lnet/klnds/ralnd/ralnd.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  *
   7  *   This file is part of Lustre, http://www.lustre.org.
   8  *
   9  *   Lustre is free software; you can redistribute it and/or
  10  *   modify it under the terms of version 2 of the GNU General Public
  11  *   License as published by the Free Software Foundation.
  12  *
  13  *   Lustre is distributed in the hope that it will be useful,
  14  *   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  15  *   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  16  *   GNU General Public License for more details.
  17  *
  18  *   You should have received a copy of the GNU General Public License
  19  *   along with Lustre; if not, write to the Free Software
  20  *   Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
  21  *
  22  */
  23
  24 #ifndef EXPORT_SYMTAB
  25 # define EXPORT_SYMTAB
  26 #endif
  27
  28 #include <linux/config.h>
  29 #include <linux/module.h>
  30 #include <linux/kernel.h>
  31 #include <linux/mm.h>
  32 #include <linux/string.h>
  33 #include <linux/stat.h>
  34 #include <linux/errno.h>
  35 #include <linux/smp_lock.h>
  36 #include <linux/unistd.h>
  37 #include <linux/uio.h>
  38
  39 #include <asm/system.h>
  40 #include <asm/uaccess.h>
  41 #include <asm/io.h>
  42
  43 #include <linux/init.h>
  44 #include <linux/fs.h>
  45 #include <linux/file.h>
  46 #include <linux/stat.h>
  47 #include <linux/list.h>
  48 #include <linux/kmod.h>
  49 #include <linux/sysctl.h>
  50
  51 #include <net/sock.h>
  52
  53 #define DEBUG_SUBSYSTEM S_NAL
  54
  55 #include <linux/kp30.h>
  56 #include <portals/p30.h>
  57 #include <portals/lib-p30.h>
  58 #include <portals/nal.h>
  59
  60 #include <rapl.h>
  61
  62 #define RANAL_MAXDEVS       2                   /* max # devices RapidArray supports */
  63
  64 #define RANAL_N_CONND       4                   /* # connection daemons */
  65
  66 #define RANAL_MIN_RECONNECT_INTERVAL 1          /* first failed connection retry (seconds)... */
  67 #define RANAL_MAX_RECONNECT_INTERVAL 60         /* ...exponentially increasing to this */
  68
  69 #define RANAL_FMA_MAX_PREFIX      232           /* max size of FMA "Prefix" */
  70 #define RANAL_FMA_MAX_DATA        ((7<<10)-256) /* Max FMA MSG is 7K including prefix */
  71
  72 #define RANAL_PEER_HASH_SIZE  101               /* # peer lists */
  73 #define RANAL_CONN_HASH_SIZE  101               /* # conn lists */
  74
  75 #define RANAL_NTX             64                /* # tx descs */
  76 #define RANAL_NTX_NBLK        256               /* # reserved tx descs */
  77
  78 #define RANAL_FMA_CQ_SIZE     8192              /* # entries in receive CQ
  79                                                  * (overflow is a performance hit) */
  80
  81 #define RANAL_RESCHED         100               /* # scheduler loops before reschedule */
  82
  83 #define RANAL_MIN_TIMEOUT     5                 /* minimum timeout interval (seconds) */
  84 #define RANAL_TIMEOUT2KEEPALIVE(t) (((t)+1)/2)  /* timeout -> keepalive interval */
  85
  86 /* default vals for runtime tunables */
  87 #define RANAL_TIMEOUT           30              /* comms timeout (seconds) */
  88 #define RANAL_LISTENER_TIMEOUT   5              /* listener timeout (seconds) */
  89 #define RANAL_MAX_IMMEDIATE    (2<<10)          /* immediate payload breakpoint */
  90
  91 typedef struct
  92 {
  93         int               kra_timeout;          /* comms timeout (seconds) */
  94         int               kra_listener_timeout; /* max time the listener can block */
  95         int               kra_backlog;          /* listener's backlog */
  96         int               kra_port;             /* listener's TCP/IP port */
  97         int               kra_max_immediate;    /* immediate payload breakpoint */
  98
  99         struct ctl_table_header *kra_sysctl;    /* sysctl interface */
 100 } kra_tunables_t;
 101
 102 typedef struct
 103 {
 104         RAP_PVOID               rad_handle;     /* device handle */
