lustre/portals/knals/gmnal/gmnal.h

   1 /* -*- mode: c; c-basic-offset: 8; indent-tabs-mode: nil; -*-
   2  * vim:expandtab:shiftwidth=8:tabstop=8:
   3  *
   4  *  Copyright (c) 2003 Los Alamos National Laboratory (LANL)
   5  *
   6  *   This file is part of Lustre, http://www.lustre.org/
   7  *
   8  *   Lustre is free software; you can redistribute it and/or
   9  *   modify it under the terms of version 2 of the GNU General Public
  10  *   License as published by the Free Software Foundation.
  11  *
  12  *   Lustre is distributed in the hope that it will be useful,
  13  *   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14  *   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  15  *   GNU General Public License for more details.
  16  *
  17  *   You should have received a copy of the GNU General Public License
  18  *   along with Lustre; if not, write to the Free Software
  19  *   Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
  20  */
  21
  22
  23 /*
  24  *      Portals GM kernel NAL header file
  25  *      This file makes all declaration and prototypes
  26  *      for the API side and CB side of the NAL
  27  */
  28 #ifndef __INCLUDE_GMNAL_H__
  29 #define __INCLUDE_GMNAL_H__
  30
  31 #ifndef EXPORT_SYMTAB
  32 # define EXPORT_SYMTAB
  33 #endif
  34
  35 #include "linux/config.h"
  36 #include "linux/module.h"
  37 #include "linux/tty.h"
  38 #include "linux/kernel.h"
  39 #include "linux/mm.h"
  40 #include "linux/string.h"
  41 #include "linux/stat.h"
  42 #include "linux/errno.h"
  43 #include "linux/locks.h"
  44 #include "linux/unistd.h"
  45 #include "linux/init.h"
  46 #include "linux/sem.h"
  47 #include "linux/vmalloc.h"
  48 #include "linux/sysctl.h"
  49
  50 #define DEBUG_SUBSYSTEM S_GMNAL
  51
  52 #include "portals/nal.h"
  53 #include "portals/api.h"
  54 #include "portals/errno.h"
  55 #include "linux/kp30.h"
  56 #include "portals/p30.h"
  57
  58 #include "portals/lib-nal.h"
  59 #include "portals/lib-p30.h"
  60
  61 #define GM_STRONG_TYPES 1
  62 #include "gm.h"
  63 #include "gm_internal.h"
  64
  65
  66
  67 /*
  68  *      Defines for the API NAL
  69  */
  70
  71 /*
  72  *      Small message size is configurable
  73  *      insmod can set small_msg_size
  74  *      which is used to populate nal_data.small_msg_size
  75  */
  76 #define GMNAL_SMALL_MESSAGE             1078
  77 #define GMNAL_LARGE_MESSAGE_INIT        1079
  78 #define GMNAL_LARGE_MESSAGE_ACK 1080
  79 #define GMNAL_LARGE_MESSAGE_FINI        1081
  80
  81 extern  int gmnal_small_msg_size;
  82 extern  int num_rx_threads;
  83 extern  int num_stxds;
  84 extern  int gm_port;
  85 #define GMNAL_SMALL_MSG_SIZE(a)         a->small_msg_size
  86 #define GMNAL_IS_SMALL_MESSAGE(n,a,b,c) gmnal_is_small_msg(n, a, b, c)
  87 #define GMNAL_MAGIC                             0x1234abcd
  88 /*
  89  *      The gm_port to use for gmnal
  90  */
  91 #define GMNAL_GM_PORT   gm_port
  92
  93
  94 /*
  95  *      Small Transmit Descriptor
  96  *      A structre to keep track of a small transmit operation
  97  *      This structure has a one-to-one relationship with a small
  98  *      transmit buffer (both create by gmnal_stxd_alloc).
  99  *      There are two free list of stxd. One for use by clients of the NAL
 100  *      and the other by the NAL rxthreads when doing sends.
 101  *      This helps prevent deadlock caused by stxd starvation.
