f5aed963b22e62cd997872d1068bfb6c45eeda7a
[linux-3.10.git] / net / mac80211 / rc80211_minstrel_ht.c
1 /*
2  * Copyright (C) 2010-2013 Felix Fietkau <nbd@openwrt.org>
3  *
4  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
5  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
6  * published by the Free Software Foundation.
7  */
8 #include <linux/netdevice.h>
9 #include <linux/types.h>
10 #include <linux/skbuff.h>
11 #include <linux/debugfs.h>
12 #include <linux/random.h>
13 #include <linux/ieee80211.h>
14 #include <net/mac80211.h>
15 #include "rate.h"
16 #include "rc80211_minstrel.h"
17 #include "rc80211_minstrel_ht.h"
18
19 #define AVG_PKT_SIZE    1200
20
21 /* Number of bits for an average sized packet */
22 #define MCS_NBITS (AVG_PKT_SIZE << 3)
23
24 /* Number of symbols for a packet with (bps) bits per symbol */
25 #define MCS_NSYMS(bps) ((MCS_NBITS + (bps) - 1) / (bps))
26
27 /* Transmission time (nanoseconds) for a packet containing (syms) symbols */
28 #define MCS_SYMBOL_TIME(sgi, syms)                                      \
29         (sgi ?                                                          \
30           ((syms) * 18000 + 4000) / 5 : /* syms * 3.6 us */             \
31           ((syms) * 1000) << 2          /* syms * 4 us */               \
32         )
33
34 /* Transmit duration for the raw data part of an average sized packet */
35 #define MCS_DURATION(streams, sgi, bps) MCS_SYMBOL_TIME(sgi, MCS_NSYMS((streams) * (bps)))
36
37 /*
38  * Define group sort order: HT40 -> SGI -> #streams
39  */
40 #define GROUP_IDX(_streams, _sgi, _ht40)        \
41         MINSTREL_MAX_STREAMS * 2 * _ht40 +      \
42         MINSTREL_MAX_STREAMS * _sgi +           \
43         _streams - 1
44
45 /* MCS rate information for an MCS group */
46 #define MCS_GROUP(_streams, _sgi, _ht40)                                \
47         [GROUP_IDX(_streams, _sgi, _ht40)] = {                          \
48         .streams = _streams,                                            \
49         .flags =                                                        \
50                 (_sgi ? IEEE80211_TX_RC_SHORT_GI : 0) |                 \
51                 (_ht40 ? IEEE80211_TX_RC_40_MHZ_WIDTH : 0),             \
52         .duration = {                                                   \
53                 MCS_DURATION(_streams, _sgi, _ht40 ? 54 : 26),          \
54                 MCS_DURATION(_streams, _sgi, _ht40 ? 108 : 52),         \
55                 MCS_DURATION(_streams, _sgi, _ht40 ? 162 : 78),         \
56                 MCS_DURATION(_streams, _sgi, _ht40 ? 216 : 104),        \
57                 MCS_DURATION(_streams, _sgi, _ht40 ? 324 : 156),        \
58                 MCS_DURATION(_streams, _sgi, _ht40 ? 432 : 208),        \
59                 MCS_DURATION(_streams, _sgi, _ht40 ? 486 : 234),        \
60                 MCS_DURATION(_streams, _sgi, _ht40 ? 540 : 260)         \
61         }                                                               \
62 }
63
64 #define CCK_DURATION(_bitrate, _short, _len)            \
65         (1000 * (10 /* SIFS */ +                        \
66          (_short ? 72 + 24 : 144 + 48 ) +               \
67          (8 * (_len + 4) * 10) / (_bitrate)))
68
69 #define CCK_ACK_DURATION(_bitrate, _short)                      \
70         (CCK_DURATION((_bitrate > 10 ? 20 : 10), false, 60) +   \
71          CCK_DURATION(_bitrate, _short, AVG_PKT_SIZE))
72
73 #define CCK_DURATION_LIST(_short)                       \
74         CCK_ACK_DURATION(10, _short),                   \
75         CCK_ACK_DURATION(20, _short),                   \
76         CCK_ACK_DURATION(55, _short),                   \
77         CCK_ACK_DURATION(110, _short)
78
79 #define CCK_GROUP                                               \
80         [MINSTREL_MAX_STREAMS * MINSTREL_STREAM_GROUPS] = {     \
81                 .streams = 0,                                   \
82                 .duration = {                                   \
83                         CCK_DURATION_LIST(false),               \
84                         CCK_DURATION_LIST(true)                 \
85                 }                                               \
86         }
87
88 /*
89  * To enable sufficiently targeted rate sampling, MCS rates are divided into
90  * groups, based on the number of streams and flags (HT40, SGI) that they
91  * use.
