These changes are the raw update to linux-4.4.6-rt14. Kernel sources
[kvmfornfv.git] / kernel / net / sched / sch_qfq.c
1 /*
2  * net/sched/sch_qfq.c         Quick Fair Queueing Plus Scheduler.
3  *
4  * Copyright (c) 2009 Fabio Checconi, Luigi Rizzo, and Paolo Valente.
5  * Copyright (c) 2012 Paolo Valente.
6  *
7  * This program is free software; you can redistribute it and/or
8  * modify it under the terms of the GNU General Public License
9  * version 2 as published by the Free Software Foundation.
10  */
11
12 #include <linux/module.h>
13 #include <linux/init.h>
14 #include <linux/bitops.h>
15 #include <linux/errno.h>
16 #include <linux/netdevice.h>
17 #include <linux/pkt_sched.h>
18 #include <net/sch_generic.h>
19 #include <net/pkt_sched.h>
20 #include <net/pkt_cls.h>
21
22
23 /*  Quick Fair Queueing Plus
24     ========================
25
26     Sources:
27
28     [1] Paolo Valente,
29     "Reducing the Execution Time of Fair-Queueing Schedulers."
30     http://algo.ing.unimo.it/people/paolo/agg-sched/agg-sched.pdf
31
32     Sources for QFQ:
33
34     [2] Fabio Checconi, Luigi Rizzo, and Paolo Valente: "QFQ: Efficient
35     Packet Scheduling with Tight Bandwidth Distribution Guarantees."
36
37     See also:
38     http://retis.sssup.it/~fabio/linux/qfq/
39  */
40
41 /*
42
43   QFQ+ divides classes into aggregates of at most MAX_AGG_CLASSES
44   classes. Each aggregate is timestamped with a virtual start time S
45   and a virtual finish time F, and scheduled according to its
46   timestamps. S and F are computed as a function of a system virtual
47   time function V. The classes within each aggregate are instead
48   scheduled with DRR.
49
50   To speed up operations, QFQ+ divides also aggregates into a limited
51   number of groups. Which group a class belongs to depends on the
52   ratio between the maximum packet length for the class and the weight
53   of the class. Groups have their own S and F. In the end, QFQ+
54   schedules groups, then aggregates within groups, then classes within
55   aggregates. See [1] and [2] for a full description.
56
57   Virtual time computations.
58
59   S, F and V are all computed in fixed point arithmetic with
60   FRAC_BITS decimal bits.
61
62   QFQ_MAX_INDEX is the maximum index allowed for a group. We need
63         one bit per index.
64   QFQ_MAX_WSHIFT is the maximum power of two supported as a weight.
65
66   The layout of the bits is as below:
67
68                    [ MTU_SHIFT ][      FRAC_BITS    ]
69                    [ MAX_INDEX    ][ MIN_SLOT_SHIFT ]
70                                  ^.__grp->index = 0
71                                  *.__grp->slot_shift
72
73   where MIN_SLOT_SHIFT is derived by difference from the others.
74
75   The max group index corresponds to Lmax/w_min, where
76   Lmax=1<<MTU_SHIFT, w_min = 1 .
77   From this, and knowing how many groups (MAX_INDEX) we want,
78   we can derive the shift corresponding to each group.
79
80   Because we often need to compute
81         F = S + len/w_i  and V = V + len/wsum
82   instead of storing w_i store the value
83         inv_w = (1<<FRAC_BITS)/w_i
84   so we can do F = S + len * inv_w * wsum.
85   We use W_TOT in the formulas so we can easily move between
86   static and adaptive weight sum.
87
88   The per-scheduler-instance data contain all the data structures
89   for the scheduler: bitmaps and bucket lists.
90
91  */
92
93 /*
94  * Maximum number of consecutive slots occupied by backlogged classes
95  * inside a group.
96  */
97 #define QFQ_MAX_SLOTS   32
98
99 /*
100  * Shifts used for aggregate<->group mapping.  We allow class weights that are
101  * in the range [1, 2^MAX_WSHIFT], and we try to map each aggregate i to the
102  * group with the smallest index that can support the L_i / r_i configured
103  * for the classes in the aggregate.
104  *
105  * grp->index is the index of the group; and grp->slot_shift
106  * is the shift for the corresponding (scaled) sigma_i.
107  */
108 #define QFQ_MAX_INDEX           24
109 #define QFQ_MAX_WSHIFT          10
110
111 #define QFQ_MAX_WEIGHT          (1<<QFQ_MAX_WSHIFT) /* see qfq_slot_insert */
112 #define QFQ_MAX_WSUM            (64*QFQ_MAX_WEIGHT)
113
114 #define FRAC_BITS               30      /* fixed point arithmetic */
115 #define ONE_FP                  (1UL << FRAC_BITS)
116
117 #define QFQ_MTU_SHIFT           16      /* to support TSO/GSO */
118 #define QFQ_MIN_LMAX            512     /* see qfq_slot_insert */
119
120 #define QFQ_MAX_AGG_CLASSES     8 /* max num classes per aggregate allowed */
121
122 /*
123  * Possible group states.  These values are used as indexes for the bitmaps
124  * array of struct qfq_queue.
125  */
126 enum qfq_state { ER, IR, EB, IB, QFQ_MAX_STATE };
127
128 struct qfq_group;
129
130 struct qfq_aggregate;
131
132 struct qfq_class {
133         struct Qdisc_class_common common;
134
135         unsigned int refcnt;
136         unsigned int filter_cnt;
137
138         struct gnet_stats_basic_packed bstats;
139         struct gnet_stats_queue qstats;
140         struct gnet_stats_rate_est64 rate_est;
141         struct Qdisc *qdisc;
142         struct list_head alist;         /* Link for active-classes list. */
143         struct qfq_aggregate *agg;      /* Parent aggregate. */
144         int deficit;                    /* DRR deficit counter. */
145 };
146
147 struct qfq_aggregate {
148         struct hlist_node next; /* Link for the slot list. */
149         u64 S, F;               /* flow timestamps (exact) */
150
151         /* group we belong to. In principle we would need the index,
152          * which is log_2(lmax/weight), but we never reference it
153          * directly, only the group.
154          */
155         struct qfq_group *grp;
156
157         /* these are copied from the flowset. */
158         u32     class_weight; /* Weight of each class in this aggregate. */
159         /* Max pkt size for the classes in this aggregate, DRR quantum. */
160         int     lmax;
161
162         u32     inv_w;      /* ONE_FP/(sum of weights of classes in aggr.). */
163         u32     budgetmax;  /* Max budget for this aggregate. */
164         u32     initial_budget, budget;     /* Initial and current budget. */
165
166         int               num_classes;  /* Number of classes in this aggr. */
167         struct list_head  active;       /* DRR queue of active classes. */
168
169         struct hlist_node nonfull_next; /* See nonfull_aggs in qfq_sched. */
170 };
171
172 struct qfq_group {
173         u64 S, F;                       /* group timestamps (approx). */
174         unsigned int slot_shift;        /* Slot shift. */
175         unsigned int index;             /* Group index. */
176         unsigned int front;             /* Index of the front slot. */
177         unsigned long full_slots;       /* non-empty slots */
178
179         /* Array of RR lists of active aggregates. */
180         struct hlist_head slots[QFQ_MAX_SLOTS];
181 };
182
183 struct qfq_sched {
184         struct tcf_proto __rcu *filter_list;
185         struct Qdisc_class_hash clhash;
186
187         u64                     oldV, V;        /* Precise virtual times. */
188         struct qfq_aggregate    *in_serv_agg;   /* Aggregate being served. */
189         u32                     wsum;           /* weight sum */
190         u32                     iwsum;          /* inverse weight sum */
191
192         unsigned long bitmaps[QFQ_MAX_STATE];       /* Group bitmaps. */
193         struct qfq_group groups[QFQ_MAX_INDEX + 1]; /* The groups. */
194         u32 min_slot_shift;     /* Index of the group-0 bit in the bitmaps. */
195
196         u32 max_agg_classes;            /* Max number of classes per aggr. */
197         struct hlist_head nonfull_aggs; /* Aggs with room for more classes. */
198 };
199
200 /*
201  * Possible reasons why the timestamps of an aggregate are updated
202  * enqueue: the aggregate switches from idle to active and must scheduled
203  *          for service
204  * requeue: the aggregate finishes its budget, so it stops being served and
205  *          must be rescheduled for service
206  */
207 enum update_reason {enqueue, requeue};
208
209 static struct qfq_class *qfq_find_class(struct Qdisc *sch, u32 classid)
210 {
211         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
212         struct Qdisc_class_common *clc;
213
214         clc = qdisc_class_find(&q->clhash, classid);
215         if (clc == NULL)
216                 return NULL;
217         return container_of(clc, struct qfq_class, common);
218 }
219
220 static void qfq_purge_queue(struct qfq_class *cl)
221 {
222         unsigned int len = cl->qdisc->q.qlen;
223
224         qdisc_reset(cl->qdisc);
225         qdisc_tree_decrease_qlen(cl->qdisc, len);
226 }
227
228 static const struct nla_policy qfq_policy[TCA_QFQ_MAX + 1] = {
229         [TCA_QFQ_WEIGHT] = { .type = NLA_U32 },
230         [TCA_QFQ_LMAX] = { .type = NLA_U32 },
231 };
232
233 /*
234  * Calculate a flow index, given its weight and maximum packet length.