 105         RAP_PVOID               rad_fma_cqh;    /* FMA completion queue handle */
 106         RAP_PVOID               rad_rdma_cqh;   /* rdma completion queue handle */
 107         int                     rad_id;         /* device id */
 108         int                     rad_idx;        /* index in kra_devices */
 109         int                     rad_ready;      /* set by device callback */
 110         struct list_head        rad_connq;      /* connections requiring attention */
 111         struct list_head        rad_zombies;    /* connections to free */
 112         wait_queue_head_t       rad_waitq;      /* scheduler waits here */
 113         spinlock_t              rad_lock;       /* serialise */
 114         void                   *rad_scheduler;  /* scheduling thread */
 115 } kra_device_t;
 116
 117 typedef struct
 118 {
 119         int               kra_init;             /* initialisation state */
 120         int               kra_shutdown;         /* shut down? */
 121         atomic_t          kra_nthreads;         /* # live threads */
 122
 123         struct semaphore  kra_nid_mutex;        /* serialise NID/listener ops */
 124         struct semaphore  kra_listener_signal;  /* block for listener startup/shutdown */
 125         struct socket    *kra_listener_sock;    /* listener's socket */
 126         int               kra_listener_shutdown; /* ask listener to close */
 127
 128         kra_device_t      kra_devices[RANAL_MAXDEVS]; /* device/ptag/cq etc */
 129         int               kra_ndevs;            /* # devices */
 130
 131         rwlock_t          kra_global_lock;      /* stabilize peer/conn ops */
 132
 133         struct list_head *kra_peers;            /* hash table of all my known peers */
 134         int               kra_peer_hash_size;   /* size of kra_peers */
 135         atomic_t          kra_npeers;           /* # peers extant */
 136
 137         struct list_head *kra_conns;            /* conns hashed by cqid */
 138         int               kra_conn_hash_size;   /* size of kra_conns */
 139         __u64             kra_peerstamp;        /* when I started up */
 140         __u64             kra_connstamp;        /* conn stamp generator */
 141         int               kra_next_cqid;        /* cqid generator */
 142         atomic_t          kra_nconns;           /* # connections extant */
 143
 144         long              kra_new_min_timeout;  /* minimum timeout on any new conn */
 145         wait_queue_head_t kra_reaper_waitq;     /* reaper sleeps here */
 146         spinlock_t        kra_reaper_lock;      /* serialise */
 147
 148         struct list_head  kra_connd_peers;      /* peers waiting for a connection */
 149         struct list_head  kra_connd_acceptq;    /* accepted sockets to handshake */
 150         wait_queue_head_t kra_connd_waitq;      /* connection daemons sleep here */
 151         spinlock_t        kra_connd_lock;       /* serialise */
 152
 153         struct list_head  kra_idle_txs;         /* idle tx descriptors */
 154         struct list_head  kra_idle_nblk_txs;    /* idle reserved tx descriptors */
 155         __u64             kra_next_tx_cookie;   /* RDMA completion cookie */
 156         wait_queue_head_t kra_idle_tx_waitq;    /* block here for tx descriptor */
 157         spinlock_t        kra_tx_lock;          /* serialise */
 158 } kra_data_t;
 159
 160 #define RANAL_INIT_NOTHING         0
 161 #define RANAL_INIT_DATA            1
 162 #define RANAL_INIT_LIB             2
 163 #define RANAL_INIT_ALL             3
 164
 165 typedef struct kra_acceptsock                   /* accepted socket queued for connd */
 166 {
 167         struct list_head     ras_list;          /* queue for attention */
 168         struct socket       *ras_sock;          /* the accepted socket */
 169 } kra_acceptsock_t;
 170
 171 /************************************************************************
 172  * Wire message structs.  These are sent in sender's byte order
 173  * (i.e. receiver checks magic and flips if required).