92  *
93  * Sortorder has to be fixed for GROUP_IDX macro to be applicable:
94  * HT40 -> SGI -> #streams
95  */
96 const struct mcs_group minstrel_mcs_groups[] = {
97         MCS_GROUP(1, 0, 0),
98         MCS_GROUP(2, 0, 0),
99 #if MINSTREL_MAX_STREAMS >= 3
100         MCS_GROUP(3, 0, 0),
101 #endif
102
103         MCS_GROUP(1, 1, 0),
104         MCS_GROUP(2, 1, 0),
105 #if MINSTREL_MAX_STREAMS >= 3
106         MCS_GROUP(3, 1, 0),
107 #endif
108
109         MCS_GROUP(1, 0, 1),
110         MCS_GROUP(2, 0, 1),
111 #if MINSTREL_MAX_STREAMS >= 3
112         MCS_GROUP(3, 0, 1),
113 #endif
114
115         MCS_GROUP(1, 1, 1),
116         MCS_GROUP(2, 1, 1),
117 #if MINSTREL_MAX_STREAMS >= 3
118         MCS_GROUP(3, 1, 1),
119 #endif
120
121         /* must be last */
122         CCK_GROUP
123 };
124
125 #define MINSTREL_CCK_GROUP      (ARRAY_SIZE(minstrel_mcs_groups) - 1)
126
127 static u8 sample_table[SAMPLE_COLUMNS][MCS_GROUP_RATES];
128
129 static void
130 minstrel_ht_update_rates(struct minstrel_priv *mp, struct minstrel_ht_sta *mi);
131
132 /*
133  * Look up an MCS group index based on mac80211 rate information
134  */
135 static int
136 minstrel_ht_get_group_idx(struct ieee80211_tx_rate *rate)
137 {
138         return GROUP_IDX((rate->idx / MCS_GROUP_RATES) + 1,
139                          !!(rate->flags & IEEE80211_TX_RC_SHORT_GI),
140                          !!(rate->flags & IEEE80211_TX_RC_40_MHZ_WIDTH));
141 }
142
143 static struct minstrel_rate_stats *
144 minstrel_ht_get_stats(struct minstrel_priv *mp, struct minstrel_ht_sta *mi,
145                       struct ieee80211_tx_rate *rate)
146 {
147         int group, idx;
148
149         if (rate->flags & IEEE80211_TX_RC_MCS) {
150                 group = minstrel_ht_get_group_idx(rate);
151                 idx = rate->idx % MCS_GROUP_RATES;
152         } else {
153                 group = MINSTREL_CCK_GROUP;
154
155                 for (idx = 0; idx < ARRAY_SIZE(mp->cck_rates); idx++)
156                         if (rate->idx == mp->cck_rates[idx])
157                                 break;
158
159                 /* short preamble */
160                 if (!(mi->groups[group].supported & BIT(idx)))
161                         idx += 4;
162         }
163         return &mi->groups[group].rates[idx];
164 }
165
166 static inline struct minstrel_rate_stats *
167 minstrel_get_ratestats(struct minstrel_ht_sta *mi, int index)
168 {
169         return &mi->groups[index / MCS_GROUP_RATES].rates[index % MCS_GROUP_RATES];
170 }
171
172
173 /*
174  * Recalculate success probabilities and counters for a rate using EWMA
175  */
176 static void
177 minstrel_calc_rate_ewma(struct minstrel_rate_stats *mr)
178 {
179         if (unlikely(mr->attempts > 0)) {
180                 mr->sample_skipped = 0;
181                 mr->cur_prob = MINSTREL_FRAC(mr->success, mr->attempts);
182                 if (!mr->att_hist)
183                         mr->probability = mr->cur_prob;
184                 else
185                         mr->probability = minstrel_ewma(mr->probability,
186                                 mr->cur_prob, EWMA_LEVEL);
187                 mr->att_hist += mr->attempts;
188                 mr->succ_hist += mr->success;
189         } else {
190                 mr->sample_skipped++;
191         }
192         mr->last_success = mr->success;
193         mr->last_attempts = mr->attempts;
194         mr->success = 0;
195         mr->attempts = 0;
196 }
197
198 /*
199  * Calculate throughput based on the average A-MPDU length, taking into account
200  * the expected number of retransmissions and their expected length
201  */
202 static void
203 minstrel_ht_calc_tp(struct minstrel_ht_sta *mi, int group, int rate)
204 {
205         struct minstrel_rate_stats *mr;
206         unsigned int nsecs = 0;
207         unsigned int tp;
208         unsigned int prob;
209
210         mr = &mi->groups[group].rates[rate];