235  * index = log_2(maxlen/weight) but we need to apply the scaling.
236  * This is used only once at flow creation.
237  */
238 static int qfq_calc_index(u32 inv_w, unsigned int maxlen, u32 min_slot_shift)
239 {
240         u64 slot_size = (u64)maxlen * inv_w;
241         unsigned long size_map;
242         int index = 0;
243
244         size_map = slot_size >> min_slot_shift;
245         if (!size_map)
246                 goto out;
247
248         index = __fls(size_map) + 1;    /* basically a log_2 */
249         index -= !(slot_size - (1ULL << (index + min_slot_shift - 1)));
250
251         if (index < 0)
252                 index = 0;
253 out:
254         pr_debug("qfq calc_index: W = %lu, L = %u, I = %d\n",
255                  (unsigned long) ONE_FP/inv_w, maxlen, index);
256
257         return index;
258 }
259
260 static void qfq_deactivate_agg(struct qfq_sched *, struct qfq_aggregate *);
261 static void qfq_activate_agg(struct qfq_sched *, struct qfq_aggregate *,
262                              enum update_reason);
263
264 static void qfq_init_agg(struct qfq_sched *q, struct qfq_aggregate *agg,
265                          u32 lmax, u32 weight)
266 {
267         INIT_LIST_HEAD(&agg->active);
268         hlist_add_head(&agg->nonfull_next, &q->nonfull_aggs);
269
270         agg->lmax = lmax;
271         agg->class_weight = weight;
272 }
273
274 static struct qfq_aggregate *qfq_find_agg(struct qfq_sched *q,
275                                           u32 lmax, u32 weight)
276 {
277         struct qfq_aggregate *agg;
278
279         hlist_for_each_entry(agg, &q->nonfull_aggs, nonfull_next)
280                 if (agg->lmax == lmax && agg->class_weight == weight)
281                         return agg;
282
283         return NULL;
284 }
285
286
287 /* Update aggregate as a function of the new number of classes. */
288 static void qfq_update_agg(struct qfq_sched *q, struct qfq_aggregate *agg,
289                            int new_num_classes)
290 {
291         u32 new_agg_weight;
292
293         if (new_num_classes == q->max_agg_classes)
294                 hlist_del_init(&agg->nonfull_next);
295
296         if (agg->num_classes > new_num_classes &&
297             new_num_classes == q->max_agg_classes - 1) /* agg no more full */
298                 hlist_add_head(&agg->nonfull_next, &q->nonfull_aggs);
299
300         /* The next assignment may let
301          * agg->initial_budget > agg->budgetmax
302          * hold, we will take it into account in charge_actual_service().
303          */
304         agg->budgetmax = new_num_classes * agg->lmax;
305         new_agg_weight = agg->class_weight * new_num_classes;
306         agg->inv_w = ONE_FP/new_agg_weight;
307
308         if (agg->grp == NULL) {
309                 int i = qfq_calc_index(agg->inv_w, agg->budgetmax,
310                                        q->min_slot_shift);
311                 agg->grp = &q->groups[i];
312         }
313
314         q->wsum +=
315                 (int) agg->class_weight * (new_num_classes - agg->num_classes);
316         q->iwsum = ONE_FP / q->wsum;
317
318         agg->num_classes = new_num_classes;
319 }
320
321 /* Add class to aggregate. */
322 static void qfq_add_to_agg(struct qfq_sched *q,
323                            struct qfq_aggregate *agg,
324                            struct qfq_class *cl)
325 {
326         cl->agg = agg;
327
328         qfq_update_agg(q, agg, agg->num_classes+1);
329         if (cl->qdisc->q.qlen > 0) { /* adding an active class */
330                 list_add_tail(&cl->alist, &agg->active);
331                 if (list_first_entry(&agg->active, struct qfq_class, alist) ==
332                     cl && q->in_serv_agg != agg) /* agg was inactive */
333                         qfq_activate_agg(q, agg, enqueue); /* schedule agg */
334         }
335 }
336
337 static struct qfq_aggregate *qfq_choose_next_agg(struct qfq_sched *);
338
339 static void qfq_destroy_agg(struct qfq_sched *q, struct qfq_aggregate *agg)
340 {
341         hlist_del_init(&agg->nonfull_next);
342         q->wsum -= agg->class_weight;
343         if (q->wsum != 0)
344                 q->iwsum = ONE_FP / q->wsum;
345
346         if (q->in_serv_agg == agg)
347                 q->in_serv_agg = qfq_choose_next_agg(q);
348         kfree(agg);
349 }
350
351 /* Deschedule class from within its parent aggregate. */
352 static void qfq_deactivate_class(struct qfq_sched *q, struct qfq_class *cl)
353 {
354         struct qfq_aggregate *agg = cl->agg;
355
356
357         list_del(&cl->alist); /* remove from RR queue of the aggregate */
358         if (list_empty(&agg->active)) /* agg is now inactive */
359                 qfq_deactivate_agg(q, agg);
360 }
361
362 /* Remove class from its parent aggregate. */
363 static void qfq_rm_from_agg(struct qfq_sched *q, struct qfq_class *cl)
364 {
365         struct qfq_aggregate *agg = cl->agg;
366
367         cl->agg = NULL;
368         if (agg->num_classes == 1) { /* agg being emptied, destroy it */
369                 qfq_destroy_agg(q, agg);
370                 return;
371         }
372         qfq_update_agg(q, agg, agg->num_classes-1);
373 }
374
375 /* Deschedule class and remove it from its parent aggregate. */
376 static void qfq_deact_rm_from_agg(struct qfq_sched *q, struct qfq_class *cl)
377 {
378         if (cl->qdisc->q.qlen > 0) /* class is active */
379                 qfq_deactivate_class(q, cl);
380
381         qfq_rm_from_agg(q, cl);
382 }
383
384 /* Move class to a new aggregate, matching the new class weight and/or lmax */
385 static int qfq_change_agg(struct Qdisc *sch, struct qfq_class *cl, u32 weight,
386                            u32 lmax)
387 {
388         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
389         struct qfq_aggregate *new_agg = qfq_find_agg(q, lmax, weight);
390
391         if (new_agg == NULL) { /* create new aggregate */
392                 new_agg = kzalloc(sizeof(*new_agg), GFP_ATOMIC);
