]> git.saurik.com Git - apple/xnu.git/blobdiff - bsd/net/classq/classq_rio.c
xnu-2050.7.9.tar.gz
[apple/xnu.git] / bsd / net / classq / classq_rio.c
diff --git a/bsd/net/classq/classq_rio.c b/bsd/net/classq/classq_rio.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..20a44ee
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,528 @@
+/*
+ * Copyright (c) 2007-2012 Apple Inc. All rights reserved.
+ *
+ * @APPLE_OSREFERENCE_LICENSE_HEADER_START@
+ *
+ * This file contains Original Code and/or Modifications of Original Code
+ * as defined in and that are subject to the Apple Public Source License
+ * Version 2.0 (the 'License'). You may not use this file except in
+ * compliance with the License. The rights granted to you under the License
+ * may not be used to create, or enable the creation or redistribution of,
+ * unlawful or unlicensed copies of an Apple operating system, or to
+ * circumvent, violate, or enable the circumvention or violation of, any
+ * terms of an Apple operating system software license agreement.
+ *
+ * Please obtain a copy of the License at
+ * http://www.opensource.apple.com/apsl/ and read it before using this file.
+ *
+ * The Original Code and all software distributed under the License are
+ * distributed on an 'AS IS' basis, WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EITHER
+ * EXPRESS OR IMPLIED, AND APPLE HEREBY DISCLAIMS ALL SUCH WARRANTIES,
+ * INCLUDING WITHOUT LIMITATION, ANY WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
+ * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE, QUIET ENJOYMENT OR NON-INFRINGEMENT.
+ * Please see the License for the specific language governing rights and
+ * limitations under the License.
+ *
+ * @APPLE_OSREFERENCE_LICENSE_HEADER_END@
+ */
+
+/*     $OpenBSD: altq_rio.c,v 1.11 2007/09/13 20:40:02 chl Exp $       */
+/*     $KAME: altq_rio.c,v 1.8 2000/12/14 08:12:46 thorpej Exp $       */
+
+/*
+ * Copyright (C) 1998-2003
+ *     Sony Computer Science Laboratories Inc.  All rights reserved.
+ *
+ * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
+ * modification, are permitted provided that the following conditions
+ * are met:
+ * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
+ *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
+ * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
+ *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
+ *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
+ *
+ * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY SONY CSL AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
+ * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
+ * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
+ * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL SONY CSL OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
+ * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
+ * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
+ * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
+ * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
+ * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
+ * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
+ * SUCH DAMAGE.
+ */
+/*
+ * Copyright (c) 1990-1994 Regents of the University of California.
+ * All rights reserved.
+ *
+ * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
+ * modification, are permitted provided that the following conditions
+ * are met:
+ * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
+ *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
+ * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
+ *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
+ *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
+ * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
+ *    must display the following acknowledgement:
+ *     This product includes software developed by the Computer Systems
+ *     Engineering Group at Lawrence Berkeley Laboratory.
+ * 4. Neither the name of the University nor of the Laboratory may be used
+ *    to endorse or promote products derived from this software without
+ *    specific prior written permission.
+ *
+ * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
+ * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
+ * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
+ * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
+ * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
+ * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
+ * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
+ * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
+ * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
+ * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
+ * SUCH DAMAGE.
+ */
+
+#include <sys/cdefs.h>
+
+#if CLASSQ_RIO
+
+#include <sys/param.h>
+#include <sys/malloc.h>
+#include <sys/mbuf.h>
+#include <sys/socket.h>
+#include <sys/systm.h>
+#include <sys/errno.h>
+#include <sys/kauth.h>
+#include <sys/kauth.h>
+
+#include <kern/zalloc.h>
+
+#include <net/if.h>
+
+#include <netinet/in.h>
+#include <netinet/in_systm.h>
+#include <netinet/ip.h>
+#if INET6
+#include <netinet/ip6.h>
+#endif
+
+#include <net/classq/classq_red.h>
+#include <net/classq/classq_rio.h>
+
+/*
+ * RIO: RED with IN/OUT bit
+ *   described in
+ *     "Explicit Allocation of Best Effort Packet Delivery Service"
+ *     David D. Clark and Wenjia Fang, MIT Lab for Computer Science
+ *     http://diffserv.lcs.mit.edu/Papers/exp-alloc-ddc-wf.{ps,pdf}
+ *
+ * this implementation is extended to support more than 2 drop precedence
+ * values as described in RFC2597 (Assured Forwarding PHB Group).
+ *
+ */
+/*
+ * AF DS (differentiated service) codepoints.
+ * (classes can be mapped to CBQ or H-FSC classes.)
