[NET]: Change memcmp(,,ETH_ALEN) to compare_ether_addr()
[linux-2.6] / net / sched / sch_tbf.c
1 /*
2  * net/sched/sch_tbf.c  Token Bucket Filter queue.
3  *
4  *              This program is free software; you can redistribute it and/or
5  *              modify it under the terms of the GNU General Public License
6  *              as published by the Free Software Foundation; either version
7  *              2 of the License, or (at your option) any later version.
8  *
9  * Authors:     Alexey Kuznetsov, <kuznet@ms2.inr.ac.ru>
10  *              Dmitry Torokhov <dtor@mail.ru> - allow attaching inner qdiscs -
11  *                                               original idea by Martin Devera
12  *
13  */
14
15 #include <linux/config.h>
16 #include <linux/module.h>
17 #include <asm/uaccess.h>
18 #include <asm/system.h>
19 #include <linux/bitops.h>
20 #include <linux/types.h>
21 #include <linux/kernel.h>
22 #include <linux/jiffies.h>
23 #include <linux/string.h>
24 #include <linux/mm.h>
25 #include <linux/socket.h>
26 #include <linux/sockios.h>
27 #include <linux/in.h>
28 #include <linux/errno.h>
29 #include <linux/interrupt.h>
30 #include <linux/if_ether.h>
31 #include <linux/inet.h>
32 #include <linux/netdevice.h>
33 #include <linux/etherdevice.h>
34 #include <linux/notifier.h>
35 #include <net/ip.h>
36 #include <net/route.h>
37 #include <linux/skbuff.h>
38 #include <net/sock.h>
39 #include <net/pkt_sched.h>
40
41
42 /*      Simple Token Bucket Filter.
43         =======================================
44
45         SOURCE.
46         -------
47
48         None.
49
50         Description.
51         ------------
52
53         A data flow obeys TBF with rate R and depth B, if for any
54         time interval t_i...t_f the number of transmitted bits
55         does not exceed B + R*(t_f-t_i).
56
57         Packetized version of this definition:
58         The sequence of packets of sizes s_i served at moments t_i
59         obeys TBF, if for any i<=k:
60
61         s_i+....+s_k <= B + R*(t_k - t_i)
62
63         Algorithm.
64         ----------
65
66         Let N(t_i) be B/R initially and N(t) grow continuously with time as:
67
68         N(t+delta) = min{B/R, N(t) + delta}
69
70         If the first packet in queue has length S, it may be
71         transmitted only at the time t_* when S/R <= N(t_*),
72         and in this case N(t) jumps:
73
74         N(t_* + 0) = N(t_* - 0) - S/R.
75
76
77
78         Actually, QoS requires two TBF to be applied to a data stream.
79         One of them controls steady state burst size, another
80         one with rate P (peak rate) and depth M (equal to link MTU)
81         limits bursts at a smaller time scale.
82
83         It is easy to see that P>R, and B>M. If P is infinity, this double
84         TBF is equivalent to a single one.
85
86         When TBF works in reshaping mode, latency is estimated as:
87
88         lat = max ((L-B)/R, (L-M)/P)
89
90
91         NOTES.
92         ------
93
94         If TBF throttles, it starts a watchdog timer, which will wake it up
95         when it is ready to transmit.
96         Note that the minimal timer resolution is 1/HZ.
97         If no new packets arrive during this period,
98         or if the device is not awaken by EOI for some previous packet,
99         TBF can stop its activity for 1/HZ.
100
101
102         This means, that with depth B, the maximal rate is
103
104         R_crit = B*HZ
105
106         F.e. for 10Mbit ethernet and HZ=100 the minimal allowed B is ~10Kbytes.
107
108         Note that the peak rate TBF is much more tough: with MTU 1500
109         P_crit = 150Kbytes/sec. So, if you need greater peak
110         rates, use alpha with HZ=1000 :-)
111
112         With classful TBF, limit is just kept for backwards compatibility.
113         It is passed to the default bfifo qdisc - if the inner qdisc is
114         changed the limit is not effective anymore.