211         prob = mr->probability;
212
213         if (prob < MINSTREL_FRAC(1, 10)) {
214                 mr->cur_tp = 0;
215                 return;
216         }
217
218         /*
219          * For the throughput calculation, limit the probability value to 90% to
220          * account for collision related packet error rate fluctuation
221          */
222         if (prob > MINSTREL_FRAC(9, 10))
223                 prob = MINSTREL_FRAC(9, 10);
224
225         if (group != MINSTREL_CCK_GROUP)
226                 nsecs = 1000 * mi->overhead / MINSTREL_TRUNC(mi->avg_ampdu_len);
227
228         nsecs += minstrel_mcs_groups[group].duration[rate];
229         tp = 1000000 * ((mr->probability * 1000) / nsecs);
230
231         mr->cur_tp = MINSTREL_TRUNC(tp);
232 }
233
234 /*
235  * Update rate statistics and select new primary rates
236  *
237  * Rules for rate selection:
238  *  - max_prob_rate must use only one stream, as a tradeoff between delivery
239  *    probability and throughput during strong fluctuations
240  *  - as long as the max prob rate has a probability of more than 3/4, pick
241  *    higher throughput rates, even if the probablity is a bit lower
242  */
243 static void
244 minstrel_ht_update_stats(struct minstrel_priv *mp, struct minstrel_ht_sta *mi)
245 {
246         struct minstrel_mcs_group_data *mg;
247         struct minstrel_rate_stats *mr;
248         int cur_prob, cur_prob_tp, cur_tp, cur_tp2;
249         int group, i, index;
250         bool mi_rates_valid = false;
251
252         if (mi->ampdu_packets > 0) {
253                 mi->avg_ampdu_len = minstrel_ewma(mi->avg_ampdu_len,
254                         MINSTREL_FRAC(mi->ampdu_len, mi->ampdu_packets), EWMA_LEVEL);
255                 mi->ampdu_len = 0;
256                 mi->ampdu_packets = 0;
257         }
258
259         mi->sample_slow = 0;
260         mi->sample_count = 0;
261
262         for (group = 0; group < ARRAY_SIZE(minstrel_mcs_groups); group++) {
263                 bool mg_rates_valid = false;
264
265                 cur_prob = 0;
266                 cur_prob_tp = 0;
267                 cur_tp = 0;
268                 cur_tp2 = 0;
269
270                 mg = &mi->groups[group];
271                 if (!mg->supported)
272                         continue;
273
274                 mi->sample_count++;
275
276                 for (i = 0; i < MCS_GROUP_RATES; i++) {
277                         if (!(mg->supported & BIT(i)))
278                                 continue;
279
280                         /* initialize rates selections starting indexes */
281                         if (!mg_rates_valid) {
282                                 mg->max_tp_rate = mg->max_tp_rate2 =
283                                         mg->max_prob_rate = i;
284                                 if (!mi_rates_valid) {
285                                         mi->max_tp_rate = mi->max_tp_rate2 =
286                                                 mi->max_prob_rate = i;
287                                         mi_rates_valid = true;
288                                 }
289                                 mg_rates_valid = true;
290                         }
291
292                         mr = &mg->rates[i];
293                         mr->retry_updated = false;
294                         index = MCS_GROUP_RATES * group + i;
295                         minstrel_calc_rate_ewma(mr);
296                         minstrel_ht_calc_tp(mi, group, i);
297
298                         if (!mr->cur_tp)
299                                 continue;
300
301                         if ((mr->cur_tp > cur_prob_tp && mr->probability >
302                              MINSTREL_FRAC(3, 4)) || mr->probability > cur_prob) {
303                                 mg->max_prob_rate = index;
304                                 cur_prob = mr->probability;
305                                 cur_prob_tp = mr->cur_tp;
