Whamcloud - gitweb
* Added ENOMEM detection and retry on socknal sends
[fs/lustre-release.git] / lnet / klnds / socklnd / socklnd.h
1 /* -*- mode: c; c-basic-offset: 8; indent-tabs-mode: nil; -*-
2  * vim:expandtab:shiftwidth=8:tabstop=8:
3  *
4  * Copyright (C) 2001, 2002 Cluster File Systems, Inc.
5  *   Author: Zach Brown <zab@zabbo.net>
6  *   Author: Peter J. Braam <braam@clusterfs.com>
7  *   Author: Phil Schwan <phil@clusterfs.com>
8  *   Author: Eric Barton <eric@bartonsoftware.com>
9  *
10  *   This file is part of Portals, http://www.sf.net/projects/lustre/
11  *
12  *   Portals is free software; you can redistribute it and/or
13  *   modify it under the terms of version 2 of the GNU General Public
14  *   License as published by the Free Software Foundation.
15  *
16  *   Portals is distributed in the hope that it will be useful,
17  *   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
18  *   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
19  *   GNU General Public License for more details.
20  *
21  *   You should have received a copy of the GNU General Public License
22  *   along with Portals; if not, write to the Free Software
23  *   Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
24  *
25  */
26
27 #define DEBUG_PORTAL_ALLOC
28 #ifndef EXPORT_SYMTAB
29 # define EXPORT_SYMTAB
30 #endif
31
32 #include <linux/config.h>
33 #include <linux/module.h>
34 #include <linux/kernel.h>
35 #include <linux/mm.h>
36 #include <linux/string.h>
37 #include <linux/stat.h>
38 #include <linux/errno.h>
39 #include <linux/smp_lock.h>
40 #include <linux/unistd.h>
41 #include <net/sock.h>
42 #include <net/tcp.h>
43 #include <linux/uio.h>
44
45 #include <asm/system.h>
46 #include <asm/uaccess.h>
47
48 #include <linux/fs.h>
49 #include <linux/file.h>
50 #include <linux/stat.h>
51 #include <linux/list.h>
52 #include <linux/kmod.h>
53 #include <linux/sysctl.h>
54 #include <asm/uaccess.h>
55 #include <asm/segment.h>
56 #include <asm/div64.h>
57
58 #define DEBUG_SUBSYSTEM S_SOCKNAL
59
60 #include <linux/kp30.h>
61 #include <portals/p30.h>
62 #include <portals/lib-p30.h>
63 #include <portals/socknal.h>
64
65 #if CONFIG_SMP
66 # define SOCKNAL_N_SCHED       num_online_cpus() /* # socknal schedulers */
67 #else
68 # define SOCKNAL_N_SCHED        1               /* # socknal schedulers */
69 #endif
70 #define SOCKNAL_N_AUTOCONNECTD  4               /* # socknal autoconnect daemons */
71
72 #define SOCKNAL_MIN_RECONNECT_INTERVAL  HZ      /* first failed connection retry... */
73 #define SOCKNAL_MAX_RECONNECT_INTERVAL  (60*HZ) /* ...exponentially increasing to this */
74
75 /* default vals for runtime tunables */
76 #define SOCKNAL_IO_TIMEOUT       50             /* default comms timeout (seconds) */
77 #define SOCKNAL_EAGER_ACK        0              /* default eager ack (boolean) */
78 #define SOCKNAL_TYPED_CONNS      1              /* unidirectional large, bidirectional small? */
79 #define SOCKNAL_ZC_MIN_FRAG     (2<<10)         /* default smallest zerocopy fragment */
80 #define SOCKNAL_MIN_BULK        (1<<10)         /* smallest "large" message */
81 #define SOCKNAL_USE_KEEPALIVES   0              /* use tcp/ip keepalive? */
82
83 #define SOCKNAL_PEER_HASH_SIZE   101            /* # peer lists */
84
85 #define SOCKNAL_SMALL_FWD_NMSGS 128             /* # small messages I can be forwarding at any time */
86 #define SOCKNAL_LARGE_FWD_NMSGS 64              /* # large messages I can be forwarding at any time */
87
88 #define SOCKNAL_SMALL_FWD_PAGES 1               /* # pages in a small message fwd buffer */
89
90 #define SOCKNAL_LARGE_FWD_PAGES (PAGE_ALIGN (sizeof (ptl_hdr_t) + PTL_MTU) >> PAGE_SHIFT)
91                                                 /* # pages in a large message fwd buffer */
92
93 #define SOCKNAL_RESCHED         100             /* # scheduler loops before reschedule */
94 #define SOCKNAL_ENOMEM_RETRY    1               /* jiffies between retries */
95
96 #define SOCKNAL_TX_LOW_WATER(sk) (((sk)->sk_sndbuf*8)/10)
97
98 #if (LINUX_VERSION_CODE < KERNEL_VERSION(2,5,72))
99 # define sk_data_ready  data_ready
100 # define sk_write_space write_space
101 # define sk_user_data   user_data
102 # define sk_prot        prot
103 # define sk_sndbuf      sndbuf
104 # define sk_socket      socket
105 #endif
106
107 #if (LINUX_VERSION_CODE < KERNEL_VERSION(2,6,0))
108 # define sk_wmem_queued wmem_queued
109 #endif
110
111 typedef struct                                  /* pool of forwarding buffers */
112 {
113         spinlock_t        fmp_lock;             /* serialise */
