_reply;/* holder for reply buffer */
 280         struct ib_sge           rl_send_iov[RPCRDMA_MAX_IOVS];
 281         struct rpcrdma_regbuf   *rl_rdmabuf;
 282         struct rpcrdma_regbuf   *rl_sendbuf;
 283         struct rpcrdma_mr_seg   rl_segments[RPCRDMA_MAX_SEGS];
 284
 285         struct list_head        rl_all;
 286         bool                    rl_backchannel;
 287 };
 288
 289 static inline struct rpcrdma_req *
 290 rpcr_to_rdmar(struct rpc_rqst *rqst)
 291 {
 292         void *buffer = rqst->rq_buffer;
 293         struct rpcrdma_regbuf *rb;
 294
 295         rb = container_of(buffer, struct rpcrdma_regbuf, rg_base);
 296         return rb->rg_owner;
 297 }
 298
 299 /*
 300  * struct rpcrdma_buffer -- holds list/queue of pre-registered memory for
 301  * inline requests/replies, and client/server credits.
 302  *
 303  * One of these is associated with a transport instance
 304  */
 305 struct rpcrdma_buffer {
 306         spinlock_t              rb_mwlock;      /* protect rb_mws list */
 307         struct list_head        rb_mws;
 308         struct list_head        rb_all;
 309         char                    *rb_pool;
 310
 311         spinlock_t              rb_lock;        /* protect buf lists */
 312         struct list_head        rb_send_bufs;
 313         struct list_head        rb_recv_bufs;
 314         u32                     rb_max_requests;
 315         atomic_t                rb_credits;     /* most recent credit grant */
 316
 317         u32                     rb_bc_srv_max_requests;
 318         spinlock_t              rb_reqslock;    /* protect rb_allreqs */
 319         struct list_head        rb_allreqs;
 320
 321         u32                     rb_bc_max_requests;
 322 };
 323 #define rdmab_to_ia(b) (&container_of((b), struct rpcrdma_xprt, rx_buf)->rx_ia)
 324
 325 /*
 326  * Internal structure for transport instance creation. This
 327  * exists primarily for modularity.
 328  *
 329  * This data should be set with mount options
 330  */
 331 struct rpcrdma_create_data_internal {
 332         struct sockaddr_storage addr;   /* RDMA server address */
 333         unsigned int    max_requests;   /* max requests (slots) in flight */
 334         unsigned int    rsize;          /* mount rsize - max read hdr+data */
 335         unsigned int    wsize;          /* mount wsize - max write hdr+data */
 336         unsigned int    inline_rsize;   /* max non-rdma read data payload */
 337         unsigned int    inline_wsize;   /* max non-rdma write data payload */
 338         unsigned int    padding;        /* non-rdma write header padding */
 339 };
 340
 341 #define RPCRDMA_INLINE_READ_THRESHOLD(rq) \
 342         (rpcx_to_rdmad(rq->rq_xprt).inline_rsize)
 343
 344 #define RPCRDMA_INLINE_WRITE_THRESHOLD(rq)\
 345         (rpcx_to_rdmad(rq->rq_xprt).inline_wsize)
 346
 347 #define RPCRDMA_INLINE_PAD_VALUE(rq)\
 348         rpcx_to_rdmad(rq->rq_xprt).padding
 349
 350 /*
 351  * Statistics for RPCRDMA
 352  */
 353 struct rpcrdma_stats {
 354         unsigned long           read_chunk_count;
 355         unsigned long           write_chunk_count;
 356         unsigned long           reply_chunk_count;
 357
 358         unsigned long long      total_rdma_request;
 359         unsigned long long      total_rdma_reply;
 360
 361         unsigned long long      pullup_copy_count;
 362         unsigned long long      fixup_copy_count;
 363         unsigned long           hardway_register_count;
 364         unsigned long           failed_marshal_count;
 365         unsigned long           bad_reply_count;
 366         unsigned long           nomsg_call_count;
 367         unsigned long           bcall_count;
 368 };
 369
 370 /*
 371  * Per-registration mode operations
 372  */
 373 struct rpcrdma_xprt;
 374 struct rpcrdma_memreg_ops {
 375         int             (*ro_map)(struct rpcrdma_xprt *,
 376                                   struct rpcrdma_mr_seg *, int, bool);
 377         void            (*ro_unmap_sync)(struct rpcrdma_xprt *,
 378                                          struct rpcrdma_req *);
 379         int             (*ro_unmap)(struct rpcrdma_xprt *,
 380                                     struct rpcrdma_mr_seg *);
 381         int             (*ro_open)(struct rpcrdma_ia *,
 382                                    struct rpcrdma_ep *,
 383                                    struct rpcrdma_create_data_internal *);
 384         size_t          (*ro_maxpages)(struct rpcrdma_xprt *);
 385         int             (*ro_init)(struct rpcrdma_xprt *);
 386         void            (*ro_destroy)(struct rpcrdma_buffer *);
 387         const char      *ro_displayname;
 388 };
 389
 390 extern const struct rpcrdma_memreg_ops rpcrdma_fmr_memreg_ops;
 391 extern const struct rpcrdma_memreg_ops rpcrdma_frwr_memreg_ops;
 392 extern const struct rpcrdma_memreg_ops rpcrdma_physical_memreg_ops;
 393
 394 /*
 395  * RPCRDMA transport -- encapsulates the structures above for
 396  * integration with RPC.