115 */
116
117 struct tbf_sched_data
118 {
119 /* Parameters */
120         u32             limit;          /* Maximal length of backlog: bytes */
121         u32             buffer;         /* Token bucket depth/rate: MUST BE >= MTU/B */
122         u32             mtu;
123         u32             max_size;
124         struct qdisc_rate_table *R_tab;
125         struct qdisc_rate_table *P_tab;
126
127 /* Variables */
128         long    tokens;                 /* Current number of B tokens */
129         long    ptokens;                /* Current number of P tokens */
130         psched_time_t   t_c;            /* Time check-point */
131         struct timer_list wd_timer;     /* Watchdog timer */
132         struct Qdisc    *qdisc;         /* Inner qdisc, default - bfifo queue */
133 };
134
135 #define L2T(q,L)   ((q)->R_tab->data[(L)>>(q)->R_tab->rate.cell_log])
136 #define L2T_P(q,L) ((q)->P_tab->data[(L)>>(q)->P_tab->rate.cell_log])
137
138 static int tbf_enqueue(struct sk_buff *skb, struct Qdisc* sch)
139 {
140         struct tbf_sched_data *q = qdisc_priv(sch);
141         int ret;
142
143         if (skb->len > q->max_size) {
144                 sch->qstats.drops++;
145 #ifdef CONFIG_NET_CLS_POLICE
146                 if (sch->reshape_fail == NULL || sch->reshape_fail(skb, sch))
147 #endif
148                         kfree_skb(skb);
149
150                 return NET_XMIT_DROP;
151         }
152
153         if ((ret = q->qdisc->enqueue(skb, q->qdisc)) != 0) {
154                 sch->qstats.drops++;
155                 return ret;
156         }
157
158         sch->q.qlen++;
159         sch->bstats.bytes += skb->len;
160         sch->bstats.packets++;
161         return 0;
162 }
163
164 static int tbf_requeue(struct sk_buff *skb, struct Qdisc* sch)
165 {
166         struct tbf_sched_data *q = qdisc_priv(sch);
167         int ret;
168
169         if ((ret = q->qdisc->ops->requeue(skb, q->qdisc)) == 0) {
170                 sch->q.qlen++;
171                 sch->qstats.requeues++;
172         }
173
174         return ret;
175 }
176
177 static unsigned int tbf_drop(struct Qdisc* sch)
178 {
179         struct tbf_sched_data *q = qdisc_priv(sch);
180         unsigned int len;
181
182         if ((len = q->qdisc->ops->drop(q->qdisc)) != 0) {
183                 sch->q.qlen--;
184                 sch->qstats.drops++;
185         }
186         return len;
187 }
188
189 static void tbf_watchdog(unsigned long arg)
190 {
191         struct Qdisc *sch = (struct Qdisc*)arg;
192
193         sch->flags &= ~TCQ_F_THROTTLED;
194         netif_schedule(sch->dev);
195 }
196
197 static struct sk_buff *tbf_dequeue(struct Qdisc* sch)
198 {
199         struct tbf_sched_data *q = qdisc_priv(sch);
200         struct sk_buff *skb;
201
202         skb = q->qdisc->dequeue(q->qdisc);
203
204         if (skb) {
205                 psched_time_t now;
206                 long toks, delay;
207                 long ptoks = 0;
208                 unsigned int len = skb->len;
209
210                 PSCHED_GET_TIME(now);
211
212                 toks = PSCHED_TDIFF_SAFE(now, q->t_c, q->buffer);
213
214                 if (q->P_tab) {
215                         ptoks = toks + q->ptokens;
216                         if (ptoks > (long)q->mtu)
217                                 ptoks = q->mtu;
218                         ptoks -= L2T_P(q, len);
219                 }
220                 toks += q->tokens;
221                 if (toks > (long)q->buffer)
222                         toks = q->buffer;
223                 toks -= L2T(q, len);
224
225                 if ((toks|ptoks) >= 0) {
226                         q->t_c = now;
227                         q->tokens = toks;
228                         q->ptokens = ptoks;
229                         sch->q.qlen--;
230                         sch->flags &= ~TCQ_F_THROTTLED;
231                         return skb;
232                 }
233
234                 delay = PSCHED_US2JIFFIE(max_t(long, -toks, -ptoks));
235
236                 if (delay == 0)
237                         delay = 1;
238
239                 mod_timer(&q->wd_timer, jiffies+delay);
240
241                 /* Maybe we have a shorter packet in the queue,
242                    which can be sent now. It sounds cool,
243                    but, however, this is wrong in principle.
244                    We MUST NOT reorder packets under these circumstances.
245
246                    Really, if we split the flow into independent
247                    subflows, it would be a very good solution.