114         struct list_head  fmp_idle_fmbs;        /* free buffers */
115         struct list_head  fmp_blocked_conns;    /* connections waiting for a buffer */
116         int               fmp_nactive_fmbs;     /* # buffers in use */
117 } ksock_fmb_pool_t;
118
119
120 typedef struct                                  /* per scheduler state */
121 {
122         spinlock_t        kss_lock;             /* serialise */
123         struct list_head  kss_rx_conns;         /* conn waiting to be read */
124         struct list_head  kss_tx_conns;         /* conn waiting to be written */
125 #if SOCKNAL_ZC
126         struct list_head  kss_zctxdone_list;    /* completed ZC transmits */
127 #endif
128         wait_queue_head_t kss_waitq;            /* where scheduler sleeps */
129         int               kss_nconns;           /* # connections assigned to this scheduler */
130 } ksock_sched_t;
131
132 typedef struct {
133         int               ksni_valid:1;         /* been set yet? */
134         int               ksni_bound:1;         /* bound to a cpu yet? */
135         int               ksni_sched:6;         /* which scheduler (assumes < 64) */
136 } ksock_irqinfo_t;
137
138 typedef struct {
139         int               ksnd_init;            /* initialisation state */
140         int               ksnd_io_timeout;      /* "stuck" socket timeout (seconds) */
141         int               ksnd_eager_ack;       /* make TCP ack eagerly? */
142         int               ksnd_typed_conns;     /* drive sockets by type? */
143         int               ksnd_min_bulk;        /* smallest "large" message */
144 #if SOCKNAL_ZC
145         unsigned int      ksnd_zc_min_frag;     /* minimum zero copy frag size */
146 #endif
147         struct ctl_table_header *ksnd_sysctl;   /* sysctl interface */
148         __u64             ksnd_incarnation;     /* my epoch */
149         
150         rwlock_t          ksnd_global_lock;     /* stabilize peer/conn ops */
151         struct list_head *ksnd_peers;           /* hash table of all my known peers */
152         int               ksnd_peer_hash_size;  /* size of ksnd_peers */
153
154         nal_cb_t         *ksnd_nal_cb;
155         spinlock_t        ksnd_nal_cb_lock;     /* lib cli/sti lock */
156
157         atomic_t          ksnd_nthreads;        /* # live threads */
158         int               ksnd_shuttingdown;    /* tell threads to exit */
159         ksock_sched_t    *ksnd_schedulers;      /* scheduler state */
160
161         atomic_t          ksnd_npeers;          /* total # peers extant */
162         atomic_t          ksnd_nclosing_conns;  /* # closed conns extant */
163
164         kpr_router_t      ksnd_router;          /* THE router */
165
166         ksock_fmb_pool_t  ksnd_small_fmp;       /* small message forwarding buffers */
167         ksock_fmb_pool_t  ksnd_large_fmp;       /* large message forwarding buffers */
168
169         atomic_t          ksnd_nactive_ltxs;    /* #active ltxs */
170
171         struct list_head  ksnd_deathrow_conns;  /* conns to be closed */
172         struct list_head  ksnd_zombie_conns;    /* conns to be freed */
173         struct list_head  ksnd_enomem_conns;    /* conns to be retried */
174         wait_queue_head_t ksnd_reaper_waitq;    /* reaper sleeps here */
175         unsigned long     ksnd_reaper_waketime; /* when reaper will wake */
176         spinlock_t        ksnd_reaper_lock;     /* serialise */
177
178         int               ksnd_enomem_tx;       /* test ENOMEM sender */
179         int               ksnd_stall_tx;        /* test sluggish sender */
180         int               ksnd_stall_rx;        /* test sluggish receiver */
181
182         struct list_head  ksnd_autoconnectd_routes; /* routes waiting to be connected */
183         wait_queue_head_t ksnd_autoconnectd_waitq; /* autoconnectds sleep here */
184         spinlock_t        ksnd_autoconnectd_lock; /* serialise */
185
186         ksock_irqinfo_t   ksnd_irqinfo[NR_IRQS];/* irq->scheduler lookup */
187 } ksock_nal_data_t;
188
189 #define SOCKNAL_INIT_NOTHING    0
190 #define SOCKNAL_INIT_DATA       1
191 #define SOCKNAL_INIT_PTL        2
192 #define SOCKNAL_INIT_ALL        3
193
194 /* A packet just assembled for transmission is represented by 1 or more
195  * struct iovec fragments and 0 or more ptl_kiov_t fragments.  Forwarded
196  * messages, or messages from an MD with PTL_MD_KIOV _not_ set have 0
197  * ptl_kiov_t fragments.  Messages from an MD with PTL_MD_KIOV set, have 1
198  * struct iovec fragment (the header) and up to PTL_MD_MAX_IOV ptl_kiov_t
199  * fragments.