 102  */
 103 typedef struct _gmnal_stxd_t {
 104         void                    *buffer;
 105         int                     buffer_size;
 106         gm_size_t               gm_size;
 107         int                     msg_size;
 108         int                     gm_target_node;
 109         int                     gm_priority;
 110         int                     type;
 111         struct _gmnal_data_t    *nal_data;
 112         lib_msg_t               *cookie;
 113         int                     niov;
 114         struct iovec            iov[PTL_MD_MAX_IOV];
 115         struct _gmnal_stxd_t    *next;
 116         int                     rxt;
 117         int                     kniov;
 118         struct iovec            *iovec_dup;
 119 } gmnal_stxd_t;
 120
 121 /*
 122  *      keeps a transmit token for large transmit (gm_get)
 123  *      and a pointer to rxd that is used as context for large receive
 124  */
 125 typedef struct _gmnal_ltxd_t {
 126         struct _gmnal_ltxd_t    *next;
 127         struct  _gmnal_srxd_t  *srxd;
 128 } gmnal_ltxd_t;
 129
 130
 131 /*
 132  *      as for gmnal_stxd_t
 133  *      a hash table in nal_data find srxds from
 134  *      the rx buffer address. hash table populated at init time
 135  */
 136 typedef struct _gmnal_srxd_t {
 137         void                    *buffer;
 138         int                     size;
 139         gm_size_t               gmsize;
 140         unsigned int            gm_source_node;
 141         gmnal_stxd_t            *source_stxd;
 142         int                     type;
 143         int                     nsiov;
 144         int                     nriov;
 145         struct iovec            *riov;
 146         int                     ncallbacks;
 147         spinlock_t              callback_lock;
 148         int                     callback_status;
 149         lib_msg_t               *cookie;
 150         struct _gmnal_srxd_t    *next;
 151         struct _gmnal_data_t    *nal_data;
 152 } gmnal_srxd_t;
 153
 154 /*
 155  *      Header which lmgnal puts at the start of each message
 156  */
 157 typedef struct  _gmnal_msghdr {
 158         int             magic;
 159         int             type;
 160         unsigned int    sender_node_id;
 161         gmnal_stxd_t    *stxd;
 162         int             niov;
 163         } gmnal_msghdr_t;
 164 #define GMNAL_MSGHDR_SIZE       sizeof(gmnal_msghdr_t)
 165
 166 /*
 167  *      the caretaker thread (ct_thread) gets receive events
 168  *      (and other events) from the myrinet device via the GM2 API.
 169  *      caretaker thread populates one work entry for each receive event,
 170  *      puts it on a Q in nal_data and wakes a receive thread to
 171  *      process the receive.
 172  *      Processing a portals receive can involve a transmit operation.
 173  *      Because of this the caretaker thread cannot process receives
 174  *      as it may get deadlocked when supply of transmit descriptors
 175  *      is exhausted (as caretaker thread is responsible for replacing
 176  *      transmit descriptors on the free list)
 177  */
 178 typedef struct _gmnal_rxtwe {
 179         void                    *buffer;
 180         unsigned                snode;
 181         unsigned                sport;
 182         unsigned                type;
 183         unsigned                length;
 184         struct _gmnal_rxtwe     *next;
 185 } gmnal_rxtwe_t;
 186
 187 /*
 188  *      1 receive thread started on each CPU
 189  */
 190 #define NRXTHREADS 10 /* max number of receiver threads */
 191
 192 typedef struct _gmnal_data_t {
 193         spinlock_t      stxd_lock;