393                 if (new_agg == NULL)
394                         return -ENOBUFS;
395                 qfq_init_agg(q, new_agg, lmax, weight);
396         }
397         qfq_deact_rm_from_agg(q, cl);
398         qfq_add_to_agg(q, new_agg, cl);
399
400         return 0;
401 }
402
403 static int qfq_change_class(struct Qdisc *sch, u32 classid, u32 parentid,
404                             struct nlattr **tca, unsigned long *arg)
405 {
406         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
407         struct qfq_class *cl = (struct qfq_class *)*arg;
408         bool existing = false;
409         struct nlattr *tb[TCA_QFQ_MAX + 1];
410         struct qfq_aggregate *new_agg = NULL;
411         u32 weight, lmax, inv_w;
412         int err;
413         int delta_w;
414
415         if (tca[TCA_OPTIONS] == NULL) {
416                 pr_notice("qfq: no options\n");
417                 return -EINVAL;
418         }
419
420         err = nla_parse_nested(tb, TCA_QFQ_MAX, tca[TCA_OPTIONS], qfq_policy);
421         if (err < 0)
422                 return err;
423
424         if (tb[TCA_QFQ_WEIGHT]) {
425                 weight = nla_get_u32(tb[TCA_QFQ_WEIGHT]);
426                 if (!weight || weight > (1UL << QFQ_MAX_WSHIFT)) {
427                         pr_notice("qfq: invalid weight %u\n", weight);
428                         return -EINVAL;
429                 }
430         } else
431                 weight = 1;
432
433         if (tb[TCA_QFQ_LMAX]) {
434                 lmax = nla_get_u32(tb[TCA_QFQ_LMAX]);
435                 if (lmax < QFQ_MIN_LMAX || lmax > (1UL << QFQ_MTU_SHIFT)) {
436                         pr_notice("qfq: invalid max length %u\n", lmax);
437                         return -EINVAL;
438                 }
439         } else
440                 lmax = psched_mtu(qdisc_dev(sch));
441
442         inv_w = ONE_FP / weight;
443         weight = ONE_FP / inv_w;
444
445         if (cl != NULL &&
446             lmax == cl->agg->lmax &&
447             weight == cl->agg->class_weight)
448                 return 0; /* nothing to change */
449
450         delta_w = weight - (cl ? cl->agg->class_weight : 0);
451
452         if (q->wsum + delta_w > QFQ_MAX_WSUM) {
453                 pr_notice("qfq: total weight out of range (%d + %u)\n",
454                           delta_w, q->wsum);
455                 return -EINVAL;
456         }
457
458         if (cl != NULL) { /* modify existing class */
459                 if (tca[TCA_RATE]) {
460                         err = gen_replace_estimator(&cl->bstats, NULL,
461                                                     &cl->rate_est,
462                                                     qdisc_root_sleeping_lock(sch),
463                                                     tca[TCA_RATE]);
464                         if (err)
465                                 return err;
466                 }
467                 existing = true;
468                 goto set_change_agg;
469         }
470
471         /* create and init new class */
472         cl = kzalloc(sizeof(struct qfq_class), GFP_KERNEL);
473         if (cl == NULL)
474                 return -ENOBUFS;
475
476         cl->refcnt = 1;
477         cl->common.classid = classid;
478         cl->deficit = lmax;
479
480         cl->qdisc = qdisc_create_dflt(sch->dev_queue,
481                                       &pfifo_qdisc_ops, classid);
482         if (cl->qdisc == NULL)
483                 cl->qdisc = &noop_qdisc;
484
485         if (tca[TCA_RATE]) {
486                 err = gen_new_estimator(&cl->bstats, NULL,
487                                         &cl->rate_est,
488                                         qdisc_root_sleeping_lock(sch),
489                                         tca[TCA_RATE]);
490                 if (err)
491                         goto destroy_class;
492         }
493
494         sch_tree_lock(sch);
495         qdisc_class_hash_insert(&q->clhash, &cl->common);
496         sch_tree_unlock(sch);
497
498         qdisc_class_hash_grow(sch, &q->clhash);
499
500 set_change_agg:
501         sch_tree_lock(sch);
502         new_agg = qfq_find_agg(q, lmax, weight);
503         if (new_agg == NULL) { /* create new aggregate */
504                 sch_tree_unlock(sch);
505                 new_agg = kzalloc(sizeof(*new_agg), GFP_KERNEL);
506                 if (new_agg == NULL) {
507                         err = -ENOBUFS;
508                         gen_kill_estimator(&cl->bstats, &cl->rate_est);
509                         goto destroy_class;
510                 }
511                 sch_tree_lock(sch);
512                 qfq_init_agg(q, new_agg, lmax, weight);
513         }
514         if (existing)
515                 qfq_deact_rm_from_agg(q, cl);
516         qfq_add_to_agg(q, new_agg, cl);
517         sch_tree_unlock(sch);
518
519         *arg = (unsigned long)cl;
520         return 0;
521
522 destroy_class:
523         qdisc_destroy(cl->qdisc);
524         kfree(cl);
525         return err;
526 }
527
528 static void qfq_destroy_class(struct Qdisc *sch, struct qfq_class *cl)
529 {
530         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
531
532         qfq_rm_from_agg(q, cl);
533         gen_kill_estimator(&cl->bstats, &cl->rate_est);
534         qdisc_destroy(cl->qdisc);
535         kfree(cl);
536 }
537
538 static int qfq_delete_class(struct Qdisc *sch, unsigned long arg)
539 {
540         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
541         struct qfq_class *cl = (struct qfq_class *)arg;
542
543         if (cl->filter_cnt > 0)
544                 return -EBUSY;
545
546         sch_tree_lock(sch);
547
548         qfq_purge_queue(cl);
549         qdisc_class_hash_remove(&q->clhash, &cl->common);
550
551         BUG_ON(--cl->refcnt == 0);
552         /*
553          * This shouldn't happen: we "hold" one cops->get() when called
554          * from tc_ctl_tclass; the destroy method is done from cops->put().
