Whamcloud - gitweb
28e58caec2aee11a49b5b6fc308a11e8573e9782
[fs/lustre-release.git] / lnet / klnds / mxlnd / mxlnd.h
1 /* -*- mode: c; c-basic-offset: 8; indent-tabs-mode: nil; -*-
2  * vim:expandtab:shiftwidth=8:tabstop=8:
3  *
4  * Copyright (C) 2004 Cluster File Systems, Inc.
5  *   Author: Eric Barton <eric@bartonsoftware.com>
6  * Copyright (C) 2006 Myricom, Inc.
7  *   Author: Scott Atchley <atchley at myri.com>
8  *
9  *   This file is part of Lustre, http://www.lustre.org.
10  *
11  *   Lustre is free software; you can redistribute it and/or
12  *   modify it under the terms of version 2 of the GNU General Public
13  *   License as published by the Free Software Foundation.
14  *
15  *   Lustre is distributed in the hope that it will be useful,
16  *   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
17  *   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
18  *   GNU General Public License for more details.
19  *
20  *   You should have received a copy of the GNU General Public License
21  *   along with Lustre; if not, write to the Free Software
22  *   Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
23  */
24
25 #ifndef EXPORT_SYMTAB
26 #define EXPORT_SYMTAB
27 #endif
28
29 #include <linux/config.h>
30 #include <linux/module.h>       /* module */
31 #include <linux/kernel.h>       /* module */
32 #include <linux/mm.h>
33 #include <linux/string.h>
34 #include <linux/stat.h>
35 #include <linux/errno.h>
36 #include <linux/smp_lock.h>
37 #include <linux/unistd.h>
38 #include <linux/uio.h>
39
40 #include <asm/system.h>
41 #include <asm/uaccess.h>
42 #include <asm/io.h>
43
44 #include <linux/init.h>         /* module */
45 #include <linux/fs.h>
46 #include <linux/file.h>
47 #include <linux/stat.h>
48 #include <linux/list.h>
49 #include <linux/kmod.h>
50 #include <linux/sysctl.h>
51 #include <linux/random.h>
52 #include <linux/utsname.h>
53
54 #include <net/sock.h>
55 #include <linux/in.h>
56
57 #include <linux/netdevice.h>    /* these are needed for ARP */
58 #include <linux/if_arp.h>
59 #include <net/arp.h>
60 #include <linux/inetdevice.h>
61
62 #define DEBUG_SUBSYSTEM S_LND
63
64 #include "libcfs/kp30.h"
65 #include "lnet/lnet.h"
66 #include "lnet/lib-lnet.h"
67
68 #define MX_KERNEL 1
69 #include "mx_extensions.h"
70 #include "myriexpress.h"
71
72 #if LNET_MAX_IOV > MX_MAX_SEGMENTS
73     #error LNET_MAX_IOV is greater then MX_MAX_SEGMENTS
74 #endif
75
76 /* Using MX's 64 match bits
77  * We are using the match bits to specify message type and the cookie.  The
78  * highest four bits (60-63) are reserved for message type. Below we specify
79  * the types. MXLND_MASK_ICON_REQ and MXLND_MASK_ICON_ACK are used for
80  * mx_iconnect().  We reserve the remaining combinations for future use.  The
81  * next 8 bits (52-59) are reserved for returning a status code for failed
82  * GET_DATA (payload) messages. The last 52 bits are used for cookies. That
83  * should allow unique cookies for 4 KB messages at 10 Gbps line rate without
84  * rollover for about 8 years. That should be enough. */
85
86 /* constants */
87 #define MXLND_MASK_ICON_REQ (0xBLL << 60) /* it is a mx_iconnect() completion */
88 #define MXLND_MASK_CONN_REQ (0xCLL << 60) /* CONN_REQ msg */
89 #define MXLND_MASK_ICON_ACK (0x9LL << 60) /* it is a mx_iconnect() completion */
90 #define MXLND_MASK_CONN_ACK (0xALL << 60) /* CONN_ACK msg*/
91 #define MXLND_MASK_EAGER    (0xELL << 60) /* EAGER msg */
92 #define MXLND_MASK_NOOP     (0x1LL << 60) /* NOOP msg */
93 #define MXLND_MASK_PUT_REQ  (0x2LL << 60) /* PUT_REQ msg */
94 #define MXLND_MASK_PUT_ACK  (0x3LL << 60) /* PUT_ACK msg */
95 #define MXLND_MASK_PUT_DATA (0x4LL << 60) /* PUT_DATA msg */
96 #define MXLND_MASK_GET_REQ  (0x5LL << 60) /* GET_REQ msg */
97 #define MXLND_MASK_GET_DATA (0x6LL << 60) /* GET_DATA msg */
98 //#define MXLND_MASK_NAK      (0x7LL << 60) /* NAK msg */
99
100 #define MXLND_MAX_COOKIE    ((1LL << 52) - 1)         /* when to roll-over the cookie value */
101 #define MXLND_NCOMPLETIONS  (MXLND_N_SCHED + 2)   /* max threads for completion array */
102
103 /* defaults for configurable parameters */
104 #define MXLND_N_SCHED           1               /* # schedulers (mx_wait_any() threads) */