 194         struct semaphore stxd_token;
 195         gmnal_stxd_t    *stxd;
 196         spinlock_t      rxt_stxd_lock;
 197         struct semaphore rxt_stxd_token;
 198         gmnal_stxd_t    *rxt_stxd;
 199         spinlock_t      ltxd_lock;
 200         struct semaphore ltxd_token;
 201         gmnal_ltxd_t    *ltxd;
 202         spinlock_t      srxd_lock;
 203         struct semaphore srxd_token;
 204         gmnal_srxd_t    *srxd;
 205         struct gm_hash  *srxd_hash;
 206         nal_t           *nal;
 207         lib_nal_t       *libnal;
 208         struct gm_port  *gm_port;
 209         unsigned int    gm_local_nid;
 210         unsigned int    gm_global_nid;
 211         spinlock_t      gm_lock;
 212         long            rxthread_pid[NRXTHREADS];
 213         int             rxthread_stop_flag;
 214         spinlock_t      rxthread_flag_lock;
 215         long            rxthread_flag;
 216         long            ctthread_pid;
 217         int             ctthread_flag;
 218         gm_alarm_t      ctthread_alarm;
 219         int             small_msg_size;
 220         int             small_msg_gmsize;
 221         gmnal_rxtwe_t   *rxtwe_head;
 222         gmnal_rxtwe_t   *rxtwe_tail;
 223         spinlock_t      rxtwe_lock;
 224         struct  semaphore rxtwe_wait;
 225         struct ctl_table_header *sysctl;
 226 } gmnal_data_t;
 227
 228 /*
 229  *      Flags to start/stop and check status of threads
 230  *      each rxthread sets 1 bit (any bit) of the flag on startup
 231  *      and clears 1 bit when exiting
 232  */
 233 #define GMNAL_THREAD_RESET      0
 234 #define GMNAL_THREAD_STOP       666
 235 #define GMNAL_CTTHREAD_STARTED  333
 236 #define GMNAL_RXTHREADS_STARTED ( (1<<num_rx_threads)-1)
 237
 238
 239 extern gmnal_data_t     *global_nal_data;
 240
 241 /*
 242  * for ioctl get pid
 243  */
 244 #define GMNAL_IOC_GET_GNID 1
 245
 246 /*
 247  *      Return codes
 248  */
 249 #define GMNAL_STATUS_OK 0
 250 #define GMNAL_STATUS_FAIL       1
 251 #define GMNAL_STATUS_NOMEM      2
 252
 253
 254 /*
 255  *      FUNCTION PROTOTYPES
 256  */
 257
 258 /*
 259  *      Locking macros
 260  */
 261
 262 /*
 263  *      For the Small tx and rx descriptor lists
 264  */
 265 #define GMNAL_TXD_LOCK_INIT(a)          spin_lock_init(&a->stxd_lock);
 266 #define GMNAL_TXD_LOCK(a)               spin_lock(&a->stxd_lock);
 267 #define GMNAL_TXD_UNLOCK(a)             spin_unlock(&a->stxd_lock);
 268 #define GMNAL_TXD_TOKEN_INIT(a, n)      sema_init(&a->stxd_token, n);
 269 #define GMNAL_TXD_GETTOKEN(a)           down(&a->stxd_token);
 270 #define GMNAL_TXD_TRYGETTOKEN(a)        down_trylock(&a->stxd_token)
 271 #define GMNAL_TXD_RETURNTOKEN(a)        up(&a->stxd_token);
 272
 273 #define GMNAL_RXT_TXD_LOCK_INIT(a)      spin_lock_init(&a->rxt_stxd_lock);
 274 #define GMNAL_RXT_TXD_LOCK(a)           spin_lock(&a->rxt_stxd_lock);
 275 #define GMNAL_RXT_TXD_UNLOCK(a)         spin_unlock(&a->rxt_stxd_lock);
 276 #define GMNAL_RXT_TXD_TOKEN_INIT(a, n)  sema_init(&a->rxt_stxd_token, n);
 277 #define GMNAL_RXT_TXD_GETTOKEN(a)       down(&a->rxt_stxd_token);
 278 #define GMNAL_RXT_TXD_TRYGETTOKEN(a)    down_trylock(&a->rxt_stxd_token)
 279 #define GMNAL_RXT_TXD_RETURNTOKEN(a)    up(&a->rxt_stxd_token);
 280
 281 #define GMNAL_LTXD_LOCK_INIT(a)         spin_lock_init(&a->ltxd_lock);
 282 #define GMNAL_LTXD_LOCK(a)              spin_lock(&a->ltxd_lock);
 283 #define GMNAL_LTXD_UNLOCK(a)            spin_unlock(&a->ltxd_lock);
 284 #define GMNAL_LTXD_TOKEN_INIT(a, n)     sema_init(&a->ltxd_token, n);
 285 #define GMNAL_LTXD_GETTOKEN(a)          down(&a->ltxd_token);