 174  */
 175
 176 typedef struct kra_connreq                      /* connection request/response */
 177 {                                               /* (sent via socket) */
 178         __u32             racr_magic;           /* I'm an ranal connreq */
 179         __u16             racr_version;         /* this is my version number */
 180         __u16             racr_devid;           /* sender's device ID */
 181         __u64             racr_srcnid;          /* sender's NID */
 182         __u64             racr_dstnid;          /* who sender expects to listen */
 183         __u64             racr_peerstamp;       /* sender's instance stamp */
 184         __u64             racr_connstamp;       /* sender's connection stamp */
 185         __u32             racr_timeout;         /* sender's timeout */
 186         RAP_RI_PARAMETERS racr_riparams;        /* sender's endpoint info */
 187 } kra_connreq_t;
 188
 189 typedef struct
 190 {
 191         RAP_MEM_KEY       rard_key;
 192         RAP_PVOID64       rard_addr;
 193         RAP_UINT32        rard_nob;
 194 } kra_rdma_desc_t;
 195
 196 typedef struct
 197 {
 198         ptl_hdr_t         raim_hdr;             /* portals header */
 199         /* Portals payload is in FMA "Message Data" */
 200 } kra_immediate_msg_t;
 201
 202 typedef struct
 203 {
 204         ptl_hdr_t         raprm_hdr;            /* portals header */
 205         __u64             raprm_cookie;         /* opaque completion cookie */
 206 } kra_putreq_msg_t;
 207
 208 typedef struct
 209 {
 210         __u64             rapam_src_cookie;     /* reflected completion cookie */
 211         __u64             rapam_dst_cookie;     /* opaque completion cookie */
 212         kra_rdma_desc_t   rapam_desc;           /* sender's sink buffer */
 213 } kra_putack_msg_t;
 214
 215 typedef struct
 216 {
 217         ptl_hdr_t         ragm_hdr;             /* portals header */
 218         __u64             ragm_cookie;          /* opaque completion cookie */
 219         kra_rdma_desc_t   ragm_desc;            /* sender's sink buffer */
 220 } kra_get_msg_t;
 221
 222 typedef struct
 223 {
 224         __u64             racm_cookie;          /* reflected completion cookie */
 225 } kra_completion_msg_t;
 226
 227 typedef struct                                  /* NB must fit in FMA "Prefix" */
 228 {
 229         __u32             ram_magic;            /* I'm an ranal message */
 230         __u16             ram_version;          /* this is my version number */
 231         __u16             ram_type;             /* msg type */
 232         __u64             ram_srcnid;           /* sender's NID */
 233         __u64             ram_connstamp;        /* sender's connection stamp */
 234         union {
 235                 kra_immediate_msg_t   immediate;
 236                 kra_putreq_msg_t      putreq;
 237                 kra_putack_msg_t      putack;
 238                 kra_get_msg_t         get;
 239                 kra_completion_msg_t  completion;
 240         }                    ram_u;
 241         __u32             ram_seq;              /* incrementing sequence number */
 242 } kra_msg_t;
 243
 244 #define RANAL_MSG_MAGIC       0x0be91b92        /* unique magic */
 245 #define RANAL_MSG_VERSION              1        /* current protocol version */
 246
 247 #define RANAL_MSG_FENCE             0x80        /* fence RDMA */
 248
 249 #define RANAL_MSG_NONE              0x00        /* illegal message */
 250 #define RANAL_MSG_NOOP              0x01        /* empty ram_u (keepalive) */
 251 #define RANAL_MSG_IMMEDIATE         0x02        /* ram_u.immediate */
 252 #define RANAL_MSG_PUT_REQ           0x03        /* ram_u.putreq (src->sink) */
 253 #define RANAL_MSG_PUT_NAK           0x04        /* ram_u.completion (no PUT match: sink->src) */
 254 #define RANAL_MSG_PUT_ACK           0x05        /* ram_u.putack (PUT matched: sink->src) */