+ *
+ *      0   1   2   3   4   5   6   7
+ *    +---+---+---+---+---+---+---+---+
+ *    |   CLASS   |DropPre| 0 |  CU   |
+ *    +---+---+---+---+---+---+---+---+
+ *
+ *    class 1: 001
+ *    class 2: 010
+ *    class 3: 011
+ *    class 4: 100
+ *
+ *    low drop prec:    01
+ *    medium drop prec: 10
+ *    high drop prec:   11
+ */
+
+/* normal red parameters */
+#define        W_WEIGHT        512     /* inverse of weight of EWMA (511/512) */
+                               /* q_weight = 0.00195 */
+
+/* red parameters for a slow link */
+#define        W_WEIGHT_1      128     /* inverse of weight of EWMA (127/128) */
+                               /* q_weight = 0.0078125 */
+
+/* red parameters for a very slow link (e.g., dialup) */
+#define        W_WEIGHT_2      64      /* inverse of weight of EWMA (63/64) */
+                               /* q_weight = 0.015625 */
+
+/* fixed-point uses 12-bit decimal places */
+#define        FP_SHIFT        12      /* fixed-point shift */
+
+/* red parameters for drop probability */
+#define        INV_P_MAX       10      /* inverse of max drop probability */
+#define        TH_MIN           5      /* min threshold */
+#define        TH_MAX          15      /* max threshold */
+
+#define        RIO_LIMIT       60      /* default max queue lenght */
+
+/* default rio parameter values */
+static struct redparams default_rio_params[RIO_NDROPPREC] = {
+  /* th_min,            th_max,     inv_pmax */
+  { TH_MAX * 2 + TH_MIN, TH_MAX * 3, INV_P_MAX }, /* low drop precedence */
+  { TH_MAX + TH_MIN,    TH_MAX * 2, INV_P_MAX }, /* medium drop precedence */
+  { TH_MIN,             TH_MAX,     INV_P_MAX }  /* high drop precedence */
+};
+
+#define        RIO_ZONE_MAX    32              /* maximum elements in zone */
+#define        RIO_ZONE_NAME   "classq_rio"    /* zone name */
+
+static unsigned int rio_size;          /* size of zone element */
+static struct zone *rio_zone;          /* zone for rio */
+
+/* internal function prototypes */
+static struct mbuf *rio_getq_flow(struct rio *, class_queue_t *,
+    u_int32_t, boolean_t);
+static int dscp2index(u_int8_t);
+
+void
+rio_init(void)
+{
+       _CASSERT(RIOF_ECN4 == CLASSQF_ECN4);
+       _CASSERT(RIOF_ECN6 == CLASSQF_ECN6);
+
+       rio_size = sizeof (rio_t);
+       rio_zone = zinit(rio_size, RIO_ZONE_MAX * rio_size,
+           0, RIO_ZONE_NAME);
+       if (rio_zone == NULL) {
+               panic("%s: failed allocating %s", __func__, RIO_ZONE_NAME);
+               /* NOTREACHED */
+       }
+       zone_change(rio_zone, Z_EXPAND, TRUE);
+       zone_change(rio_zone, Z_CALLERACCT, TRUE);
+}
+
+rio_t *
+rio_alloc(struct ifnet *ifp, int weight, struct redparams *params,
+    int flags, int pkttime)
+{
+       rio_t   *rp;
+       int      w, i;
+       int      npkts_per_sec;
+
+       VERIFY(ifp != NULL);
+
+       rp = zalloc(rio_zone);
+       if (rp == NULL)
+               return (NULL);
+
+       bzero(rp, rio_size);
+       rp->rio_flags = (flags & RIOF_USERFLAGS);
+       rp->rio_ifp = ifp;
+
+       if (pkttime == 0)
+               /* default packet time: 1000 bytes / 10Mbps * 8 * 1000000 */
+               rp->rio_pkttime = 800;
+       else
+               rp->rio_pkttime = pkttime;
+
+       if (weight != 0)
+               rp->rio_weight = weight;
+       else {
+               /* use default */
+               rp->rio_weight = W_WEIGHT;
+
+               /* when the link is very slow, adjust red parameters */
+               npkts_per_sec = 1000000 / rp->rio_pkttime;
+               if (npkts_per_sec < 50) {
+                       /* up to about 400Kbps */
+                       rp->rio_weight = W_WEIGHT_2;
+               } else if (npkts_per_sec < 300) {
+                       /* up to about 2.4Mbps */
+                       rp->rio_weight = W_WEIGHT_1;
+               }
+       }
+
+       /* calculate wshift.  weight must be power of 2 */
+       w = rp->rio_weight;
+       for (i = 0; w > 1; i++)
+               w = w >> 1;
+       rp->rio_wshift = i;
+       w = 1 << rp->rio_wshift;
+       if (w != rp->rio_weight) {
+               printf("invalid weight value %d for red! use %d\n",
+                   rp->rio_weight, w);
+               rp->rio_weight = w;
+       }
+
+       /* allocate weight table */
+       rp->rio_wtab = wtab_alloc(rp->rio_weight);
+       if (rp->rio_wtab == NULL) {
+               rio_destroy(rp);
+               return (NULL);
+       }
+
+       for (i = 0; i < RIO_NDROPPREC; i++) {
+               struct dropprec_state *prec = &rp->rio_precstate[i];
+
+               prec->avg = 0;
+               prec->idle = 1;
+
+               if (params == NULL || params[i].inv_pmax == 0)
+                       prec->inv_pmax = default_rio_params[i].inv_pmax;
+               else
+                       prec->inv_pmax = params[i].inv_pmax;
+               if (params == NULL || params[i].th_min == 0)
+                       prec->th_min = default_rio_params[i].th_min;
+               else
+                       prec->th_min = params[i].th_min;
+               if (params == NULL || params[i].th_max == 0)
+                       prec->th_max = default_rio_params[i].th_max;
+               else
+                       prec->th_max = params[i].th_max;
+
+               /*
+                * th_min_s and th_max_s are scaled versions of th_min
+                * and th_max to be compared with avg.