306                         }
307
308                         if (mr->cur_tp > cur_tp) {
309                                 swap(index, mg->max_tp_rate);
310                                 cur_tp = mr->cur_tp;
311                                 mr = minstrel_get_ratestats(mi, index);
312                         }
313
314                         if (index >= mg->max_tp_rate)
315                                 continue;
316
317                         if (mr->cur_tp > cur_tp2) {
318                                 mg->max_tp_rate2 = index;
319                                 cur_tp2 = mr->cur_tp;
320                         }
321                 }
322         }
323
324         /* try to sample all available rates during each interval */
325         mi->sample_count *= 8;
326
327         cur_prob = 0;
328         cur_prob_tp = 0;
329         cur_tp = 0;
330         cur_tp2 = 0;
331         for (group = 0; group < ARRAY_SIZE(minstrel_mcs_groups); group++) {
332                 mg = &mi->groups[group];
333                 if (!mg->supported)
334                         continue;
335
336                 mr = minstrel_get_ratestats(mi, mg->max_tp_rate);
337                 if (cur_tp < mr->cur_tp) {
338                         mi->max_tp_rate2 = mi->max_tp_rate;
339                         cur_tp2 = cur_tp;
340                         mi->max_tp_rate = mg->max_tp_rate;
341                         cur_tp = mr->cur_tp;
342                         mi->max_prob_streams = minstrel_mcs_groups[group].streams - 1;
343                 }
344
345                 mr = minstrel_get_ratestats(mi, mg->max_tp_rate2);
346                 if (cur_tp2 < mr->cur_tp) {
347                         mi->max_tp_rate2 = mg->max_tp_rate2;
348                         cur_tp2 = mr->cur_tp;
349                 }
350         }
351
352         if (mi->max_prob_streams < 1)
353                 mi->max_prob_streams = 1;
354
355         for (group = 0; group < ARRAY_SIZE(minstrel_mcs_groups); group++) {
356                 mg = &mi->groups[group];
357                 if (!mg->supported)
358                         continue;
359                 mr = minstrel_get_ratestats(mi, mg->max_prob_rate);
360                 if (cur_prob_tp < mr->cur_tp &&
361                     minstrel_mcs_groups[group].streams <= mi->max_prob_streams) {
362                         mi->max_prob_rate = mg->max_prob_rate;
363                         cur_prob = mr->cur_prob;
364                         cur_prob_tp = mr->cur_tp;
365                 }
366         }
367
368
369         mi->stats_update = jiffies;
370 }
371
372 static bool
373 minstrel_ht_txstat_valid(struct minstrel_priv *mp, struct ieee80211_tx_rate *rate)
374 {
375         if (rate->idx < 0)
376                 return false;
377
378         if (!rate->count)
379                 return false;
380
381         if (rate->flags & IEEE80211_TX_RC_MCS)
382                 return true;
383
384         return rate->idx == mp->cck_rates[0] ||
385                rate->idx == mp->cck_rates[1] ||
386                rate->idx == mp->cck_rates[2] ||
387                rate->idx == mp->cck_rates[3];
388 }
389
390 static void
391 minstrel_next_sample_idx(struct minstrel_ht_sta *mi)
392 {
393         struct minstrel_mcs_group_data *mg;
394
395         for (;;) {
396                 mi->sample_group++;
397                 mi->sample_group %= ARRAY_SIZE(minstrel_mcs_groups);
398                 mg = &mi->groups[mi->sample_group];
399
400                 if (!mg->supported)
401                         continue;
402
403                 if (++mg->index >= MCS_GROUP_RATES) {
404                         mg->index = 0;
405                         if (++mg->column >= ARRAY_SIZE(sample_table))
406                                 mg->column = 0;
407                 }
408                 break;
409         }
410 }
411
412 static void