 286 #define GMNAL_LTXD_TRYGETTOKEN(a)       down_trylock(&a->ltxd_token)
 287 #define GMNAL_LTXD_RETURNTOKEN(a)       up(&a->ltxd_token);
 288
 289 #define GMNAL_RXD_LOCK_INIT(a)          spin_lock_init(&a->srxd_lock);
 290 #define GMNAL_RXD_LOCK(a)               spin_lock(&a->srxd_lock);
 291 #define GMNAL_RXD_UNLOCK(a)             spin_unlock(&a->srxd_lock);
 292 #define GMNAL_RXD_TOKEN_INIT(a, n)      sema_init(&a->srxd_token, n);
 293 #define GMNAL_RXD_GETTOKEN(a)           down(&a->srxd_token);
 294 #define GMNAL_RXD_TRYGETTOKEN(a)        down_trylock(&a->srxd_token)
 295 #define GMNAL_RXD_RETURNTOKEN(a)        up(&a->srxd_token);
 296
 297 #define GMNAL_GM_LOCK_INIT(a)           spin_lock_init(&a->gm_lock);
 298 #define GMNAL_GM_LOCK(a)                spin_lock(&a->gm_lock);
 299 #define GMNAL_GM_UNLOCK(a)              spin_unlock(&a->gm_lock);
 300
 301
 302 /*
 303  *      Memory Allocator
 304  */
 305
 306 /*
 307  *      API NAL
 308  */
 309 int gmnal_api_startup(nal_t *, ptl_pid_t,
 310                       ptl_ni_limits_t *, ptl_ni_limits_t *);
 311
 312 int gmnal_api_forward(nal_t *, int, void *, size_t, void *, size_t);
 313
 314 void gmnal_api_shutdown(nal_t *);
 315
 316 int gmnal_api_validate(nal_t *, void *, size_t);
 317
 318 void gmnal_api_yield(nal_t *, unsigned long *, int);
 319
 320 void gmnal_api_lock(nal_t *, unsigned long *);
 321
 322 void gmnal_api_unlock(nal_t *, unsigned long *);
 323
 324
 325 #define GMNAL_INIT_NAL(a)       do {    \
 326                                 a->startup = gmnal_api_startup; \
 327                                 a->forward = gmnal_api_forward; \
 328                                 a->shutdown = gmnal_api_shutdown; \
 329                                 a->yield = gmnal_api_yield; \
 330                                 a->lock = gmnal_api_lock; \
 331                                 a->unlock = gmnal_api_unlock; \
 332                                 a->timeout = NULL; \
 333                                 a->nal_data = NULL; \
 334                                 } while (0)
 335
 336
 337 /*
 338  *      CB NAL
 339  */
 340
 341 int gmnal_cb_send(lib_nal_t *, void *, lib_msg_t *, ptl_hdr_t *,
 342         int, ptl_nid_t, ptl_pid_t, unsigned int, struct iovec *, size_t);
 343
 344 int gmnal_cb_send_pages(lib_nal_t *, void *, lib_msg_t *, ptl_hdr_t *,
 345         int, ptl_nid_t, ptl_pid_t, unsigned int, ptl_kiov_t *, size_t);
 346
 347 int gmnal_cb_recv(lib_nal_t *, void *, lib_msg_t *,
 348         unsigned int, struct iovec *, size_t, size_t);
 349
 350 int gmnal_cb_recv_pages(lib_nal_t *, void *, lib_msg_t *,
 351         unsigned int, ptl_kiov_t *, size_t, size_t);
 352
 353 int gmnal_cb_dist(lib_nal_t *, ptl_nid_t, unsigned long *);
 354
 355 int gmnal_init(void);
 356
 357 void  gmnal_fini(void);
 358
 359
 360
 361 #define GMNAL_INIT_NAL_CB(a)    do {    \
 362                                 a->libnal_send = gmnal_cb_send; \
 363                                 a->libnal_send_pages = gmnal_cb_send_pages; \
 364                                 a->libnal_recv = gmnal_cb_recv; \
 365                                 a->libnal_recv_pages = gmnal_cb_recv_pages; \
 366                                 a->libnal_map = NULL; \
 367                                 a->libnal_unmap = NULL; \
 368                                 a->libnal_dist = gmnal_cb_dist; \
 369                                 a->libnal_data = NULL; \
 370                                 } while (0)
 371
 372
 373 /*
 374  *      Small and Large Transmit and Receive Descriptor Functions
 375  */
 376 int             gmnal_alloc_txd(gmnal_data_t *);