105 #define MXLND_MX_BOARD          0               /* Use the first MX NIC if more than 1 avail */
106 #define MXLND_MX_EP_ID          3               /* MX endpoint ID */
107 #define MXLND_COMM_TIMEOUT      (20 * HZ)       /* timeout for send/recv (jiffies) */
108 #define MXLND_WAIT_TIMEOUT      HZ              /* timeout for wait (jiffies) */
109 #define MXLND_POLLING           0               /* poll iterations before blocking */
110 #define MXLND_MAX_PEERS         1024            /* number of nodes talking to me */
111 #define MXLND_EAGER_NUM         MXLND_MAX_PEERS /* number of pre-posted receives */
112 #define MXLND_EAGER_SIZE        PAGE_SIZE       /* pre-posted eager message size */
113 #define MXLND_MSG_QUEUE_DEPTH   8               /* msg queue depth */
114 #define MXLND_CREDIT_HIGHWATER  (MXLND_MSG_QUEUE_DEPTH - 2)
115                                                 /* when to send a noop to return credits */
116 #define MXLND_NTX               256             /* # of kmx_tx - total sends in flight 
117                                                    1/2 are reserved for connect messages */
118
119 #define MXLND_HASH_BITS         6               /* the number of bits to hash over */
120 #define MXLND_HASH_SIZE         (1<<MXLND_HASH_BITS)
121                                                 /* number of peer lists for lookup.
122                                                    we hash over the last N bits of
123                                                    the IP address converted to an int. */
124 #define MXLND_HASH_MASK         (MXLND_HASH_SIZE - 1)
125                                                 /* ensure we use only the last N bits */
126
127 /* debugging features */
128 #define MXLND_CKSUM             0               /* checksum kmx_msg_t */
129 #define MXLND_DEBUG             0               /* turn on printk()s */
130
131 extern inline void mxlnd_noop(char *s, ...);
132 #if MXLND_DEBUG
133         #define MXLND_PRINT printk
134 #else
135         #define MXLND_PRINT mxlnd_noop
136 #endif
137
138 /* provide wrappers around LIBCFS_ALLOC/FREE to keep MXLND specific
139  * memory usage stats that include pages */
140
141 #define MXLND_ALLOC(x, size) \
142         do { \
143                 spin_lock(&kmxlnd_data.kmx_global_lock); \
144                 kmxlnd_data.kmx_mem_used += size; \
145                 spin_unlock(&kmxlnd_data.kmx_global_lock); \
146                 LIBCFS_ALLOC(x, size); \
147                 if (x == NULL) { \
148                         spin_lock(&kmxlnd_data.kmx_global_lock); \
149                         kmxlnd_data.kmx_mem_used -= size; \
150                         spin_unlock(&kmxlnd_data.kmx_global_lock); \
151                 } \
152         } while (0)
153
154 #define MXLND_FREE(x, size) \
155         do { \
156                 spin_lock(&kmxlnd_data.kmx_global_lock); \
157                 kmxlnd_data.kmx_mem_used -= size; \
158                 spin_unlock(&kmxlnd_data.kmx_global_lock); \
159                 LIBCFS_FREE(x, size); \
160         } while (0)
161
162
163 typedef struct kmx_tunables {
164         int     *kmx_n_waitd;           /* # completion threads */
165         int     *kmx_max_peers;         /* max # of potential peers */
166         int     *kmx_cksum;             /* checksum small msgs? */
167         int     *kmx_ntx;               /* total # of tx (1/2 for LNET 1/2 for CONN_REQ */
168         int     *kmx_credits;           /* concurrent sends to 1 peer */
169         int     *kmx_board;             /* MX board (NIC) number */
170         int     *kmx_ep_id;             /* MX endpoint number */
171         int     *kmx_polling;           /* if 0, block. if > 0, poll this many
172                                            iterations before blocking */
173         char    **kmx_hosts;            /* Location of hosts file, if used */
174 } kmx_tunables_t;
175
176 /* structure to hold IP-to-hostname resolution data */
177 struct kmx_host {
178         struct kmx_peer    *mxh_peer;           /* pointer to matching peer */
179         u32                 mxh_addr;           /* IP address as int */
180         char               *mxh_hostname;       /* peer's hostname */
181         u32                 mxh_board;          /* peer's board rank */