 255 #define RANAL_MSG_PUT_DONE          0x86        /* ram_u.completion (src->sink) */
 256 #define RANAL_MSG_GET_REQ           0x07        /* ram_u.get (sink->src) */
 257 #define RANAL_MSG_GET_NAK           0x08        /* ram_u.completion (no GET match: src->sink) */
 258 #define RANAL_MSG_GET_DONE          0x89        /* ram_u.completion (src->sink) */
 259 #define RANAL_MSG_CLOSE             0x8a        /* empty ram_u */
 260
 261 /***********************************************************************/
 262
 263 typedef struct kra_tx                           /* message descriptor */
 264 {
 265         struct list_head          tx_list;      /* queue on idle_txs/rac_sendq/rac_waitq */
 266         struct kra_conn          *tx_conn;      /* owning conn */
 267         lib_msg_t                *tx_libmsg[2]; /* lib msgs to finalize on completion */
 268         unsigned long             tx_qtime;     /* when tx started to wait for something */
 269         int                       tx_isnblk;    /* I'm reserved for non-blocking sends */
 270         int                       tx_nob;       /* # bytes of payload */
 271         int                       tx_buftype;   /* payload buffer type */
 272         void                     *tx_buffer;    /* source/sink buffer */
 273         int                       tx_phys_offset; /* first page offset (if phys) */
 274         int                       tx_phys_npages; /* # physical pages */
 275         RAP_PHYS_REGION          *tx_phys;      /* page descriptors */
 276         RAP_MEM_KEY               tx_map_key;   /* mapping key */
 277         RAP_RDMA_DESCRIPTOR       tx_rdma_desc; /* rdma descriptor */
 278         __u64                     tx_cookie;    /* identify this tx to peer */
 279         kra_msg_t                 tx_msg;       /* FMA message buffer */
 280 } kra_tx_t;
 281
 282 #define RANAL_BUF_NONE           0              /* buffer type not set */
 283 #define RANAL_BUF_IMMEDIATE      1              /* immediate data */
 284 #define RANAL_BUF_PHYS_UNMAPPED  2              /* physical: not mapped yet */
 285 #define RANAL_BUF_PHYS_MAPPED    3              /* physical: mapped already */
 286 #define RANAL_BUF_VIRT_UNMAPPED  4              /* virtual: not mapped yet */
 287 #define RANAL_BUF_VIRT_MAPPED    5              /* virtual: mapped already */
 288
 289 #define RANAL_TX_IDLE            0x00           /* on freelist */
 290 #define RANAL_TX_SIMPLE          0x10           /* about to send a simple message */
 291 #define RANAL_TX_PUTI_REQ        0x20           /* PUT initiator about to send PUT_REQ */
 292 #define RANAL_TX_PUTI_WAIT_ACK   0x21           /* PUT initiator waiting for PUT_ACK */
 293 #define RANAL_TX_PUTI_RDMA       0x22           /* PUT initiator waiting for RDMA to complete */
 294 #define RANAL_TX_PUTI_DONE       0x23           /* PUT initiator about to send PUT_DONE */
 295 #define RANAL_TX_PUTT_NAK        0x30           /* PUT target about to send PUT_NAK */
 296 #define RANAL_TX_PUTT_ACK        0x30           /* PUT target about to send PUT_ACK */
 297 #define RANAL_TX_PUTT_WAIT_DONE  0x31           /* PUT target waiting for PUT_DONE */
 298 #define RANAL_TX_GETI_REQ        0x40           /* GET initiator about to send GET_REQ */
 299 #define RANAL_TX_GETI_WAIT_DONE  0x41           /* GET initiator waiting for GET_DONE */
 300 #define RANAL_TX_GETT_NAK        0x50           /* GET target about to send PUT_NAK */
 301 #define RANAL_TX_GETT_RDMA       0x51           /* GET target waiting for RDMA to complete */
 302 #define RANAL_TX_GETT_DONE       0x52           /* GET target about to send GET_DONE */
 303
 304 typedef struct kra_conn
 305 {
 306         struct kra_peer    *rac_peer;           /* owning peer */
 307         struct list_head    rac_list;           /* stash on peer's conn list */
 308         struct list_head    rac_hashlist;       /* stash in connection hash table */