248                    This is the main idea of all FQ algorithms
249                    (cf. CSZ, HPFQ, HFSC)
250                  */
251
252                 if (q->qdisc->ops->requeue(skb, q->qdisc) != NET_XMIT_SUCCESS) {
253                         /* When requeue fails skb is dropped */
254                         sch->q.qlen--;
255                         sch->qstats.drops++;
256                 }
257
258                 sch->flags |= TCQ_F_THROTTLED;
259                 sch->qstats.overlimits++;
260         }
261         return NULL;
262 }
263
264 static void tbf_reset(struct Qdisc* sch)
265 {
266         struct tbf_sched_data *q = qdisc_priv(sch);
267
268         qdisc_reset(q->qdisc);
269         sch->q.qlen = 0;
270         PSCHED_GET_TIME(q->t_c);
271         q->tokens = q->buffer;
272         q->ptokens = q->mtu;
273         sch->flags &= ~TCQ_F_THROTTLED;
274         del_timer(&q->wd_timer);
275 }
276
277 static struct Qdisc *tbf_create_dflt_qdisc(struct net_device *dev, u32 limit)
278 {
279         struct Qdisc *q = qdisc_create_dflt(dev, &bfifo_qdisc_ops);
280         struct rtattr *rta;
281         int ret;
282
283         if (q) {
284                 rta = kmalloc(RTA_LENGTH(sizeof(struct tc_fifo_qopt)), GFP_KERNEL);
285                 if (rta) {
286                         rta->rta_type = RTM_NEWQDISC;
287                         rta->rta_len = RTA_LENGTH(sizeof(struct tc_fifo_qopt)); 
288                         ((struct tc_fifo_qopt *)RTA_DATA(rta))->limit = limit;
289
290                         ret = q->ops->change(q, rta);
291                         kfree(rta);
292
293                         if (ret == 0)
294                                 return q;
295                 }
296                 qdisc_destroy(q);
297         }
298
299         return NULL;
300 }
301
302 static int tbf_change(struct Qdisc* sch, struct rtattr *opt)
303 {
304         int err = -EINVAL;
305         struct tbf_sched_data *q = qdisc_priv(sch);
306         struct rtattr *tb[TCA_TBF_PTAB];
307         struct tc_tbf_qopt *qopt;
308         struct qdisc_rate_table *rtab = NULL;
309         struct qdisc_rate_table *ptab = NULL;
310         struct Qdisc *child = NULL;
311         int max_size,n;
312
313         if (rtattr_parse_nested(tb, TCA_TBF_PTAB, opt) ||
314             tb[TCA_TBF_PARMS-1] == NULL ||
315             RTA_PAYLOAD(tb[TCA_TBF_PARMS-1]) < sizeof(*qopt))
316                 goto done;
317
318         qopt = RTA_DATA(tb[TCA_TBF_PARMS-1]);
319         rtab = qdisc_get_rtab(&qopt->rate, tb[TCA_TBF_RTAB-1]);
320         if (rtab == NULL)
321                 goto done;
322
323         if (qopt->peakrate.rate) {
324                 if (qopt->peakrate.rate > qopt->rate.rate)
325                         ptab = qdisc_get_rtab(&qopt->peakrate, tb[TCA_TBF_PTAB-1]);
326                 if (ptab == NULL)
327                         goto done;
328         }
329
330         for (n = 0; n < 256; n++)
331                 if (rtab->data[n] > qopt->buffer) break;
332         max_size = (n << qopt->rate.cell_log)-1;
333         if (ptab) {
334                 int size;
335
336                 for (n = 0; n < 256; n++)
337                         if (ptab->data[n] > qopt->mtu) break;
338                 size = (n << qopt->peakrate.cell_log)-1;
339                 if (size < max_size) max_size = size;
340         }
341         if (max_size < 0)
342                 goto done;
343
344         if (q->qdisc == &noop_qdisc) {
345                 if ((child = tbf_create_dflt_qdisc(sch->dev, qopt->limit)) == NULL)
346                         goto done;
347         }
348
349         sch_tree_lock(sch);
350         if (child) q->qdisc = child;
351         q->limit = qopt->limit;
352         q->mtu = qopt->mtu;
353         q->max_size = max_size;
354         q->buffer = qopt->buffer;
355         q->tokens = q->buffer;
356         q->ptokens = q->mtu;
357         rtab = xchg(&q->R_tab, rtab);
358         ptab = xchg(&q->P_tab, ptab);
359         sch_tree_unlock(sch);
360         err = 0;
361 done:
362         if (rtab)
363                 qdisc_put_rtab(rtab);
364         if (ptab)
365                 qdisc_put_rtab(ptab);
366         return err;
367 }
368
369 static int tbf_init(struct Qdisc* sch, struct rtattr *opt)
370 {
371         struct tbf_sched_data *q = qdisc_priv(sch);
372
373         if (opt == NULL)
374                 return -EINVAL;
375
376         PSCHED_GET_TIME(q->t_c);
377         init_timer(&q->wd_timer);
378         q->wd_timer.function = tbf_watchdog;
379         q->wd_timer.data = (unsigned long)sch;
380
381         q->qdisc = &noop_qdisc;
382
383         return tbf_change(sch, opt);
384 }
385
386 static void tbf_destroy(struct Qdisc *sch)
387 {
388         struct tbf_sched_data *q = qdisc_priv(sch);