 397  *
 398  * The contained structures are embedded, not pointers,
 399  * for convenience. This structure need not be visible externally.
 400  *
 401  * It is allocated and initialized during mount, and released
 402  * during unmount.
 403  */
 404 struct rpcrdma_xprt {
 405         struct rpc_xprt         rx_xprt;
 406         struct rpcrdma_ia       rx_ia;
 407         struct rpcrdma_ep       rx_ep;
 408         struct rpcrdma_buffer   rx_buf;
 409         struct rpcrdma_create_data_internal rx_data;
 410         struct delayed_work     rx_connect_worker;
 411         struct rpcrdma_stats    rx_stats;
 412 };
 413
 414 #define rpcx_to_rdmax(x) container_of(x, struct rpcrdma_xprt, rx_xprt)
 415 #define rpcx_to_rdmad(x) (rpcx_to_rdmax(x)->rx_data)
 416
 417 /* Setting this to 0 ensures interoperability with early servers.
 418  * Setting this to 1 enhances certain unaligned read/write performance.
 419  * Default is 0, see sysctl entry and rpc_rdma.c rpcrdma_convert_iovs() */
 420 extern int xprt_rdma_pad_optimize;
 421
 422 /*
 423  * Interface Adapter calls - xprtrdma/verbs.c
 424  */
 425 int rpcrdma_ia_open(struct rpcrdma_xprt *, struct sockaddr *, int);
 426 void rpcrdma_ia_close(struct rpcrdma_ia *);
 427
 428 /*
 429  * Endpoint calls - xprtrdma/verbs.c
 430  */
 431 int rpcrdma_ep_create(struct rpcrdma_ep *, struct rpcrdma_ia *,
 432                                 struct rpcrdma_create_data_internal *);
 433 void rpcrdma_ep_destroy(struct rpcrdma_ep *, struct rpcrdma_ia *);
 434 int rpcrdma_ep_connect(struct rpcrdma_ep *, struct rpcrdma_ia *);
 435 void rpcrdma_ep_disconnect(struct rpcrdma_ep *, struct rpcrdma_ia *);
 436
 437 int rpcrdma_ep_post(struct rpcrdma_ia *, struct rpcrdma_ep *,
 438                                 struct rpcrdma_req *);
 439 int rpcrdma_ep_post_recv(struct rpcrdma_ia *, struct rpcrdma_ep *,
 440                                 struct rpcrdma_rep *);
 441
 442 /*
 443  * Buffer calls - xprtrdma/verbs.c
 444  */
 445 struct rpcrdma_req *rpcrdma_create_req(struct rpcrdma_xprt *);
 446 struct rpcrdma_rep *rpcrdma_create_rep(struct rpcrdma_xprt *);
 447 void rpcrdma_destroy_req(struct rpcrdma_ia *, struct rpcrdma_req *);
 448 int rpcrdma_buffer_create(struct rpcrdma_xprt *);
 449 void rpcrdma_buffer_destroy(struct rpcrdma_buffer *);
 450
 451 struct rpcrdma_mw *rpcrdma_get_mw(struct rpcrdma_xprt *);
 452 void rpcrdma_put_mw(struct rpcrdma_xprt *, struct rpcrdma_mw *);
 453 struct rpcrdma_req *rpcrdma_buffer_get(struct rpcrdma_buffer *);
 454 void rpcrdma_buffer_put(struct rpcrdma_req *);
 455 void rpcrdma_recv_buffer_get(struct rpcrdma_req *);
 456 void rpcrdma_recv_buffer_put(struct rpcrdma_rep *);
 457
 458 struct rpcrdma_regbuf *rpcrdma_alloc_regbuf(struct rpcrdma_ia *,
 459                                             size_t, gfp_t);
 460 void rpcrdma_free_regbuf(struct rpcrdma_ia *,
 461                          struct rpcrdma_regbuf *);
 462
 463 unsigned int rpcrdma_max_segments(struct rpcrdma_xprt *);
 464 int rpcrdma_ep_post_extra_recv(struct rpcrdma_xprt *, unsigned int);
 465
 466 int frwr_alloc_recovery_wq(void);
 467 void frwr_destroy_recovery_wq(void);
 468
 469 int rpcrdma_alloc_wq(void);
 470 void rpcrdma_destroy_wq(void);
 471
 472 /*
 473  * Wrappers for chunk registration, shared by read/write chunk code.