555          */
556
557         sch_tree_unlock(sch);
558         return 0;
559 }
560
561 static unsigned long qfq_get_class(struct Qdisc *sch, u32 classid)
562 {
563         struct qfq_class *cl = qfq_find_class(sch, classid);
564
565         if (cl != NULL)
566                 cl->refcnt++;
567
568         return (unsigned long)cl;
569 }
570
571 static void qfq_put_class(struct Qdisc *sch, unsigned long arg)
572 {
573         struct qfq_class *cl = (struct qfq_class *)arg;
574
575         if (--cl->refcnt == 0)
576                 qfq_destroy_class(sch, cl);
577 }
578
579 static struct tcf_proto __rcu **qfq_tcf_chain(struct Qdisc *sch,
580                                               unsigned long cl)
581 {
582         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
583
584         if (cl)
585                 return NULL;
586
587         return &q->filter_list;
588 }
589
590 static unsigned long qfq_bind_tcf(struct Qdisc *sch, unsigned long parent,
591                                   u32 classid)
592 {
593         struct qfq_class *cl = qfq_find_class(sch, classid);
594
595         if (cl != NULL)
596                 cl->filter_cnt++;
597
598         return (unsigned long)cl;
599 }
600
601 static void qfq_unbind_tcf(struct Qdisc *sch, unsigned long arg)
602 {
603         struct qfq_class *cl = (struct qfq_class *)arg;
604
605         cl->filter_cnt--;
606 }
607
608 static int qfq_graft_class(struct Qdisc *sch, unsigned long arg,
609                            struct Qdisc *new, struct Qdisc **old)
610 {
611         struct qfq_class *cl = (struct qfq_class *)arg;
612
613         if (new == NULL) {
614                 new = qdisc_create_dflt(sch->dev_queue,
615                                         &pfifo_qdisc_ops, cl->common.classid);
616                 if (new == NULL)
617                         new = &noop_qdisc;
618         }
619
620         sch_tree_lock(sch);
621         qfq_purge_queue(cl);
622         *old = cl->qdisc;
623         cl->qdisc = new;
624         sch_tree_unlock(sch);
625         return 0;
626 }
627
628 static struct Qdisc *qfq_class_leaf(struct Qdisc *sch, unsigned long arg)
629 {
630         struct qfq_class *cl = (struct qfq_class *)arg;
631
632         return cl->qdisc;
633 }
634
635 static int qfq_dump_class(struct Qdisc *sch, unsigned long arg,
636                           struct sk_buff *skb, struct tcmsg *tcm)
637 {
638         struct qfq_class *cl = (struct qfq_class *)arg;
639         struct nlattr *nest;
640
641         tcm->tcm_parent = TC_H_ROOT;
642         tcm->tcm_handle = cl->common.classid;
643         tcm->tcm_info   = cl->qdisc->handle;
644
645         nest = nla_nest_start(skb, TCA_OPTIONS);
646         if (nest == NULL)
647                 goto nla_put_failure;
648         if (nla_put_u32(skb, TCA_QFQ_WEIGHT, cl->agg->class_weight) ||
649             nla_put_u32(skb, TCA_QFQ_LMAX, cl->agg->lmax))
650                 goto nla_put_failure;
651         return nla_nest_end(skb, nest);
652
653 nla_put_failure:
654         nla_nest_cancel(skb, nest);
655         return -EMSGSIZE;
656 }
657
658 static int qfq_dump_class_stats(struct Qdisc *sch, unsigned long arg,
659                                 struct gnet_dump *d)
660 {
661         struct qfq_class *cl = (struct qfq_class *)arg;
662         struct tc_qfq_stats xstats;
663
664         memset(&xstats, 0, sizeof(xstats));
665
666         xstats.weight = cl->agg->class_weight;
667         xstats.lmax = cl->agg->lmax;
668
669         if (gnet_stats_copy_basic(d, NULL, &cl->bstats) < 0 ||
670             gnet_stats_copy_rate_est(d, &cl->bstats, &cl->rate_est) < 0 ||
671             gnet_stats_copy_queue(d, NULL,
672                                   &cl->qdisc->qstats, cl->qdisc->q.qlen) < 0)
673                 return -1;
674
675         return gnet_stats_copy_app(d, &xstats, sizeof(xstats));
676 }
677
678 static void qfq_walk(struct Qdisc *sch, struct qdisc_walker *arg)
679 {
680         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
681         struct qfq_class *cl;
682         unsigned int i;
683
684         if (arg->stop)
685                 return;
686
687         for (i = 0; i < q->clhash.hashsize; i++) {
688                 hlist_for_each_entry(cl, &q->clhash.hash[i], common.hnode) {
689                         if (arg->count < arg->skip) {
690                                 arg->count++;
691                                 continue;
692                         }
693                         if (arg->fn(sch, (unsigned long)cl, arg) < 0) {
694                                 arg->stop = 1;
695                                 return;
696                         }
697                         arg->count++;
698                 }
699         }
700 }
701
702 static struct qfq_class *qfq_classify(struct sk_buff *skb, struct Qdisc *sch,
703                                       int *qerr)
704 {
705         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
706         struct qfq_class *cl;
707         struct tcf_result res;
708         struct tcf_proto *fl;
709         int result;
710
711         if (TC_H_MAJ(skb->priority ^ sch->handle) == 0) {
712                 pr_debug("qfq_classify: found %d\n", skb->priority);
713                 cl = qfq_find_class(sch, skb->priority);
714                 if (cl != NULL)
715                         return cl;
716         }
717
718         *qerr = NET_XMIT_SUCCESS | __NET_XMIT_BYPASS;
719         fl = rcu_dereference_bh(q->filter_list);
720         result = tc_classify(skb, fl, &res, false);
721         if (result >= 0) {
722 #ifdef CONFIG_NET_CLS_ACT
723                 switch (result) {
724                 case TC_ACT_QUEUED:
725                 case TC_ACT_STOLEN:
726                         *qerr = NET_XMIT_SUCCESS | __NET_XMIT_STOLEN;
727                 case TC_ACT_SHOT:
728                         return NULL;
729                 }
730 #endif
731                 cl = (struct qfq_class *)res.class;
732                 if (cl == NULL)
733                         cl = qfq_find_class(sch, res.classid);
734                 return cl;
735         }
736
737         return NULL;
738 }
739
740 /* Generic comparison function, handling wraparound. */
741 static inline int qfq_gt(u64 a, u64 b)
742 {
743         return (s64)(a - b) > 0;
744 }
745
746 /* Round a precise timestamp to its slotted value. */
747 static inline u64 qfq_round_down(u64 ts, unsigned int shift)
748 {
749         return ts & ~((1ULL << shift) - 1);
750 }
751
752 /* return the pointer to the group with lowest index in the bitmap */
753 static inline struct qfq_group *qfq_ffs(struct qfq_sched *q,
754                                         unsigned long bitmap)
755 {
756         int index = __ffs(bitmap);
757         return &q->groups[index];
758 }
759 /* Calculate a mask to mimic what would be ffs_from(). */
760 static inline unsigned long mask_from(unsigned long bitmap, int from)
761 {
762         return bitmap & ~((1UL << from) - 1);
763 }
764
765 /*
766  * The state computation relies on ER=0, IR=1, EB=2, IB=3
767  * First compute eligibility comparing grp->S, q->V,
768  * then check if someone is blocking us and possibly add EB
769  */
770 static int qfq_calc_state(struct qfq_sched *q, const struct qfq_group *grp)
771 {
772         /* if S > V we are not eligible */
773         unsigned int state = qfq_gt(grp->S, q->V);
774         unsigned long mask = mask_from(q->bitmaps[ER], grp->index);
775         struct qfq_group *next;
776
777         if (mask) {
778                 next = qfq_ffs(q, mask);
779                 if (qfq_gt(grp->F, next->F))
780                         state |= EB;
781         }
782
783         return state;
784 }
785
786
787 /*
788  * In principle
789  *      q->bitmaps[dst] |= q->bitmaps[src] & mask;
790  *      q->bitmaps[src] &= ~mask;
791  * but we should make sure that src != dst
792  */
793 static inline void qfq_move_groups(struct qfq_sched *q, unsigned long mask,
794                                    int src, int dst)
795 {
796         q->bitmaps[dst] |= q->bitmaps[src] & mask;
797         q->bitmaps[src] &= ~mask;
798 }
799
800 static void qfq_unblock_groups(struct qfq_sched *q, int index, u64 old_F)
801 {
802         unsigned long mask = mask_from(q->bitmaps[ER], index + 1);
803         struct qfq_group *next;
804
805         if (mask) {
806                 next = qfq_ffs(q, mask);
807                 if (!qfq_gt(next->F, old_F))
808                         return;
809         }
810
811         mask = (1UL << index) - 1;
812         qfq_move_groups(q, mask, EB, ER);
813         qfq_move_groups(q, mask, IB, IR);
814 }
815
816 /*
817  * perhaps
818  *
819         old_V ^= q->V;
820         old_V >>= q->min_slot_shift;
821         if (old_V) {
822                 ...