413 minstrel_downgrade_rate(struct minstrel_ht_sta *mi, unsigned int *idx,
414                         bool primary)
415 {
416         int group, orig_group;
417
418         orig_group = group = *idx / MCS_GROUP_RATES;
419         while (group > 0) {
420                 group--;
421
422                 if (!mi->groups[group].supported)
423                         continue;
424
425                 if (minstrel_mcs_groups[group].streams >
426                     minstrel_mcs_groups[orig_group].streams)
427                         continue;
428
429                 if (primary)
430                         *idx = mi->groups[group].max_tp_rate;
431                 else
432                         *idx = mi->groups[group].max_tp_rate2;
433                 break;
434         }
435 }
436
437 static void
438 minstrel_aggr_check(struct ieee80211_sta *pubsta, struct sk_buff *skb)
439 {
440         struct ieee80211_hdr *hdr = (struct ieee80211_hdr *) skb->data;
441         struct sta_info *sta = container_of(pubsta, struct sta_info, sta);
442         u16 tid;
443
444         if (unlikely(!ieee80211_is_data_qos(hdr->frame_control)))
445                 return;
446
447         if (unlikely(skb->protocol == cpu_to_be16(ETH_P_PAE)))
448                 return;
449
450         tid = *ieee80211_get_qos_ctl(hdr) & IEEE80211_QOS_CTL_TID_MASK;
451         if (likely(sta->ampdu_mlme.tid_tx[tid]))
452                 return;
453
454         if (skb_get_queue_mapping(skb) == IEEE80211_AC_VO)
455                 return;
456
457         ieee80211_start_tx_ba_session(pubsta, tid, 5000);
458 }
459
460 static void
461 minstrel_ht_tx_status(void *priv, struct ieee80211_supported_band *sband,
462                       struct ieee80211_sta *sta, void *priv_sta,
463                       struct sk_buff *skb)
464 {
465         struct minstrel_ht_sta_priv *msp = priv_sta;
466         struct minstrel_ht_sta *mi = &msp->ht;
467         struct ieee80211_tx_info *info = IEEE80211_SKB_CB(skb);
468         struct ieee80211_tx_rate *ar = info->status.rates;
469         struct minstrel_rate_stats *rate, *rate2;
470         struct minstrel_priv *mp = priv;
471         bool last, update = false;
472         int i;
473
474         if (!msp->is_ht)
475                 return mac80211_minstrel.tx_status(priv, sband, sta, &msp->legacy, skb);
476
477         /* This packet was aggregated but doesn't carry status info */
478         if ((info->flags & IEEE80211_TX_CTL_AMPDU) &&
479             !(info->flags & IEEE80211_TX_STAT_AMPDU))
480                 return;
481
482         if (!(info->flags & IEEE80211_TX_STAT_AMPDU)) {
483                 info->status.ampdu_ack_len =
484                         (info->flags & IEEE80211_TX_STAT_ACK ? 1 : 0);
485                 info->status.ampdu_len = 1;
486         }
487
488         mi->ampdu_packets++;
489         mi->ampdu_len += info->status.ampdu_len;
490
491         if (!mi->sample_wait && !mi->sample_tries && mi->sample_count > 0) {
492                 mi->sample_wait = 16 + 2 * MINSTREL_TRUNC(mi->avg_ampdu_len);
493                 mi->sample_tries = 1;
494                 mi->sample_count--;
495         }
496
497         if (info->flags & IEEE80211_TX_CTL_RATE_CTRL_PROBE)
498                 mi->sample_packets += info->status.ampdu_len;
499
500         last = !minstrel_ht_txstat_valid(mp, &ar[0]);
501         for (i = 0; !last; i++) {
502                 last = (i == IEEE80211_TX_MAX_RATES - 1) ||
503                        !minstrel_ht_txstat_valid(mp, &ar[i + 1]);
504
505                 rate = minstrel_ht_get_stats(mp, mi, &ar[i]);
506
507                 if (last)
508                         rate->success += info->status.ampdu_ack_len;
509
510                 rate->attempts += ar[i].count * info->status.ampdu_len;
511         }
512
513         /*
514          * check for sudden death of spatial multiplexing,
515          * downgrade to a lower number of streams if necessary.