 309         struct list_head    rac_schedlist;      /* schedule (on rad_connq) for attention */
 310         struct list_head    rac_fmaq;           /* txs queued for FMA */
 311         struct list_head    rac_rdmaq;          /* txs awaiting RDMA completion */
 312         struct list_head    rac_replyq;         /* txs awaiting replies */
 313         __u64               rac_peerstamp;      /* peer's unique stamp */
 314         __u64               rac_peer_connstamp; /* peer's unique connection stamp */
 315         __u64               rac_my_connstamp;   /* my unique connection stamp */
 316         unsigned long       rac_last_tx;        /* when I last sent an FMA message */
 317         unsigned long       rac_last_rx;        /* when I last received an FMA messages */
 318         long                rac_keepalive;      /* keepalive interval */
 319         long                rac_timeout;        /* infer peer death on (last_rx + timout > now) */
 320         __u32               rac_cqid;           /* my completion callback id (non-unique) */
 321         __u32               rac_tx_seq;         /* tx msg sequence number */
 322         __u32               rac_rx_seq;         /* rx msg sequence number */
 323         atomic_t            rac_refcount;       /* # users */
 324         unsigned int        rac_close_sent;     /* I've sent CLOSE */
 325         unsigned int        rac_close_recvd;    /* I've received CLOSE */
 326         unsigned int        rac_state;          /* connection state */
 327         unsigned int        rac_scheduled;      /* being attented to */
 328         spinlock_t          rac_lock;           /* serialise */
 329         kra_device_t       *rac_device;         /* which device */
 330         RAP_PVOID           rac_rihandle;       /* RA endpoint */
 331         kra_msg_t          *rac_rxmsg;          /* incoming message (FMA prefix) */
 332         kra_msg_t           rac_msg;            /* keepalive/CLOSE message buffer */
 333 } kra_conn_t;
 334
 335 #define RANAL_CONN_ESTABLISHED     0
 336 #define RANAL_CONN_CLOSING         1
 337 #define RANAL_CONN_CLOSED          2
 338
 339 typedef struct kra_peer
 340 {
 341         struct list_head    rap_list;           /* stash on global peer list */
 342         struct list_head    rap_connd_list;     /* schedule on kra_connd_peers */
 343         struct list_head    rap_conns;          /* all active connections */
 344         struct list_head    rap_tx_queue;       /* msgs waiting for a conn */
 345         ptl_nid_t           rap_nid;            /* who's on the other end(s) */
 346         __u32               rap_ip;             /* IP address of peer */
 347         int                 rap_port;           /* port on which peer listens */
 348         atomic_t            rap_refcount;       /* # users */
 349         int                 rap_persistence;    /* "known" peer refs */
 350         int                 rap_connecting;     /* connection forming */
 351         unsigned long       rap_reconnect_time; /* CURRENT_TIME when reconnect OK */
 352         unsigned long       rap_reconnect_interval; /* exponential backoff */
 353 } kra_peer_t;
 354
 355 #if (LINUX_VERSION_CODE < KERNEL_VERSION(2,6,0))
 356 # define sk_allocation  allocation
 357 # define sk_data_ready  data_ready
 358 # define sk_write_space write_space
 359 # define sk_user_data   user_data
 360 # define sk_prot        prot
 361 # define sk_sndbuf      sndbuf
 362 # define sk_socket      socket
 363 # define sk_wmem_queued wmem_queued
 364 # define sk_err         err
 365 # define sk_sleep       sleep
 366 #endif
 367
 368 extern lib_nal_t       kranal_lib;
 369 extern kra_data_t      kranal_data;
 370 extern kra_tunables_t  kranal_tunables;
 371
 372 extern void kranal_destroy_peer(kra_peer_t *peer);
 373 extern void kranal_destroy_conn(kra_conn_t *conn);
 374
 375 static inline void
 376 kranal_peer_addref(kra_peer_t *peer)