823         }
824  *
825  */
826 static void qfq_make_eligible(struct qfq_sched *q)
827 {
828         unsigned long vslot = q->V >> q->min_slot_shift;
829         unsigned long old_vslot = q->oldV >> q->min_slot_shift;
830
831         if (vslot != old_vslot) {
832                 unsigned long mask;
833                 int last_flip_pos = fls(vslot ^ old_vslot);
834
835                 if (last_flip_pos > 31) /* higher than the number of groups */
836                         mask = ~0UL;    /* make all groups eligible */
837                 else
838                         mask = (1UL << last_flip_pos) - 1;
839
840                 qfq_move_groups(q, mask, IR, ER);
841                 qfq_move_groups(q, mask, IB, EB);
842         }
843 }
844
845 /*
846  * The index of the slot in which the input aggregate agg is to be
847  * inserted must not be higher than QFQ_MAX_SLOTS-2. There is a '-2'
848  * and not a '-1' because the start time of the group may be moved
849  * backward by one slot after the aggregate has been inserted, and
850  * this would cause non-empty slots to be right-shifted by one
851  * position.
852  *
853  * QFQ+ fully satisfies this bound to the slot index if the parameters
854  * of the classes are not changed dynamically, and if QFQ+ never
855  * happens to postpone the service of agg unjustly, i.e., it never
856  * happens that the aggregate becomes backlogged and eligible, or just
857  * eligible, while an aggregate with a higher approximated finish time
858  * is being served. In particular, in this case QFQ+ guarantees that
859  * the timestamps of agg are low enough that the slot index is never
860  * higher than 2. Unfortunately, QFQ+ cannot provide the same
861  * guarantee if it happens to unjustly postpone the service of agg, or
862  * if the parameters of some class are changed.
863  *
864  * As for the first event, i.e., an out-of-order service, the
865  * upper bound to the slot index guaranteed by QFQ+ grows to
866  * 2 +
867  * QFQ_MAX_AGG_CLASSES * ((1<<QFQ_MTU_SHIFT)/QFQ_MIN_LMAX) *
868  * (current_max_weight/current_wsum) <= 2 + 8 * 128 * 1.
869  *
870  * The following function deals with this problem by backward-shifting
871  * the timestamps of agg, if needed, so as to guarantee that the slot
872  * index is never higher than QFQ_MAX_SLOTS-2. This backward-shift may
873  * cause the service of other aggregates to be postponed, yet the
874  * worst-case guarantees of these aggregates are not violated.  In
875  * fact, in case of no out-of-order service, the timestamps of agg
876  * would have been even lower than they are after the backward shift,
877  * because QFQ+ would have guaranteed a maximum value equal to 2 for
878  * the slot index, and 2 < QFQ_MAX_SLOTS-2. Hence the aggregates whose
879  * service is postponed because of the backward-shift would have
880  * however waited for the service of agg before being served.
881  *
882  * The other event that may cause the slot index to be higher than 2
883  * for agg is a recent change of the parameters of some class. If the
884  * weight of a class is increased or the lmax (max_pkt_size) of the
885  * class is decreased, then a new aggregate with smaller slot size
886  * than the original parent aggregate of the class may happen to be
887  * activated. The activation of this aggregate should be properly
888  * delayed to when the service of the class has finished in the ideal
889  * system tracked by QFQ+. If the activation of the aggregate is not
890  * delayed to this reference time instant, then this aggregate may be
891  * unjustly served before other aggregates waiting for service. This
892  * may cause the above bound to the slot index to be violated for some
893  * of these unlucky aggregates.
894  *
895  * Instead of delaying the activation of the new aggregate, which is
896  * quite complex, the above-discussed capping of the slot index is
897  * used to handle also the consequences of a change of the parameters
898  * of a class.
899  */
900 static void qfq_slot_insert(struct qfq_group *grp, struct qfq_aggregate *agg,
901                             u64 roundedS)
902 {
903         u64 slot = (roundedS - grp->S) >> grp->slot_shift;
904         unsigned int i; /* slot index in the bucket list */
905
906         if (unlikely(slot > QFQ_MAX_SLOTS - 2)) {
907                 u64 deltaS = roundedS - grp->S -
908                         ((u64)(QFQ_MAX_SLOTS - 2)<<grp->slot_shift);
909                 agg->S -= deltaS;
910                 agg->F -= deltaS;
911                 slot = QFQ_MAX_SLOTS - 2;
912         }
913
914         i = (grp->front + slot) % QFQ_MAX_SLOTS;
915
916         hlist_add_head(&agg->next, &grp->slots[i]);
917         __set_bit(slot, &grp->full_slots);
918 }
919
920 /* Maybe introduce hlist_first_entry?? */
921 static struct qfq_aggregate *qfq_slot_head(struct qfq_group *grp)
922 {
923         return hlist_entry(grp->slots[grp->front].first,
924                            struct qfq_aggregate, next);
925 }
926
927 /*
928  * remove the entry from the slot
929  */
930 static void qfq_front_slot_remove(struct qfq_group *grp)
931 {
932         struct qfq_aggregate *agg = qfq_slot_head(grp);
933
934         BUG_ON(!agg);
935         hlist_del(&agg->next);
936         if (hlist_empty(&grp->slots[grp->front]))
937                 __clear_bit(0, &grp->full_slots);
938 }
939
940 /*
941  * Returns the first aggregate in the first non-empty bucket of the
942  * group. As a side effect, adjusts the bucket list so the first
943  * non-empty bucket is at position 0 in full_slots.
944  */
945 static struct qfq_aggregate *qfq_slot_scan(struct qfq_group *grp)
946 {
947         unsigned int i;
948
949         pr_debug("qfq slot_scan: grp %u full %#lx\n",
950                  grp->index, grp->full_slots);
951
952         if (grp->full_slots == 0)
953                 return NULL;
954
955         i = __ffs(grp->full_slots);  /* zero based */
956         if (i > 0) {
957                 grp->front = (grp->front + i) % QFQ_MAX_SLOTS;
958                 grp->full_slots >>= i;
959         }
960
961         return qfq_slot_head(grp);
962 }
963
964 /*
965  * adjust the bucket list. When the start time of a group decreases,
966  * we move the index down (modulo QFQ_MAX_SLOTS) so we don't need to
967  * move the objects. The mask of occupied slots must be shifted
968  * because we use ffs() to find the first non-empty slot.
969  * This covers decreases in the group's start time, but what about
970  * increases of the start time ?
971  * Here too we should make sure that i is less than 32
972  */
973 static void qfq_slot_rotate(struct qfq_group *grp, u64 roundedS)
974 {
975         unsigned int i = (grp->S - roundedS) >> grp->slot_shift;
976
977         grp->full_slots <<= i;
978         grp->front = (grp->front - i) % QFQ_MAX_SLOTS;
979 }
980
981 static void qfq_update_eligible(struct qfq_sched *q)
982 {
983         struct qfq_group *grp;
984         unsigned long ineligible;
985
986         ineligible = q->bitmaps[IR] | q->bitmaps[IB];
987         if (ineligible) {
988                 if (!q->bitmaps[ER]) {
989                         grp = qfq_ffs(q, ineligible);
990                         if (qfq_gt(grp->S, q->V))
991                                 q->V = grp->S;
992                 }
993                 qfq_make_eligible(q);
994         }
995 }
996
997 /* Dequeue head packet of the head class in the DRR queue of the aggregate. */
998 static void agg_dequeue(struct qfq_aggregate *agg,
999                         struct qfq_class *cl, unsigned int len)
1000 {
1001         qdisc_dequeue_peeked(cl->qdisc);
1002
1003         cl->deficit -= (int) len;
1004
1005         if (cl->qdisc->q.qlen == 0) /* no more packets, remove from list */
1006                 list_del(&cl->alist);
1007         else if (cl->deficit < qdisc_pkt_len(cl->qdisc->ops->peek(cl->qdisc))) {
1008                 cl->deficit += agg->lmax;
1009                 list_move_tail(&cl->alist, &agg->active);
1010         }
1011 }
1012
1013 static inline struct sk_buff *qfq_peek_skb(struct qfq_aggregate *agg,
1014                                            struct qfq_class **cl,
1015                                            unsigned int *len)
1016 {
1017         struct sk_buff *skb;
1018
1019         *cl = list_first_entry(&agg->active, struct qfq_class, alist);
1020         skb = (*cl)->qdisc->ops->peek((*cl)->qdisc);
1021         if (skb == NULL)
1022                 WARN_ONCE(1, "qfq_dequeue: non-workconserving leaf\n");
1023         else
1024                 *len = qdisc_pkt_len(skb);
1025
1026         return skb;
1027 }
1028
1029 /* Update F according to the actual service received by the aggregate. */
1030 static inline void charge_actual_service(struct qfq_aggregate *agg)
1031 {
1032         /* Compute the service received by the aggregate, taking into
1033          * account that, after decreasing the number of classes in
1034          * agg, it may happen that
1035          * agg->initial_budget - agg->budget > agg->bugdetmax
1036          */
1037         u32 service_received = min(agg->budgetmax,
1038                                    agg->initial_budget - agg->budget);
1039
1040         agg->F = agg->S + (u64)service_received * agg->inv_w;
1041 }
1042
1043 /* Assign a reasonable start time for a new aggregate in group i.
