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