200  *
201  * On the receive side, initially 1 struct iovec fragment is posted for
202  * receive (the header).  Once the header has been received, if the message
203  * requires forwarding or will be received into mapped memory, up to
204  * PTL_MD_MAX_IOV struct iovec fragments describe the target memory.
205  * Otherwise up to PTL_MD_MAX_IOV ptl_kiov_t fragments are used.
206  */
207
208 struct ksock_conn;                              /* forward ref */
209 struct ksock_peer;                              /* forward ref */
210 struct ksock_route;                             /* forward ref */
211
212 typedef struct                                  /* transmit packet */
213 {
214         struct list_head        tx_list;        /* queue on conn for transmission etc */
215         char                    tx_isfwd;       /* forwarding / sourced here */
216         int                     tx_nob;         /* # packet bytes */
217         int                     tx_resid;       /* residual bytes */
218         int                     tx_niov;        /* # packet iovec frags */
219         struct iovec           *tx_iov;         /* packet iovec frags */
220         int                     tx_nkiov;       /* # packet page frags */
221         ptl_kiov_t             *tx_kiov;        /* packet page frags */
222         struct ksock_conn      *tx_conn;        /* owning conn */
223         ptl_hdr_t              *tx_hdr;         /* packet header (for debug only) */
224 #if SOCKNAL_ZC        
225         zccd_t                  tx_zccd;        /* zero copy callback descriptor */
226 #endif
227 } ksock_tx_t;
228
229 #define KSOCK_ZCCD_2_TX(ptr)    list_entry (ptr, ksock_tx_t, tx_zccd)
230 /* network zero copy callback descriptor embedded in ksock_tx_t */
231
232 typedef struct                                  /* locally transmitted packet */
233 {
234         ksock_tx_t              ltx_tx;         /* send info */
235         void                   *ltx_private;    /* lib_finalize() callback arg */
236         void                   *ltx_cookie;     /* lib_finalize() callback arg */
237         ptl_hdr_t               ltx_hdr;        /* buffer for packet header */
238         int                     ltx_desc_size;  /* bytes allocated for this desc */
239         struct iovec            ltx_iov[1];     /* iov for hdr + payload */
240         ptl_kiov_t              ltx_kiov[0];    /* kiov for payload */
241 } ksock_ltx_t;
242
243 #define KSOCK_TX_2_KPR_FWD_DESC(ptr)    list_entry ((kprfd_scratch_t *)ptr, kpr_fwd_desc_t, kprfd_scratch)
244 /* forwarded packets (router->socknal) embedded in kpr_fwd_desc_t::kprfd_scratch */
245
246 #define KSOCK_TX_2_KSOCK_LTX(ptr)       list_entry (ptr, ksock_ltx_t, ltx_tx)
247 /* local packets (lib->socknal) embedded in ksock_ltx_t::ltx_tx */
248
249 /* NB list_entry() is used here as convenient macro for calculating a
250  * pointer to a struct from the address of a member. */
251
252 typedef struct                                  /* Kernel portals Socket Forwarding message buffer */
253 {                                               /* (socknal->router) */
254         struct list_head        fmb_list;       /* queue idle */
255         kpr_fwd_desc_t          fmb_fwd;        /* router's descriptor */
256         int                     fmb_npages;     /* # pages allocated */
257         ksock_fmb_pool_t       *fmb_pool;       /* owning pool */
258         struct ksock_peer      *fmb_peer;       /* peer received from */
259         struct page            *fmb_pages[SOCKNAL_LARGE_FWD_PAGES];
260         struct iovec            fmb_iov[SOCKNAL_LARGE_FWD_PAGES];
261 } ksock_fmb_t;
262
263 /* space for the rx frag descriptors; we either read a single contiguous
264  * header, or PTL_MD_MAX_IOV frags of payload of either type. */
265 typedef union {
266         struct iovec    iov[PTL_MD_MAX_IOV];
267         ptl_kiov_t      kiov[PTL_MD_MAX_IOV];
268 } ksock_rxiovspace_t;
269
270 #define SOCKNAL_RX_HEADER       1               /* reading header */
271 #define SOCKNAL_RX_BODY         2               /* reading body (to deliver here) */
272 #define SOCKNAL_RX_BODY_FWD     3               /* reading body (to forward) */