1044  * Admissible values for \hat(F) are multiples of \sigma_i
1045  * no greater than V+\sigma_i . Larger values mean that
1046  * we had a wraparound so we consider the timestamp to be stale.
1047  *
1048  * If F is not stale and F >= V then we set S = F.
1049  * Otherwise we should assign S = V, but this may violate
1050  * the ordering in EB (see [2]). So, if we have groups in ER,
1051  * set S to the F_j of the first group j which would be blocking us.
1052  * We are guaranteed not to move S backward because
1053  * otherwise our group i would still be blocked.
1054  */
1055 static void qfq_update_start(struct qfq_sched *q, struct qfq_aggregate *agg)
1056 {
1057         unsigned long mask;
1058         u64 limit, roundedF;
1059         int slot_shift = agg->grp->slot_shift;
1060
1061         roundedF = qfq_round_down(agg->F, slot_shift);
1062         limit = qfq_round_down(q->V, slot_shift) + (1ULL << slot_shift);
1063
1064         if (!qfq_gt(agg->F, q->V) || qfq_gt(roundedF, limit)) {
1065                 /* timestamp was stale */
1066                 mask = mask_from(q->bitmaps[ER], agg->grp->index);
1067                 if (mask) {
1068                         struct qfq_group *next = qfq_ffs(q, mask);
1069                         if (qfq_gt(roundedF, next->F)) {
1070                                 if (qfq_gt(limit, next->F))
1071                                         agg->S = next->F;
1072                                 else /* preserve timestamp correctness */
1073                                         agg->S = limit;
1074                                 return;
1075                         }
1076                 }
1077                 agg->S = q->V;
1078         } else  /* timestamp is not stale */
1079                 agg->S = agg->F;
1080 }
1081
1082 /* Update the timestamps of agg before scheduling/rescheduling it for
1083  * service.  In particular, assign to agg->F its maximum possible
1084  * value, i.e., the virtual finish time with which the aggregate
1085  * should be labeled if it used all its budget once in service.
1086  */
1087 static inline void
1088 qfq_update_agg_ts(struct qfq_sched *q,
1089                     struct qfq_aggregate *agg, enum update_reason reason)
1090 {
1091         if (reason != requeue)
1092                 qfq_update_start(q, agg);
1093         else /* just charge agg for the service received */
1094                 agg->S = agg->F;
1095
1096         agg->F = agg->S + (u64)agg->budgetmax * agg->inv_w;
1097 }
1098
1099 static void qfq_schedule_agg(struct qfq_sched *q, struct qfq_aggregate *agg);
1100
1101 static struct sk_buff *qfq_dequeue(struct Qdisc *sch)
1102 {
1103         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
1104         struct qfq_aggregate *in_serv_agg = q->in_serv_agg;
1105         struct qfq_class *cl;
1106         struct sk_buff *skb = NULL;
1107         /* next-packet len, 0 means no more active classes in in-service agg */
1108         unsigned int len = 0;
1109
1110         if (in_serv_agg == NULL)
1111                 return NULL;
1112
1113         if (!list_empty(&in_serv_agg->active))
1114                 skb = qfq_peek_skb(in_serv_agg, &cl, &len);
1115
1116         /*
1117          * If there are no active classes in the in-service aggregate,
1118          * or if the aggregate has not enough budget to serve its next
1119          * class, then choose the next aggregate to serve.
1120          */
1121         if (len == 0 || in_serv_agg->budget < len) {
1122                 charge_actual_service(in_serv_agg);
1123
1124                 /* recharge the budget of the aggregate */
1125                 in_serv_agg->initial_budget = in_serv_agg->budget =
1126                         in_serv_agg->budgetmax;
1127
1128                 if (!list_empty(&in_serv_agg->active)) {
1129                         /*
1130                          * Still active: reschedule for
1131                          * service. Possible optimization: if no other
1132                          * aggregate is active, then there is no point
1133                          * in rescheduling this aggregate, and we can
1134                          * just keep it as the in-service one. This
1135                          * should be however a corner case, and to
1136                          * handle it, we would need to maintain an
1137                          * extra num_active_aggs field.
1138                         */
1139                         qfq_update_agg_ts(q, in_serv_agg, requeue);
1140                         qfq_schedule_agg(q, in_serv_agg);
1141                 } else if (sch->q.qlen == 0) { /* no aggregate to serve */
1142                         q->in_serv_agg = NULL;
1143                         return NULL;
1144                 }
1145
1146                 /*
1147                  * If we get here, there are other aggregates queued:
1148                  * choose the new aggregate to serve.
1149                  */
1150                 in_serv_agg = q->in_serv_agg = qfq_choose_next_agg(q);
1151                 skb = qfq_peek_skb(in_serv_agg, &cl, &len);
1152         }
1153         if (!skb)
1154                 return NULL;
1155
1156         sch->q.qlen--;
1157         qdisc_bstats_update(sch, skb);
1158
1159         agg_dequeue(in_serv_agg, cl, len);
1160         /* If lmax is lowered, through qfq_change_class, for a class
1161          * owning pending packets with larger size than the new value
1162          * of lmax, then the following condition may hold.