516          */
517         rate = minstrel_get_ratestats(mi, mi->max_tp_rate);
518         if (rate->attempts > 30 &&
519             MINSTREL_FRAC(rate->success, rate->attempts) <
520             MINSTREL_FRAC(20, 100)) {
521                 minstrel_downgrade_rate(mi, &mi->max_tp_rate, true);
522                 update = true;
523         }
524
525         rate2 = minstrel_get_ratestats(mi, mi->max_tp_rate2);
526         if (rate2->attempts > 30 &&
527             MINSTREL_FRAC(rate2->success, rate2->attempts) <
528             MINSTREL_FRAC(20, 100)) {
529                 minstrel_downgrade_rate(mi, &mi->max_tp_rate2, false);
530                 update = true;
531         }
532
533         if (time_after(jiffies, mi->stats_update + (mp->update_interval / 2 * HZ) / 1000)) {
534                 update = true;
535                 minstrel_ht_update_stats(mp, mi);
536                 if (!(info->flags & IEEE80211_TX_CTL_AMPDU) &&
537                     mi->max_prob_rate / MCS_GROUP_RATES != MINSTREL_CCK_GROUP)
538                         minstrel_aggr_check(sta, skb);
539         }
540
541         if (update)
542                 minstrel_ht_update_rates(mp, mi);
543 }
544
545 static void
546 minstrel_calc_retransmit(struct minstrel_priv *mp, struct minstrel_ht_sta *mi,
547                          int index)
548 {
549         struct minstrel_rate_stats *mr;
550         const struct mcs_group *group;
551         unsigned int tx_time, tx_time_rtscts, tx_time_data;
552         unsigned int cw = mp->cw_min;
553         unsigned int ctime = 0;
554         unsigned int t_slot = 9; /* FIXME */
555         unsigned int ampdu_len = MINSTREL_TRUNC(mi->avg_ampdu_len);
556         unsigned int overhead = 0, overhead_rtscts = 0;
557
558         mr = minstrel_get_ratestats(mi, index);
559         if (mr->probability < MINSTREL_FRAC(1, 10)) {
560                 mr->retry_count = 1;
561                 mr->retry_count_rtscts = 1;
562                 return;
563         }
564
565         mr->retry_count = 2;
566         mr->retry_count_rtscts = 2;
567         mr->retry_updated = true;
568
569         group = &minstrel_mcs_groups[index / MCS_GROUP_RATES];
570         tx_time_data = group->duration[index % MCS_GROUP_RATES] * ampdu_len / 1000;
571
572         /* Contention time for first 2 tries */
573         ctime = (t_slot * cw) >> 1;
574         cw = min((cw << 1) | 1, mp->cw_max);
575         ctime += (t_slot * cw) >> 1;
576         cw = min((cw << 1) | 1, mp->cw_max);
577
578         if (index / MCS_GROUP_RATES != MINSTREL_CCK_GROUP) {
579                 overhead = mi->overhead;
580                 overhead_rtscts = mi->overhead_rtscts;
581         }
582
583         /* Total TX time for data and Contention after first 2 tries */
584         tx_time = ctime + 2 * (overhead + tx_time_data);
585         tx_time_rtscts = ctime + 2 * (overhead_rtscts + tx_time_data);
586
587         /* See how many more tries we can fit inside segment size */
588         do {
589                 /* Contention time for this try */
590                 ctime = (t_slot * cw) >> 1;
591                 cw = min((cw << 1) | 1, mp->cw_max);
592
593                 /* Total TX time after this try */
594                 tx_time += ctime + overhead + tx_time_data;
595                 tx_time_rtscts += ctime + overhead_rtscts + tx_time_data;
596
597                 if (tx_time_rtscts < mp->segment_size)
598                         mr->retry_count_rtscts++;
599         } while ((tx_time < mp->segment_size) &&
600                  (++mr->retry_count < mp->max_retry));
601 }
602
603
604 static void
605 minstrel_ht_set_rate(struct minstrel_priv *mp, struct minstrel_ht_sta *mi,
606                      struct ieee80211_sta_rates *ratetbl, int offset, int index)
607 {
608         const struct mcs_group *group = &minstrel_mcs_groups[index / MCS_GROUP_RATES];
609         struct minstrel_rate_stats *mr;
610         u8 idx;
611         u16 flags;
612
613         mr = minstrel_get_ratestats(mi, index);
614         if (!mr->retry_updated)
615                 minstrel_calc_retransmit(mp, mi, index);
616
617         if (mr->probability < MINSTREL_FRAC(20, 100) || !mr->retry_count) {