182         u32                 mxh_ep_id;          /* peer's MX endpoint ID */
183         struct list_head    mxh_list;           /* position on kmx_hosts */
184         spinlock_t          mxh_lock;           /* lock */
185 };
186
187 /* global interface state */
188 typedef struct kmx_data
189 {
190         int                 kmx_init;           /* initialization state */
191         int                 kmx_shutdown;       /* shutting down? */
192         atomic_t            kmx_nthreads;       /* number of threads */
193         struct completion  *kmx_completions;    /* array of completion structs */
194         lnet_ni_t          *kmx_ni;             /* the LND instance */
195         u64                 kmx_incarnation;    /* my incarnation value - unused */
196         long                kmx_mem_used;       /* memory used */
197         struct kmx_host    *kmx_localhost;      /* pointer to my kmx_host info */
198         mx_endpoint_t       kmx_endpt;          /* the MX endpoint */
199
200         spinlock_t          kmx_global_lock;    /* global lock */
201
202         struct list_head    kmx_conn_req;       /* list of connection requests */
203         spinlock_t          kmx_conn_lock;      /* connection list lock */
204         struct semaphore    kmx_conn_sem;       /* semaphore for connection request list */
205
206         struct list_head    kmx_hosts;          /* host lookup info */
207         spinlock_t          kmx_hosts_lock;     /* hosts list lock */
208
209         struct list_head    kmx_peers[MXLND_HASH_SIZE];
210                                                 /* list of all known peers */
211         rwlock_t            kmx_peers_lock;     /* peer list rw lock */
212         atomic_t            kmx_npeers;         /* number of peers */
213
214         struct list_head    kmx_txs;            /* all tx descriptors */
215         struct list_head    kmx_tx_idle;        /* list of idle tx */
216         spinlock_t          kmx_tx_idle_lock;   /* lock for idle tx list */
217         s32                 kmx_tx_used;        /* txs in use */
218         u64                 kmx_tx_next_cookie; /* unique id for tx */
219         struct list_head    kmx_tx_queue;       /* generic send queue */
220         spinlock_t          kmx_tx_queue_lock;  /* lock for generic sends */
221         struct semaphore    kmx_tx_queue_sem;   /* semaphore for tx queue */
222
223         struct list_head    kmx_rxs;            /* all rx descriptors */
224         spinlock_t          kmx_rxs_lock;       /* lock for rxs list */
225         struct list_head    kmx_rx_idle;        /* list of idle tx */
226         spinlock_t          kmx_rx_idle_lock;   /* lock for idle rx list */
227 } kmx_data_t;
228
229 #define MXLND_INIT_NOTHING      0       /* in the beginning, there was nothing... */
230 #define MXLND_INIT_DATA         1       /* main data structures created */
231 #define MXLND_INIT_TXS          2       /* tx descriptors created */
232 #define MXLND_INIT_RXS          3       /* initial rx descriptors created */
233 #define MXLND_INIT_MX           4       /* initiate MX library, open endpoint, get NIC id */
234 #define MXLND_INIT_THREADS      5       /* waitd, timeoutd, tx_queued threads */
235 #define MXLND_INIT_ALL          6       /* startup completed */
236
237 #include "mxlnd_wire.h"
238
239 enum kmx_req_type {
240         MXLND_REQ_TX    = 0,
241         MXLND_REQ_RX    = 1,
242 };
243
244 /* The life cycle of a request */
245 enum kmx_req_state {
246         MXLND_CTX_INIT       = 0,               /* just created */
247         MXLND_CTX_IDLE       = 1,               /* available for use */
248         MXLND_CTX_PREP       = 2,               /* getting ready for send/recv */
249         MXLND_CTX_PENDING    = 3,               /* mx_isend() or mx_irecv() called */
250         MXLND_CTX_COMPLETED  = 4,               /* cleaning up after completion or timeout */
251         MXLND_CTX_CANCELED   = 5,               /* timed out but still in ctx list */
252 };
253
254 /* Context Structure - generic tx/rx descriptor
255  * It represents the context (or state) of each send or receive request.
256  * In other LNDs, they have separate TX and RX descriptors and this replaces both.