273 #define SOCKNAL_RX_SLOP         4               /* skipping body */
274 #define SOCKNAL_RX_GET_FMB      5               /* scheduled for forwarding */
275 #define SOCKNAL_RX_FMB_SLEEP    6               /* blocked waiting for a fwd desc */
276
277 typedef struct ksock_conn
278
279         struct ksock_peer  *ksnc_peer;          /* owning peer */
280         struct ksock_route *ksnc_route;         /* owning route */
281         struct list_head    ksnc_list;          /* stash on peer's conn list */
282         struct socket      *ksnc_sock;          /* actual socket */
283         void               *ksnc_saved_data_ready; /* socket's original data_ready() callback */
284         void               *ksnc_saved_write_space; /* socket's original write_space() callback */
285         atomic_t            ksnc_refcount;      /* # users */
286         ksock_sched_t      *ksnc_scheduler;     /* who schedules this connection */
287         __u32               ksnc_ipaddr;        /* peer's IP */
288         int                 ksnc_port;          /* peer's port */
289         int                 ksnc_closing;       /* being shut down */
290         int                 ksnc_type;          /* type of connection */
291         __u64               ksnc_incarnation;   /* peer's incarnation */
292         
293         /* reader */
294         struct list_head    ksnc_rx_list;       /* where I enq waiting input or a forwarding descriptor */
295         unsigned long       ksnc_rx_deadline;   /* when (in jiffies) receive times out */
296         int                 ksnc_rx_started;    /* started receiving a message */
297         int                 ksnc_rx_ready;      /* data ready to read */
298         int                 ksnc_rx_scheduled;  /* being progressed */
299         int                 ksnc_rx_state;      /* what is being read */
300         int                 ksnc_rx_nob_left;   /* # bytes to next hdr/body  */
301         int                 ksnc_rx_nob_wanted; /* bytes actually wanted */
302         int                 ksnc_rx_niov;       /* # iovec frags */
303         struct iovec       *ksnc_rx_iov;        /* the iovec frags */
304         int                 ksnc_rx_nkiov;      /* # page frags */
305         ptl_kiov_t         *ksnc_rx_kiov;       /* the page frags */
306         ksock_rxiovspace_t  ksnc_rx_iov_space;  /* space for frag descriptors */
307         void               *ksnc_cookie;        /* rx lib_finalize passthru arg */
308         ptl_hdr_t           ksnc_hdr;           /* where I read headers into */
309
310         /* WRITER */
311         struct list_head    ksnc_tx_list;       /* where I enq waiting for output space */
312         struct list_head    ksnc_tx_queue;      /* packets waiting to be sent */
313         unsigned long       ksnc_tx_deadline;   /* when (in jiffies) tx times out */
314         atomic_t            ksnc_tx_nob;        /* # bytes queued */
315         int                 ksnc_tx_ready;      /* write space */
316         int                 ksnc_tx_scheduled;  /* being progressed */
317 } ksock_conn_t;
318
319 #define KSNR_TYPED_ROUTES   ((1 << SOCKNAL_CONN_CONTROL) |      \
320                              (1 << SOCKNAL_CONN_BULK_IN) |      \
321                              (1 << SOCKNAL_CONN_BULK_OUT))
322
323 typedef struct ksock_route
324 {
325         struct list_head    ksnr_list;          /* chain on peer route list */
326         struct list_head    ksnr_connect_list;  /* chain on autoconnect list */
327         struct ksock_peer  *ksnr_peer;          /* owning peer */
328         atomic_t            ksnr_refcount;      /* # users */
329         int                 ksnr_sharecount;    /* lconf usage counter */
330         unsigned long       ksnr_timeout;       /* when (in jiffies) reconnection can happen next */
331         unsigned int        ksnr_retry_interval; /* how long between retries */
332         __u32               ksnr_ipaddr;        /* an IP address for this peer */
333         int                 ksnr_port;          /* port to connect to */
334         int                 ksnr_buffer_size;   /* size of socket buffers */