 377 void            gmnal_free_txd(gmnal_data_t *);
 378 gmnal_stxd_t*   gmnal_get_stxd(gmnal_data_t *, int);
 379 void            gmnal_return_stxd(gmnal_data_t *, gmnal_stxd_t *);
 380 gmnal_ltxd_t*   gmnal_get_ltxd(gmnal_data_t *);
 381 void            gmnal_return_ltxd(gmnal_data_t *, gmnal_ltxd_t *);
 382
 383 int             gmnal_alloc_srxd(gmnal_data_t *);
 384 void            gmnal_free_srxd(gmnal_data_t *);
 385 gmnal_srxd_t*   gmnal_get_srxd(gmnal_data_t *, int);
 386 void            gmnal_return_srxd(gmnal_data_t *, gmnal_srxd_t *);
 387
 388 /*
 389  *      general utility functions
 390  */
 391 gmnal_srxd_t    *gmnal_rxbuffer_to_srxd(gmnal_data_t *, void*);
 392 void            gmnal_stop_rxthread(gmnal_data_t *);
 393 void            gmnal_stop_ctthread(gmnal_data_t *);
 394 void            gmnal_small_tx_callback(gm_port_t *, void *, gm_status_t);
 395 void            gmnal_drop_sends_callback(gm_port_t *, void *, gm_status_t);
 396 void            gmnal_resume_sending_callback(gm_port_t *, void *, gm_status_t);
 397 char            *gmnal_gm_error(gm_status_t);
 398 char            *gmnal_rxevent(gm_recv_event_t*);
 399 int             gmnal_is_small_msg(gmnal_data_t*, int, struct iovec*, int);
 400 void            gmnal_yield(int);
 401 int             gmnal_start_kernel_threads(gmnal_data_t *);
 402
 403
 404 /*
 405  *      Communication functions
 406  */
 407
 408 /*
 409  *      Receive threads
 410  */
 411 int             gmnal_ct_thread(void *); /* caretaker thread */
 412 int             gmnal_rx_thread(void *); /* receive thread */
 413 int             gmnal_pre_receive(gmnal_data_t*, gmnal_rxtwe_t*, int);
 414 int             gmnal_rx_bad(gmnal_data_t *, gmnal_rxtwe_t *, gmnal_srxd_t*);
 415 int             gmnal_rx_requeue_buffer(gmnal_data_t *, gmnal_srxd_t *);
 416 int             gmnal_add_rxtwe(gmnal_data_t *, gm_recv_t *);
 417 gmnal_rxtwe_t * gmnal_get_rxtwe(gmnal_data_t *);
 418 void            gmnal_remove_rxtwe(gmnal_data_t *);
 419
 420
 421 /*
 422  *      Small messages
 423  */
 424 int             gmnal_small_rx(lib_nal_t *, void *, lib_msg_t *, unsigned int,
 425                                 struct iovec *, size_t, size_t);
 426 int             gmnal_small_tx(lib_nal_t *, void *, lib_msg_t *, ptl_hdr_t *,
 427                                 int, ptl_nid_t, ptl_pid_t,
 428                                 unsigned int, struct iovec*, int);
 429 void            gmnal_small_tx_callback(gm_port_t *, void *, gm_status_t);
 430
 431
 432
 433 /*
 434  *      Large messages
 435  */
 436 int             gmnal_large_rx(lib_nal_t *, void *, lib_msg_t *, unsigned int,
 437                                 struct iovec *, size_t, size_t);
 438
 439 int             gmnal_large_tx(lib_nal_t *, void *, lib_msg_t *, ptl_hdr_t *,
 440                                 int, ptl_nid_t, ptl_pid_t, unsigned int,
 441                                 struct iovec*, int);
 442
 443 void            gmnal_large_tx_callback(gm_port_t *, void *, gm_status_t);
 444
 445 int             gmnal_remote_get(gmnal_srxd_t *, int, struct iovec*, int,
 446                                   struct iovec*);
 447
 448 void            gmnal_remote_get_callback(gm_port_t *, void *, gm_status_t);
 449
 450 int             gmnal_copyiov(int, gmnal_srxd_t *, int, struct iovec*, int,
 451                                struct iovec*);
 452
 453 void            gmnal_large_tx_ack(gmnal_data_t *, gmnal_srxd_t *);
 454 void            gmnal_large_tx_ack_callback(gm_port_t *, void *, gm_status_t);
 455 void            gmnal_large_tx_ack_received(gmnal_data_t *, gmnal_srxd_t *);
 456
 457 #endif /*__INCLUDE_GMNAL_H__*/