 377 {
 378         CDEBUG(D_NET, "%p->"LPX64"\n", peer, peer->rap_nid);
 379         LASSERT(atomic_read(&peer->rap_refcount) > 0);
 380         atomic_inc(&peer->rap_refcount);
 381 }
 382
 383 static inline void
 384 kranal_peer_decref(kra_peer_t *peer)
 385 {
 386         CDEBUG(D_NET, "%p->"LPX64"\n", peer, peer->rap_nid);
 387         LASSERT(atomic_read(&peer->rap_refcount) > 0);
 388         if (atomic_dec_and_test(&peer->rap_refcount))
 389                 kranal_destroy_peer(peer);
 390 }
 391
 392 static inline struct list_head *
 393 kranal_nid2peerlist (ptl_nid_t nid)
 394 {
 395         unsigned int hash = ((unsigned int)nid) % kranal_data.kra_peer_hash_size;
 396
 397         return (&kranal_data.kra_peers[hash]);
 398 }
 399
 400 static inline int
 401 kranal_peer_active(kra_peer_t *peer)
 402 {
 403         /* Am I in the peer hash table? */
 404         return (!list_empty(&peer->rap_list));
 405 }
 406
 407 static inline void
 408 kranal_conn_addref(kra_conn_t *conn)
 409 {
 410         CDEBUG(D_NET, "%p->"LPX64"\n", conn, conn->rac_peer->rap_nid);
 411         LASSERT(atomic_read(&conn->rac_refcount) > 0);
 412         atomic_inc(&conn->rac_refcount);
 413 }
 414
 415 static inline void
 416 kranal_conn_decref(kra_conn_t *conn)
 417 {
 418         CDEBUG(D_NET, "%p->"LPX64"\n", conn, conn->rac_peer->rap_nid);
 419         LASSERT(atomic_read(&conn->rac_refcount) > 0);
 420         if (atomic_dec_and_test(&conn->rac_refcount))
 421                 kranal_destroy_conn(conn);
 422 }
 423
 424 static inline struct list_head *
 425 kranal_cqid2connlist (__u32 cqid)
 426 {
 427         unsigned int hash = cqid % kranal_data.kra_conn_hash_size;
 428
 429         return (&kranal_data.kra_conns [hash]);
 430 }
 431
 432 static inline kra_conn_t *
 433 kranal_cqid2conn_locked (__u32 cqid)
 434 {
 435         struct list_head *conns = kranal_cqid2connlist(cqid);
 436         struct list_head *tmp;
 437         kra_conn_t       *conn;
 438
 439         list_for_each(tmp, conns) {
 440                 conn = list_entry(tmp, kra_conn_t, rac_hashlist);
 441
 442                 if (conn->rac_cqid == cqid)
 443                         return conn;
 444         }
 445
 446         return NULL;
 447 }
 448
 449 static inline int
 450 kranal_tx_mapped (kra_tx_t *tx)
 451 {
 452         return (tx->tx_buftype == RANAL_BUF_VIRT_MAPPED ||
 453                 tx->tx_buftype == RANAL_BUF_PHYS_MAPPED);
 454 }
 455
 456 #if CONFIG_X86
 457 static inline __u64
 458 kranal_page2phys (struct page *p)
 459 {
 460         __u64 page_number = p - mem_map;
 461
 462         return (page_number << PAGE_SHIFT);
 463 }
 464 #else
 465 # error "no page->phys"
 466 #endif
 467
 468 extern int kranal_listener_procint(ctl_table *table,
 469                                    int write, struct file *filp,
 470                                    void *buffer, size_t *lenp);
 471 extern void kranal_update_reaper_timeout(long timeout);
 472 extern void kranal_tx_done (kra_tx_t *tx, int completion);
 473 extern void kranal_unlink_peer_locked (kra_peer_t *peer);
 474 extern void kranal_schedule_conn(kra_conn_t *conn);
 475 extern kra_peer_t *kranal_create_peer (ptl_nid_t nid);
 476 extern kra_peer_t *kranal_find_peer_locked (ptl_nid_t nid);
 477 extern void kranal_post_fma (kra_conn_t *conn, kra_tx_t *tx);
 478 extern int kranal_del_peer (ptl_nid_t nid, int single_share);
 479 extern void kranal_device_callback(RAP_INT32 devid);
 480 extern int kranal_thread_start (int(*fn)(void *arg), void *arg);
 481 extern int kranal_connd (void *arg);
 482 extern int kranal_reaper (void *arg);
 483 extern int kranal_scheduler (void *arg);
 484 extern void kranal_close_conn_locked (kra_conn_t *conn, int error);
 485 extern void kranal_terminate_conn_locked (kra_conn_t *conn);
 486 extern void kranal_connect (kra_peer_t *peer);
 487 extern int kranal_conn_handshake (struct socket *sock, kra_peer_t *peer);