257  *
258  * We will keep the these on the global kmx_rxs and kmx_txs lists for cleanup
259  * during shutdown(). We will move them between the rx/tx idle lists and the
260  * pending list which is monitored by mxlnd_timeoutd().
261  */
262 struct kmx_ctx {
263         enum kmx_req_type   mxc_type;           /* TX or RX */
264         u64                 mxc_incarnation;    /* store the peer's incarnation here
265                                                    to verify before changing flow
266                                                    control credits after completion */
267         unsigned long       mxc_deadline;       /* request time out in absolute jiffies */
268         enum kmx_req_state  mxc_state;          /* what is the state of the request? */
269         struct list_head    mxc_global_list;    /* place on kmx_rxs or kmx_txs */
270         struct list_head    mxc_list;           /* place on rx/tx idle list, tx q, peer tx */
271         struct list_head    mxc_rx_list;        /* place on mxp_rx_posted list */
272         spinlock_t          mxc_lock;           /* lock */
273
274         lnet_nid_t          mxc_nid;            /* dst's NID if peer is not known */
275         struct kmx_peer    *mxc_peer;           /* owning peer */
276         struct kmx_conn    *mxc_conn;           /* owning conn */
277         struct kmx_msg     *mxc_msg;            /* msg hdr mapped to mxc_page */
278         struct page        *mxc_page;           /* buffer for eager msgs */
279         lnet_msg_t         *mxc_lntmsg[2];      /* lnet msgs to finalize */
280
281         u8                  mxc_msg_type;       /* what type of message is this? */
282         u64                 mxc_cookie;         /* completion cookie */
283         u64                 mxc_match;          /* MX match info */
284         mx_ksegment_t       mxc_seg;            /* local MX ksegment for non-DATA */
285         mx_ksegment_t      *mxc_seg_list;       /* MX ksegment array for DATA */
286         int                 mxc_nseg;           /* number of segments */
287         unsigned long       mxc_pin_type;       /* MX_PIN_KERNEL or MX_PIN_PHYSICAL */
288         u32                 mxc_nob;            /* number of bytes sent/received */
289         mx_request_t        mxc_mxreq;          /* MX request */
290         mx_status_t         mxc_status;         /* MX status */
291         s64                 mxc_get;            /* # of times returned from idle list */
292         s64                 mxc_put;            /* # of times returned from idle list */
293 };
294
295 #define MXLND_CONN_DISCONNECT  -2       /* conn is being destroyed - do not add txs */
296 #define MXLND_CONN_FAIL        -1       /* connect failed (bad handshake, unavail, etc.) */
297 #define MXLND_CONN_INIT         0       /* in the beginning, there was nothing... */
298 #define MXLND_CONN_REQ          1       /* a connection request message is needed */
299 #define MXLND_CONN_ACK          2       /* a connection ack is needed */
300 #define MXLND_CONN_WAIT         3       /* waiting for req or ack to complete */
301 #define MXLND_CONN_READY        4       /* ready to send */
302
303 /* connection state - queues for queued and pending msgs */
304 struct kmx_conn
305 {
306         u64                 mxk_incarnation;    /* connections's incarnation value */
307         atomic_t            mxk_refcount;       /* reference counting */
308
309         struct kmx_peer    *mxk_peer;           /* owning peer */
310         mx_endpoint_addr_t  mxk_epa;            /* peer's endpoint address */
311
312         struct list_head    mxk_list;           /* for placing on mxp_conns */
313         spinlock_t          mxk_lock;           /* lock */
314         unsigned long       mxk_timeout;        /* expiration of oldest pending tx/rx */
315         unsigned long       mxk_last_tx;        /* when last tx completed with success */
316         unsigned long       mxk_last_rx;        /* when last rx completed */
317
318         int                 mxk_credits;        /* # of my credits for sending to peer */
319         int                 mxk_outstanding;    /* # of credits to return */
320
321         int                 mxk_status;         /* can we send messages? MXLND_CONN_* */
322         struct list_head    mxk_tx_credit_queue;   /* send queue for peer */
323         struct list_head    mxk_tx_free_queue;  /* send queue for peer */
324         int                 mxk_ntx_msgs;       /* # of msgs on tx queues */