335         unsigned int        ksnr_irq_affinity:1; /* set affinity? */
336         unsigned int        ksnr_nonagel:1;     /* disable nagle? */
337         unsigned int        ksnr_eager:1;       /* connect eagery? */
338         unsigned int        ksnr_connecting:4;  /* autoconnects in progress by type */
339         unsigned int        ksnr_connected:4;   /* connections established by type */
340         unsigned int        ksnr_deleted:1;     /* been removed from peer? */
341         int                 ksnr_conn_count;    /* # conns established by this route */
342 } ksock_route_t;
343
344 typedef struct ksock_peer
345 {
346         struct list_head    ksnp_list;          /* stash on global peer list */
347         ptl_nid_t           ksnp_nid;           /* who's on the other end(s) */
348         atomic_t            ksnp_refcount;      /* # users */
349         int                 ksnp_closing;       /* being closed */
350         int                 ksnp_error;         /* errno on closing last conn */
351         struct list_head    ksnp_conns;         /* all active connections */
352         struct list_head    ksnp_routes;        /* routes */
353         struct list_head    ksnp_tx_queue;      /* waiting packets */
354         unsigned long       ksnp_last_alive;    /* when (in jiffies) I was last alive */
355 } ksock_peer_t;
356
357
358 extern nal_cb_t         ksocknal_lib;
359 extern ksock_nal_data_t ksocknal_data;
360
361 static inline struct list_head *
362 ksocknal_nid2peerlist (ptl_nid_t nid) 
363 {
364         unsigned int hash = ((unsigned int)nid) % ksocknal_data.ksnd_peer_hash_size;
365         
366         return (&ksocknal_data.ksnd_peers [hash]);
367 }
368
369 static inline int
370 ksocknal_getconnsock (ksock_conn_t *conn) 
371 {
372         int   rc = -ESHUTDOWN;
373         
374         read_lock (&ksocknal_data.ksnd_global_lock);
375         if (!conn->ksnc_closing) {
376                 rc = 0;
377                 get_file (conn->ksnc_sock->file);
378         }
379         read_unlock (&ksocknal_data.ksnd_global_lock);
380
381         return (rc);
382 }
383
384 static inline void
385 ksocknal_putconnsock (ksock_conn_t *conn)
386 {
387         fput (conn->ksnc_sock->file);
388 }
389
390 extern void ksocknal_put_route (ksock_route_t *route);
391 extern void ksocknal_put_peer (ksock_peer_t *peer);
392 extern ksock_peer_t *ksocknal_find_peer_locked (ptl_nid_t nid);
393 extern ksock_peer_t *ksocknal_get_peer (ptl_nid_t nid);
394 extern int ksocknal_del_route (ptl_nid_t nid, __u32 ipaddr,
395                                int single, int keep_conn);
396 extern int ksocknal_create_conn (ksock_route_t *route,
397                                  struct socket *sock, int bind_irq, int type);
398 extern void ksocknal_close_conn_locked (ksock_conn_t *conn, int why);
399 extern void ksocknal_terminate_conn (ksock_conn_t *conn);
400 extern void ksocknal_destroy_conn (ksock_conn_t *conn);
401 extern void ksocknal_put_conn (ksock_conn_t *conn);
402 extern int ksocknal_close_stale_conns_locked (ksock_peer_t *peer, __u64 incarnation);
403 extern int ksocknal_close_conn_and_siblings (ksock_conn_t *conn, int why);
404 extern int ksocknal_close_matching_conns (ptl_nid_t nid, __u32 ipaddr);
405
406 extern void ksocknal_queue_tx_locked (ksock_tx_t *tx, ksock_conn_t *conn);
407 extern void ksocknal_tx_done (ksock_tx_t *tx, int asynch);
408 extern void ksocknal_fwd_packet (void *arg, kpr_fwd_desc_t *fwd);
409 extern void ksocknal_fmb_callback (void *arg, int error);
410 extern void ksocknal_notify (void *arg, ptl_nid_t gw_nid, int alive);
411 extern int ksocknal_thread_start (int (*fn)(void *arg), void *arg);
412 extern int ksocknal_new_packet (ksock_conn_t *conn, int skip);
413 extern int ksocknal_scheduler (void *arg);
414 extern void ksocknal_data_ready(struct sock *sk, int n);
415 extern void ksocknal_write_space(struct sock *sk);
416 extern int ksocknal_autoconnectd (void *arg);
417 extern int ksocknal_reaper (void *arg);
418 extern int ksocknal_setup_sock (struct socket *sock);
419 extern int ksocknal_hello (struct socket *sock, 
420                            ptl_nid_t *nid, int *type, __u64 *incarnation);