1163          */
1164         if (unlikely(in_serv_agg->budget < len))
1165                 in_serv_agg->budget = 0;
1166         else
1167                 in_serv_agg->budget -= len;
1168
1169         q->V += (u64)len * q->iwsum;
1170         pr_debug("qfq dequeue: len %u F %lld now %lld\n",
1171                  len, (unsigned long long) in_serv_agg->F,
1172                  (unsigned long long) q->V);
1173
1174         return skb;
1175 }
1176
1177 static struct qfq_aggregate *qfq_choose_next_agg(struct qfq_sched *q)
1178 {
1179         struct qfq_group *grp;
1180         struct qfq_aggregate *agg, *new_front_agg;
1181         u64 old_F;
1182
1183         qfq_update_eligible(q);
1184         q->oldV = q->V;
1185
1186         if (!q->bitmaps[ER])
1187                 return NULL;
1188
1189         grp = qfq_ffs(q, q->bitmaps[ER]);
1190         old_F = grp->F;
1191
1192         agg = qfq_slot_head(grp);
1193
1194         /* agg starts to be served, remove it from schedule */
1195         qfq_front_slot_remove(grp);
1196
1197         new_front_agg = qfq_slot_scan(grp);
1198
1199         if (new_front_agg == NULL) /* group is now inactive, remove from ER */
1200                 __clear_bit(grp->index, &q->bitmaps[ER]);
1201         else {
1202                 u64 roundedS = qfq_round_down(new_front_agg->S,
1203                                               grp->slot_shift);
1204                 unsigned int s;
1205
1206                 if (grp->S == roundedS)
1207                         return agg;
1208                 grp->S = roundedS;
1209                 grp->F = roundedS + (2ULL << grp->slot_shift);
1210                 __clear_bit(grp->index, &q->bitmaps[ER]);
1211                 s = qfq_calc_state(q, grp);
1212                 __set_bit(grp->index, &q->bitmaps[s]);
1213         }
1214
1215         qfq_unblock_groups(q, grp->index, old_F);
1216
1217         return agg;
1218 }
1219
1220 static int qfq_enqueue(struct sk_buff *skb, struct Qdisc *sch)
1221 {
1222         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
1223         struct qfq_class *cl;
1224         struct qfq_aggregate *agg;
1225         int err = 0;
1226
1227         cl = qfq_classify(skb, sch, &err);
1228         if (cl == NULL) {
1229                 if (err & __NET_XMIT_BYPASS)
1230                         qdisc_qstats_drop(sch);
1231                 kfree_skb(skb);
1232                 return err;
1233         }
1234         pr_debug("qfq_enqueue: cl = %x\n", cl->common.classid);
1235
1236         if (unlikely(cl->agg->lmax < qdisc_pkt_len(skb))) {
1237                 pr_debug("qfq: increasing maxpkt from %u to %u for class %u",
1238                          cl->agg->lmax, qdisc_pkt_len(skb), cl->common.classid);
1239                 err = qfq_change_agg(sch, cl, cl->agg->class_weight,
1240                                      qdisc_pkt_len(skb));
1241                 if (err)
1242                         return err;
1243         }
1244
1245         err = qdisc_enqueue(skb, cl->qdisc);
1246         if (unlikely(err != NET_XMIT_SUCCESS)) {
1247                 pr_debug("qfq_enqueue: enqueue failed %d\n", err);
1248                 if (net_xmit_drop_count(err)) {
1249                         cl->qstats.drops++;
1250                         qdisc_qstats_drop(sch);
1251                 }
1252                 return err;
1253         }
1254
1255         bstats_update(&cl->bstats, skb);
1256         ++sch->q.qlen;
1257
1258         agg = cl->agg;
1259         /* if the queue was not empty, then done here */
1260         if (cl->qdisc->q.qlen != 1) {
1261                 if (unlikely(skb == cl->qdisc->ops->peek(cl->qdisc)) &&
1262                     list_first_entry(&agg->active, struct qfq_class, alist)
1263                     == cl && cl->deficit < qdisc_pkt_len(skb))
1264                         list_move_tail(&cl->alist, &agg->active);
1265
1266                 return err;
1267         }
1268
1269         /* schedule class for service within the aggregate */
1270         cl->deficit = agg->lmax;
1271         list_add_tail(&cl->alist, &agg->active);
1272
1273         if (list_first_entry(&agg->active, struct qfq_class, alist) != cl ||
1274             q->in_serv_agg == agg)
1275                 return err; /* non-empty or in service, nothing else to do */
1276
1277         qfq_activate_agg(q, agg, enqueue);
1278
1279         return err;
1280 }
1281
1282 /*
1283  * Schedule aggregate according to its timestamps.
1284  */
1285 static void qfq_schedule_agg(struct qfq_sched *q, struct qfq_aggregate *agg)
1286 {
1287         struct qfq_group *grp = agg->grp;
1288         u64 roundedS;
1289         int s;
1290
1291         roundedS = qfq_round_down(agg->S, grp->slot_shift);
1292
1293         /*
1294          * Insert agg in the correct bucket.
1295          * If agg->S >= grp->S we don't need to adjust the
1296          * bucket list and simply go to the insertion phase.
1297          * Otherwise grp->S is decreasing, we must make room
1298          * in the bucket list, and also recompute the group state.
1299          * Finally, if there were no flows in this group and nobody
1300          * was in ER make sure to adjust V.
1301          */
1302         if (grp->full_slots) {
1303                 if (!qfq_gt(grp->S, agg->S))
1304                         goto skip_update;
1305
1306                 /* create a slot for this agg->S */
1307                 qfq_slot_rotate(grp, roundedS);
1308                 /* group was surely ineligible, remove */
1309                 __clear_bit(grp->index, &q->bitmaps[IR]);
1310                 __clear_bit(grp->index, &q->bitmaps[IB]);
1311         } else if (!q->bitmaps[ER] && qfq_gt(roundedS, q->V) &&
1312                    q->in_serv_agg == NULL)
1313                 q->V = roundedS;
1314
1315         grp->S = roundedS;
1316         grp->F = roundedS + (2ULL << grp->slot_shift);
1317         s = qfq_calc_state(q, grp);
1318         __set_bit(grp->index, &q->bitmaps[s]);
1319
1320         pr_debug("qfq enqueue: new state %d %#lx S %lld F %lld V %lld\n",
1321                  s, q->bitmaps[s],
1322                  (unsigned long long) agg->S,
1323                  (unsigned long long) agg->F,
1324                  (unsigned long long) q->V);
1325
1326 skip_update:
1327         qfq_slot_insert(grp, agg, roundedS);
1328 }
1329
1330
1331 /* Update agg ts and schedule agg for service */
1332 static void qfq_activate_agg(struct qfq_sched *q, struct qfq_aggregate *agg,
1333                              enum update_reason reason)
1334 {
1335         agg->initial_budget = agg->budget = agg->budgetmax; /* recharge budg. */
1336
1337         qfq_update_agg_ts(q, agg, reason);
1338         if (q->in_serv_agg == NULL) { /* no aggr. in service or scheduled */
1339                 q->in_serv_agg = agg; /* start serving this aggregate */
1340                  /* update V: to be in service, agg must be eligible */
1341                 q->oldV = q->V = agg->S;
1342         } else if (agg != q->in_serv_agg)
1343                 qfq_schedule_agg(q, agg);
1344 }
1345
1346 static void qfq_slot_remove(struct qfq_sched *q, struct qfq_group *grp,
1347                             struct qfq_aggregate *agg)
1348 {
1349         unsigned int i, offset;
1350         u64 roundedS;
1351
1352         roundedS = qfq_round_down(agg->S, grp->slot_shift);
1353         offset = (roundedS - grp->S) >> grp->slot_shift;
1354
1355         i = (grp->front + offset) % QFQ_MAX_SLOTS;
1356
1357         hlist_del(&agg->next);
1358         if (hlist_empty(&grp->slots[i]))
1359                 __clear_bit(offset, &grp->full_slots);
1360 }
1361
1362 /*
1363  * Called to forcibly deschedule an aggregate.  If the aggregate is
1364  * not in the front bucket, or if the latter has other aggregates in
1365  * the front bucket, we can simply remove the aggregate with no other
1366  * side effects.
1367  * Otherwise we must propagate the event up.