325         int                 mxk_ntx_data ;      /* # of DATA on tx queues */
326         int                 mxk_ntx_posted;     /* # of tx msgs in flight */
327         int                 mxk_data_posted;    /* # of tx data payloads in flight */
328
329         struct list_head    mxk_pending;        /* in flight rxs and txs */
330 };
331
332 /* peer state */
333 struct kmx_peer
334 {
335         lnet_nid_t          mxp_nid;            /* peer's LNET NID */
336         u64                 mxp_incarnation;    /* peer's incarnation value */
337         atomic_t            mxp_refcount;       /* reference counts */
338
339         struct kmx_host    *mxp_host;           /* peer lookup info */
340         u64                 mxp_nic_id;         /* remote's MX nic_id for mx_connect() */
341
342         struct list_head    mxp_peers;          /* for placing on kmx_peers */
343         spinlock_t          mxp_lock;           /* lock */
344
345         struct list_head    mxp_conns;          /* list of connections */
346         struct kmx_conn    *mxp_conn;           /* current connection */
347
348         unsigned long       mxp_reconnect_time;  /* when to retry connect */
349         int                 mxp_incompatible;   /* incorrect conn_req values */
350 };
351
352 extern kmx_data_t       kmxlnd_data;
353 extern kmx_tunables_t   kmxlnd_tunables;
354
355 /* required for the LNET API */
356 int  mxlnd_startup(lnet_ni_t *ni);
357 void mxlnd_shutdown(lnet_ni_t *ni);
358 int  mxlnd_ctl(lnet_ni_t *ni, unsigned int cmd, void *arg);
359 int  mxlnd_send(lnet_ni_t *ni, void *private, lnet_msg_t *lntmsg);
360 int  mxlnd_recv(lnet_ni_t *ni, void *private, lnet_msg_t *lntmsg, int delayed,
361                 unsigned int niov, struct iovec *iov, lnet_kiov_t *kiov, 
362                 unsigned int offset, unsigned int mlen, unsigned int rlen);
363
364 /* in mxlnd.c */
365 extern void mxlnd_thread_stop(long id);
366 extern int  mxlnd_ctx_alloc(struct kmx_ctx **ctxp, enum kmx_req_type type);
367 extern void mxlnd_ctx_free(struct kmx_ctx *ctx);
368 extern void mxlnd_ctx_init(struct kmx_ctx *ctx);
369 extern lnet_nid_t mxlnd_nic_id2nid(lnet_ni_t *ni, u64 nic_id);
370 extern u64 mxlnd_nid2nic_id(lnet_nid_t nid);
371
372 /* in mxlnd_cb.c */
373 void mxlnd_eager_recv(void *context, uint64_t match_value, uint32_t length);
374 extern mx_unexp_handler_action_t mxlnd_unexpected_recv(void *context,
375                 mx_endpoint_addr_t source, uint64_t match_value, uint32_t length, 
376                 void *data_if_available);
377 extern void mxlnd_peer_free(struct kmx_peer *peer);
378 extern void mxlnd_conn_free(struct kmx_conn *conn);
379 extern void mxlnd_sleep(unsigned long timeout);
380 extern int  mxlnd_tx_queued(void *arg);
381 extern void mxlnd_handle_rx_completion(struct kmx_ctx *rx);
382 extern int  mxlnd_check_sends(struct kmx_peer *peer);
383 extern int  mxlnd_tx_peer_queued(void *arg);
384 extern int  mxlnd_request_waitd(void *arg);
385 extern int  mxlnd_unex_recvd(void *arg);
386 extern int  mxlnd_timeoutd(void *arg);
387 extern int  mxlnd_connd(void *arg);
388
389 #define mxlnd_peer_addref(peer)                                 \
390 do {                                                            \
391         LASSERT(atomic_read(&(peer)->mxp_refcount) > 0);        \
392         atomic_inc(&(peer)->mxp_refcount);                      \
393 } while (0)
394
395
396 #define mxlnd_peer_decref(peer)                                 \
397 do {                                                            \
398         LASSERT(atomic_read(&(peer)->mxp_refcount) > 0);        \
399         if (atomic_dec_and_test(&(peer)->mxp_refcount))         \
400                 mxlnd_peer_free(peer);                          \
401 } while (0)
402
403 #define mxlnd_conn_addref(conn)                                 \
404 do {                                                            \
405         LASSERT(atomic_read(&(conn)->mxk_refcount) > 0);        \
406         atomic_inc(&(conn)->mxk_refcount);                      \
407 } while (0)
408
409
410 #define mxlnd_conn_decref(conn)                                 \
411 do {                                                            \
412         LASSERT(atomic_read(&(conn)->mxk_refcount) > 0);        \
413         if (atomic_dec_and_test(&(conn)->mxk_refcount))         \
414                 mxlnd_conn_free(conn);                          \
415 } while (0)