+                */
+               prec->th_min_s = prec->th_min << (rp->rio_wshift + FP_SHIFT);
+               prec->th_max_s = prec->th_max << (rp->rio_wshift + FP_SHIFT);
+
+               /*
+                * precompute probability denominator
+                *  probd = (2 * (TH_MAX-TH_MIN) / pmax) in fixed-point
+                */
+               prec->probd = (2 * (prec->th_max - prec->th_min) *
+                   prec->inv_pmax) << FP_SHIFT;
+
+               microuptime(&prec->last);
+       }
+
+       return (rp);
+}
+
+void
+rio_destroy(rio_t *rp)
+{
+       if (rp->rio_wtab != NULL) {
+               wtab_destroy(rp->rio_wtab);
+               rp->rio_wtab = NULL;
+       }
+       zfree(rio_zone, rp);
+}
+
+void
+rio_getstats(rio_t *rp, struct red_stats *sp)
+{
+       int     i;
+
+       for (i = 0; i < RIO_NDROPPREC; i++) {
+               bcopy(&rp->q_stats[i], sp, sizeof (struct red_stats));
+               sp->q_avg = rp->rio_precstate[i].avg >> rp->rio_wshift;
+               sp++;
+       }
+}
+
+#if (RIO_NDROPPREC == 3)
+/*
+ * internally, a drop precedence value is converted to an index
+ * starting from 0.
+ */
+static int
+dscp2index(u_int8_t dscp)
+{
+#define        AF_DROPPRECMASK 0x18
+
+       int     dpindex = dscp & AF_DROPPRECMASK;
+
+       if (dpindex == 0)
+               return (0);
+       return ((dpindex >> 3) - 1);
+}
+#endif
+
+#define        RIOM_SET_PRECINDEX(t, idx) do {                 \
+       (t)->pftag_qpriv32 = (idx);                     \
+} while (0)
+
+#define        RIOM_GET_PRECINDEX(t)                           \
+       ({ u_int32_t idx; idx = (t)->pftag_qpriv32;     \
+       RIOM_SET_PRECINDEX(t, 0); idx; })
+
+int
+rio_addq(rio_t *rp, class_queue_t *q, struct mbuf *m, struct pf_mtag *tag)
+{
+#define        DSCP_MASK       0xfc
+       int                      avg, droptype;
+       u_int8_t                 dsfield, odsfield;
+       int                      dpindex, i, n, t;
+       struct timeval           now;
+       struct dropprec_state   *prec;
+
+       dsfield = odsfield = read_dsfield(m, tag);
+       dpindex = dscp2index(dsfield);
+
+       /*
+        * update avg of the precedence states whose drop precedence
+        * is larger than or equal to the drop precedence of the packet
+        */
+       now.tv_sec = 0;
+       for (i = dpindex; i < RIO_NDROPPREC; i++) {
+               prec = &rp->rio_precstate[i];
+               avg = prec->avg;
+               if (prec->idle) {
+                       prec->idle = 0;
+                       if (now.tv_sec == 0)
+                               microuptime(&now);
+                       t = (now.tv_sec - prec->last.tv_sec);
+                       if (t > 60)
+                               avg = 0;
+                       else {
+                               t = t * 1000000 +
+                                   (now.tv_usec - prec->last.tv_usec);
+                               n = t / rp->rio_pkttime;
+                               /* calculate (avg = (1 - Wq)^n * avg) */
+                               if (n > 0) {
+                                       avg = (avg >> FP_SHIFT) *
+                                           pow_w(rp->rio_wtab, n);
+                               }
+                       }
+               }
+
+               /* run estimator. (avg is scaled by WEIGHT in fixed-point) */
+               avg += (prec->qlen << FP_SHIFT) - (avg >> rp->rio_wshift);
+               prec->avg = avg;                /* save the new value */
+               /*
+                * count keeps a tally of arriving traffic that has not
+                * been dropped.