389
390         del_timer(&q->wd_timer);
391
392         if (q->P_tab)
393                 qdisc_put_rtab(q->P_tab);
394         if (q->R_tab)
395                 qdisc_put_rtab(q->R_tab);
396
397         qdisc_destroy(q->qdisc);
398 }
399
400 static int tbf_dump(struct Qdisc *sch, struct sk_buff *skb)
401 {
402         struct tbf_sched_data *q = qdisc_priv(sch);
403         unsigned char    *b = skb->tail;
404         struct rtattr *rta;
405         struct tc_tbf_qopt opt;
406
407         rta = (struct rtattr*)b;
408         RTA_PUT(skb, TCA_OPTIONS, 0, NULL);
409
410         opt.limit = q->limit;
411         opt.rate = q->R_tab->rate;
412         if (q->P_tab)
413                 opt.peakrate = q->P_tab->rate;
414         else
415                 memset(&opt.peakrate, 0, sizeof(opt.peakrate));
416         opt.mtu = q->mtu;
417         opt.buffer = q->buffer;
418         RTA_PUT(skb, TCA_TBF_PARMS, sizeof(opt), &opt);
419         rta->rta_len = skb->tail - b;
420
421         return skb->len;
422
423 rtattr_failure:
424         skb_trim(skb, b - skb->data);
425         return -1;
426 }
427
428 static int tbf_dump_class(struct Qdisc *sch, unsigned long cl,
429                           struct sk_buff *skb, struct tcmsg *tcm)
430 {
431         struct tbf_sched_data *q = qdisc_priv(sch);
432
433         if (cl != 1)    /* only one class */
434                 return -ENOENT;
435
436         tcm->tcm_handle |= TC_H_MIN(1);
437         tcm->tcm_info = q->qdisc->handle;
438
439         return 0;
440 }
441
442 static int tbf_graft(struct Qdisc *sch, unsigned long arg, struct Qdisc *new,
443                      struct Qdisc **old)
444 {
445         struct tbf_sched_data *q = qdisc_priv(sch);
446
447         if (new == NULL)
448                 new = &noop_qdisc;
449
450         sch_tree_lock(sch);
451         *old = xchg(&q->qdisc, new);
452         qdisc_reset(*old);
453         sch->q.qlen = 0;
454         sch_tree_unlock(sch);
455
456         return 0;
457 }
458
459 static struct Qdisc *tbf_leaf(struct Qdisc *sch, unsigned long arg)
460 {
461         struct tbf_sched_data *q = qdisc_priv(sch);
462         return q->qdisc;
463 }
464
465 static unsigned long tbf_get(struct Qdisc *sch, u32 classid)
466 {
467         return 1;
468 }
469
470 static void tbf_put(struct Qdisc *sch, unsigned long arg)
471 {
472 }
473
474 static int tbf_change_class(struct Qdisc *sch, u32 classid, u32 parentid, 
475                             struct rtattr **tca, unsigned long *arg)
476 {
477         return -ENOSYS;
478 }
479
480 static int tbf_delete(struct Qdisc *sch, unsigned long arg)
481 {
482         return -ENOSYS;
483 }
484
485 static void tbf_walk(struct Qdisc *sch, struct qdisc_walker *walker)
486 {
487         if (!walker->stop) {
488                 if (walker->count >= walker->skip)
489                         if (walker->fn(sch, 1, walker) < 0) {
490                                 walker->stop = 1;
491                                 return;
492                         }
493                 walker->count++;
494         }
495 }
496
497 static struct tcf_proto **tbf_find_tcf(struct Qdisc *sch, unsigned long cl)
498 {
499         return NULL;
500 }
501
502 static struct Qdisc_class_ops tbf_class_ops =
503 {
504         .graft          =       tbf_graft,
505         .leaf           =       tbf_leaf,
506         .get            =       tbf_get,
507         .put            =       tbf_put,
508         .change         =       tbf_change_class,
509         .delete         =       tbf_delete,
510         .walk           =       tbf_walk,
511         .tcf_chain      =       tbf_find_tcf,
512         .dump           =       tbf_dump_class,
513 };
514
515 static struct Qdisc_ops tbf_qdisc_ops = {
516         .next           =       NULL,
517         .cl_ops         =       &tbf_class_ops,
518         .id             =       "tbf",
519         .priv_size      =       sizeof(struct tbf_sched_data),
520         .enqueue        =       tbf_enqueue,
521         .dequeue        =       tbf_dequeue,
522         .requeue        =       tbf_requeue,
523         .drop           =       tbf_drop,
524         .init           =       tbf_init,
525         .reset          =       tbf_reset,
526         .destroy        =       tbf_destroy,
527         .change         =       tbf_change,
528         .dump           =       tbf_dump,
529         .owner          =       THIS_MODULE,
530 };
531
532 static int __init tbf_module_init(void)
533 {
534         return register_qdisc(&tbf_qdisc_ops);
535 }
536
537 static void __exit tbf_module_exit(void)
538 {
539         unregister_qdisc(&tbf_qdisc_ops);
540 }
541 module_init(tbf_module_init)
542 module_exit(tbf_module_exit)
543 MODULE_LICENSE("GPL");