1368  */
1369 static void qfq_deactivate_agg(struct qfq_sched *q, struct qfq_aggregate *agg)
1370 {
1371         struct qfq_group *grp = agg->grp;
1372         unsigned long mask;
1373         u64 roundedS;
1374         int s;
1375
1376         if (agg == q->in_serv_agg) {
1377                 charge_actual_service(agg);
1378                 q->in_serv_agg = qfq_choose_next_agg(q);
1379                 return;
1380         }
1381
1382         agg->F = agg->S;
1383         qfq_slot_remove(q, grp, agg);
1384
1385         if (!grp->full_slots) {
1386                 __clear_bit(grp->index, &q->bitmaps[IR]);
1387                 __clear_bit(grp->index, &q->bitmaps[EB]);
1388                 __clear_bit(grp->index, &q->bitmaps[IB]);
1389
1390                 if (test_bit(grp->index, &q->bitmaps[ER]) &&
1391                     !(q->bitmaps[ER] & ~((1UL << grp->index) - 1))) {
1392                         mask = q->bitmaps[ER] & ((1UL << grp->index) - 1);
1393                         if (mask)
1394                                 mask = ~((1UL << __fls(mask)) - 1);
1395                         else
1396                                 mask = ~0UL;
1397                         qfq_move_groups(q, mask, EB, ER);
1398                         qfq_move_groups(q, mask, IB, IR);
1399                 }
1400                 __clear_bit(grp->index, &q->bitmaps[ER]);
1401         } else if (hlist_empty(&grp->slots[grp->front])) {
1402                 agg = qfq_slot_scan(grp);
1403                 roundedS = qfq_round_down(agg->S, grp->slot_shift);
1404                 if (grp->S != roundedS) {
1405                         __clear_bit(grp->index, &q->bitmaps[ER]);
1406                         __clear_bit(grp->index, &q->bitmaps[IR]);
1407                         __clear_bit(grp->index, &q->bitmaps[EB]);
1408                         __clear_bit(grp->index, &q->bitmaps[IB]);
1409                         grp->S = roundedS;
1410                         grp->F = roundedS + (2ULL << grp->slot_shift);
1411                         s = qfq_calc_state(q, grp);
1412                         __set_bit(grp->index, &q->bitmaps[s]);
1413                 }
1414         }
1415 }
1416
1417 static void qfq_qlen_notify(struct Qdisc *sch, unsigned long arg)
1418 {
1419         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
1420         struct qfq_class *cl = (struct qfq_class *)arg;
1421
1422         if (cl->qdisc->q.qlen == 0)
1423                 qfq_deactivate_class(q, cl);
1424 }
1425
1426 static unsigned int qfq_drop_from_slot(struct qfq_sched *q,
1427                                        struct hlist_head *slot)
1428 {
1429         struct qfq_aggregate *agg;
1430         struct qfq_class *cl;
1431         unsigned int len;
1432
1433         hlist_for_each_entry(agg, slot, next) {
1434                 list_for_each_entry(cl, &agg->active, alist) {
1435
1436                         if (!cl->qdisc->ops->drop)
1437                                 continue;
1438
1439                         len = cl->qdisc->ops->drop(cl->qdisc);
1440                         if (len > 0) {
1441                                 if (cl->qdisc->q.qlen == 0)
1442                                         qfq_deactivate_class(q, cl);
1443
1444                                 return len;
1445                         }
1446                 }
1447         }
1448         return 0;
1449 }
1450
1451 static unsigned int qfq_drop(struct Qdisc *sch)
1452 {
1453         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
1454         struct qfq_group *grp;
1455         unsigned int i, j, len;
1456
1457         for (i = 0; i <= QFQ_MAX_INDEX; i++) {
1458                 grp = &q->groups[i];
1459                 for (j = 0; j < QFQ_MAX_SLOTS; j++) {
1460                         len = qfq_drop_from_slot(q, &grp->slots[j]);
1461                         if (len > 0) {
1462                                 sch->q.qlen--;
1463                                 return len;
1464                         }
1465                 }
1466
1467         }
1468
1469         return 0;
1470 }
1471
1472 static int qfq_init_qdisc(struct Qdisc *sch, struct nlattr *opt)
1473 {
1474         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
1475         struct qfq_group *grp;
1476         int i, j, err;
1477         u32 max_cl_shift, maxbudg_shift, max_classes;
1478
1479         err = qdisc_class_hash_init(&q->clhash);
1480         if (err < 0)
1481                 return err;
1482
1483         if (qdisc_dev(sch)->tx_queue_len + 1 > QFQ_MAX_AGG_CLASSES)
1484                 max_classes = QFQ_MAX_AGG_CLASSES;
1485         else
1486                 max_classes = qdisc_dev(sch)->tx_queue_len + 1;
1487         /* max_cl_shift = floor(log_2(max_classes)) */
1488         max_cl_shift = __fls(max_classes);
1489         q->max_agg_classes = 1<<max_cl_shift;
1490
1491         /* maxbudg_shift = log2(max_len * max_classes_per_agg) */
1492         maxbudg_shift = QFQ_MTU_SHIFT + max_cl_shift;
1493         q->min_slot_shift = FRAC_BITS + maxbudg_shift - QFQ_MAX_INDEX;
1494
1495         for (i = 0; i <= QFQ_MAX_INDEX; i++) {
1496                 grp = &q->groups[i];
1497                 grp->index = i;
1498                 grp->slot_shift = q->min_slot_shift + i;
1499                 for (j = 0; j < QFQ_MAX_SLOTS; j++)
1500                         INIT_HLIST_HEAD(&grp->slots[j]);
1501         }
1502
1503         INIT_HLIST_HEAD(&q->nonfull_aggs);
1504
1505         return 0;
1506 }
1507
1508 static void qfq_reset_qdisc(struct Qdisc *sch)
1509 {
1510         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
1511         struct qfq_class *cl;
1512         unsigned int i;
1513
1514         for (i = 0; i < q->clhash.hashsize; i++) {
1515                 hlist_for_each_entry(cl, &q->clhash.hash[i], common.hnode) {
1516                         if (cl->qdisc->q.qlen > 0)
1517                                 qfq_deactivate_class(q, cl);
1518
1519                         qdisc_reset(cl->qdisc);
1520                 }
1521         }
1522         sch->q.qlen = 0;
1523 }
1524
1525 static void qfq_destroy_qdisc(struct Qdisc *sch)
1526 {
1527         struct qfq_sched *q = qdisc_priv(sch);
1528         struct qfq_class *cl;
1529         struct hlist_node *next;
1530         unsigned int i;
1531
1532         tcf_destroy_chain(&q->filter_list);
1533
1534         for (i = 0; i < q->clhash.hashsize; i++) {
1535                 hlist_for_each_entry_safe(cl, next, &q->clhash.hash[i],
1536                                           common.hnode) {
1537                         qfq_destroy_class(sch, cl);
1538                 }
1539         }
1540         qdisc_class_hash_destroy(&q->clhash);
1541 }
1542
1543 static const struct Qdisc_class_ops qfq_class_ops = {
1544         .change         = qfq_change_class,
1545         .delete         = qfq_delete_class,
1546         .get            = qfq_get_class,
1547         .put            = qfq_put_class,
1548         .tcf_chain      = qfq_tcf_chain,
1549         .bind_tcf       = qfq_bind_tcf,
1550         .unbind_tcf     = qfq_unbind_tcf,
1551         .graft          = qfq_graft_class,
1552         .leaf           = qfq_class_leaf,
1553         .qlen_notify    = qfq_qlen_notify,
1554         .dump           = qfq_dump_class,
1555         .dump_stats     = qfq_dump_class_stats,
1556         .walk           = qfq_walk,
1557 };
1558
1559 static struct Qdisc_ops qfq_qdisc_ops __read_mostly = {
1560         .cl_ops         = &qfq_class_ops,
1561         .id             = "qfq",
1562         .priv_size      = sizeof(struct qfq_sched),
1563         .enqueue        = qfq_enqueue,
1564         .dequeue        = qfq_dequeue,
1565         .peek           = qdisc_peek_dequeued,
1566         .drop           = qfq_drop,
1567         .init           = qfq_init_qdisc,
1568         .reset          = qfq_reset_qdisc,
1569         .destroy        = qfq_destroy_qdisc,
1570         .owner          = THIS_MODULE,
1571 };
1572
1573 static int __init qfq_init(void)
1574 {
1575         return register_qdisc(&qfq_qdisc_ops);
1576 }
1577
1578 static void __exit qfq_exit(void)
1579 {
1580         unregister_qdisc(&qfq_qdisc_ops);
1581 }
1582
1583 module_init(qfq_init);
1584 module_exit(qfq_exit);
1585 MODULE_LICENSE("GPL");