+                */
+               prec->count++;
+       }
+
+       prec = &rp->rio_precstate[dpindex];
+       avg = prec->avg;
+
+       /* see if we drop early */
+       droptype = DTYPE_NODROP;
+       if (avg >= prec->th_min_s && prec->qlen > 1) {
+               if (avg >= prec->th_max_s) {
+                       /* avg >= th_max: forced drop */
+                       droptype = DTYPE_FORCED;
+               } else if (prec->old == 0) {
+                       /* first exceeds th_min */
+                       prec->count = 1;
+                       prec->old = 1;
+               } else if (drop_early((avg - prec->th_min_s) >> rp->rio_wshift,
+                   prec->probd, prec->count)) {
+                       /* unforced drop by red */
+                       droptype = DTYPE_EARLY;
+               }
+       } else {
+               /* avg < th_min */
+               prec->old = 0;
+       }
+
+       /*
+        * if the queue length hits the hard limit, it's a forced drop.
+        */
+       if (droptype == DTYPE_NODROP && qlen(q) >= qlimit(q))
+               droptype = DTYPE_FORCED;
+
+       if (droptype != DTYPE_NODROP) {
+               /* always drop incoming packet (as opposed to randomdrop) */
+               for (i = dpindex; i < RIO_NDROPPREC; i++)
+                       rp->rio_precstate[i].count = 0;
+
+               if (droptype == DTYPE_EARLY)
+                       rp->q_stats[dpindex].drop_unforced++;
+               else
+                       rp->q_stats[dpindex].drop_forced++;
+
+               IFCQ_CONVERT_LOCK(&rp->rio_ifp->if_snd);
+               m_freem(m);
+               return (CLASSQEQ_DROPPED);
+       }
+
+       for (i = dpindex; i < RIO_NDROPPREC; i++)
+               rp->rio_precstate[i].qlen++;
+
+       /* save drop precedence index in mbuf hdr */
+       RIOM_SET_PRECINDEX(tag, dpindex);
+
+       if (rp->rio_flags & RIOF_CLEARDSCP)
+               dsfield &= ~DSCP_MASK;
+
+       if (dsfield != odsfield)
+               write_dsfield(m, tag, dsfield);
+
+       _addq(q, m);
+
+       return (CLASSQEQ_SUCCESS);
+}
+
+static struct mbuf *
+rio_getq_flow(struct rio *rp, class_queue_t *q, u_int32_t flow, boolean_t purge)
+{
+#pragma unused(purge)
+       struct mbuf *m;
+       int dpindex, i;
+
+       /* flow of 0 means head of queue */
+       if ((m = ((flow == 0) ? _getq(q) : _getq_flow(q, flow))) == NULL)
+               return (NULL);
+
+       VERIFY(m->m_flags & M_PKTHDR);
+
+       dpindex = RIOM_GET_PRECINDEX(m_pftag(m));
+       for (i = dpindex; i < RIO_NDROPPREC; i++) {
+               if (--rp->rio_precstate[i].qlen == 0) {
+                       if (rp->rio_precstate[i].idle == 0) {
+                               rp->rio_precstate[i].idle = 1;
+                               microuptime(&rp->rio_precstate[i].last);
+                       }
+               }
+       }
+       return (m);
+}
+
+struct mbuf *
+rio_getq(rio_t *rp, class_queue_t *q)
+{
+       return (rio_getq_flow(rp, q, 0, FALSE));
+}
+
+void
+rio_purgeq(struct rio *rp, class_queue_t *q, u_int32_t flow, u_int32_t *packets,
+    u_int32_t *bytes)
+{
+       u_int32_t cnt = 0, len = 0;
+       struct mbuf *m;
+
+       IFCQ_CONVERT_LOCK(&rp->rio_ifp->if_snd);
+
+       while ((m = rio_getq_flow(rp, q, flow, TRUE)) != NULL) {
+               cnt++;
+               len += m_pktlen(m);
+               m_freem(m);
+       }
+
+       if (packets != NULL)
+               *packets = cnt;
+       if (bytes != NULL)
+               *bytes = len;
+}
+
+void
+rio_updateq(rio_t *rp, cqev_t ev)
+{
+#pragma unused(rp, ev)
+       /* nothing for now */
+}
+
+int
+rio_suspendq(rio_t *rp, class_queue_t *q, boolean_t on)
+{
+#pragma unused(rp, q, on)
+       return (ENOTSUP);
+}
+#endif /* CLASSQ_RIO */