 474  */
 475
 476 void rpcrdma_mapping_error(struct rpcrdma_mr_seg *);
 477
 478 static inline enum dma_data_direction
 479 rpcrdma_data_dir(bool writing)
 480 {
 481         return writing ? DMA_FROM_DEVICE : DMA_TO_DEVICE;
 482 }
 483
 484 static inline void
 485 rpcrdma_map_one(struct ib_device *device, struct rpcrdma_mr_seg *seg,
 486                 enum dma_data_direction direction)
 487 {
 488         seg->mr_dir = direction;
 489         seg->mr_dmalen = seg->mr_len;
 490
 491         if (seg->mr_page)
 492                 seg->mr_dma = ib_dma_map_page(device,
 493                                 seg->mr_page, offset_in_page(seg->mr_offset),
 494                                 seg->mr_dmalen, seg->mr_dir);
 495         else
 496                 seg->mr_dma = ib_dma_map_single(device,
 497                                 seg->mr_offset,
 498                                 seg->mr_dmalen, seg->mr_dir);
 499
 500         if (ib_dma_mapping_error(device, seg->mr_dma))
 501                 rpcrdma_mapping_error(seg);
 502 }
 503
 504 static inline void
 505 rpcrdma_unmap_one(struct ib_device *device, struct rpcrdma_mr_seg *seg)
 506 {
 507         if (seg->mr_page)
 508                 ib_dma_unmap_page(device,
 509                                   seg->mr_dma, seg->mr_dmalen, seg->mr_dir);
 510         else
 511                 ib_dma_unmap_single(device,
 512                                     seg->mr_dma, seg->mr_dmalen, seg->mr_dir);
 513 }
 514
 515 /*
 516  * RPC/RDMA connection management calls - xprtrdma/rpc_rdma.c
 517  */
 518 void rpcrdma_connect_worker(struct work_struct *);
 519 void rpcrdma_conn_func(struct rpcrdma_ep *);
 520 void rpcrdma_reply_handler(struct rpcrdma_rep *);
 521
 522 /*
 523  * RPC/RDMA protocol calls - xprtrdma/rpc_rdma.c
 524  */
 525 int rpcrdma_marshal_req(struct rpc_rqst *);
 526
 527 /* RPC/RDMA module init - xprtrdma/transport.c
 528  */
 529 extern unsigned int xprt_rdma_max_inline_read;
 530 void xprt_rdma_format_addresses(struct rpc_xprt *xprt, struct sockaddr *sap);
 531 void xprt_rdma_free_addresses(struct rpc_xprt *xprt);
 532 void xprt_rdma_print_stats(struct rpc_xprt *xprt, struct seq_file *seq);
 533 int xprt_rdma_init(void);
 534 void xprt_rdma_cleanup(void);
 535
 536 /* Backchannel calls - xprtrdma/backchannel.c
 537  */
 538 #if defined(CONFIG_SUNRPC_BACKCHANNEL)
 539 int xprt_rdma_bc_setup(struct rpc_xprt *, unsigned int);
 540 int xprt_rdma_bc_up(struct svc_serv *, struct net *);
 541 int rpcrdma_bc_post_recv(struct rpcrdma_xprt *, unsigned int);
 542 void rpcrdma_bc_receive_call(struct rpcrdma_xprt *, struct rpcrdma_rep *);
 543 int rpcrdma_bc_marshal_reply(struct rpc_rqst *);
 544 void xprt_rdma_bc_free_rqst(struct rpc_rqst *);
 545 void xprt_rdma_bc_destroy(struct rpc_xprt *, unsigned int);
 546 #endif  /* CONFIG_SUNRPC_BACKCHANNEL */
 547
 548 extern struct xprt_class xprt_rdma_bc;
 549
 550 #endif                          /* _LINUX_SUNRPC_XPRT_RDMA_H */