618                 ratetbl->rate[offset].count = 2;
619                 ratetbl->rate[offset].count_rts = 2;
620                 ratetbl->rate[offset].count_cts = 2;
621         } else {
622                 ratetbl->rate[offset].count = mr->retry_count;
623                 ratetbl->rate[offset].count_cts = mr->retry_count;
624                 ratetbl->rate[offset].count_rts = mr->retry_count_rtscts;
625         }
626
627         if (index / MCS_GROUP_RATES == MINSTREL_CCK_GROUP) {
628                 idx = mp->cck_rates[index % ARRAY_SIZE(mp->cck_rates)];
629                 flags = 0;
630         } else {
631                 idx = index % MCS_GROUP_RATES +
632                       (group->streams - 1) * MCS_GROUP_RATES;
633                 flags = IEEE80211_TX_RC_MCS | group->flags;
634         }
635
636         if (offset > 0) {
637                 ratetbl->rate[offset].count = ratetbl->rate[offset].count_rts;
638                 flags |= IEEE80211_TX_RC_USE_RTS_CTS;
639         }
640
641         ratetbl->rate[offset].idx = idx;
642         ratetbl->rate[offset].flags = flags;
643 }
644
645 static void
646 minstrel_ht_update_rates(struct minstrel_priv *mp, struct minstrel_ht_sta *mi)
647 {
648         struct ieee80211_sta_rates *rates;
649         int i = 0;
650
651         rates = kzalloc(sizeof(*rates), GFP_ATOMIC);
652         if (!rates)
653                 return;
654
655         /* Start with max_tp_rate */
656         minstrel_ht_set_rate(mp, mi, rates, i++, mi->max_tp_rate);
657
658         if (mp->hw->max_rates >= 3) {
659                 /* At least 3 tx rates supported, use max_tp_rate2 next */
660                 minstrel_ht_set_rate(mp, mi, rates, i++, mi->max_tp_rate2);
661         }
662
663         if (mp->hw->max_rates >= 2) {
664                 /*
665                  * At least 2 tx rates supported, use max_prob_rate next */
666                 minstrel_ht_set_rate(mp, mi, rates, i++, mi->max_prob_rate);
667         }
668
669         rates->rate[i].idx = -1;
670         rate_control_set_rates(mp->hw, mi->sta, rates);
671 }
672
673 static inline int
674 minstrel_get_duration(int index)
675 {
676         const struct mcs_group *group = &minstrel_mcs_groups[index / MCS_GROUP_RATES];
677         return group->duration[index % MCS_GROUP_RATES];
678 }
679
680 static int
681 minstrel_get_sample_rate(struct minstrel_priv *mp, struct minstrel_ht_sta *mi)
682 {
683         struct minstrel_rate_stats *mr;
684         struct minstrel_mcs_group_data *mg;
685         unsigned int sample_dur, sample_group;
686         int sample_idx = 0;
687
688         if (mi->sample_wait > 0) {
689                 mi->sample_wait--;
690                 return -1;
691         }
692
693         if (!mi->sample_tries)
694                 return -1;
695
696         mg = &mi->groups[mi->sample_group];
697         sample_idx = sample_table[mg->column][mg->index];
698         mr = &mg->rates[sample_idx];
699         sample_group = mi->sample_group;
700         sample_idx += sample_group * MCS_GROUP_RATES;
701         minstrel_next_sample_idx(mi);
702
703         /*
704          * Sampling might add some overhead (RTS, no aggregation)
705          * to the frame. Hence, don't use sampling for the currently
706          * used rates.
707          */
708         if (sample_idx == mi->max_tp_rate ||
709             sample_idx == mi->max_tp_rate2 ||
710             sample_idx == mi->max_prob_rate)
711                 return -1;
712
713         /*
714          * Do not sample if the probability is already higher than 95%
715          * to avoid wasting airtime.
716          */
717         if (mr->probability > MINSTREL_FRAC(95, 100))
718                 return -1;
719
720         /*
721          * Make sure that lower rates get sampled only occasionally,
722          * if the link is working perfectly.
723          */
724         sample_dur = minstrel_get_duration(sample_idx);
725         if (sample_dur >= minstrel_get_duration(mi->max_tp_rate2) &&
726             (mi->max_prob_streams <
727              minstrel_mcs_groups[sample_group].streams ||
728              sample_dur >= minstrel_get_duration(mi->max_prob_rate))) {
729                 if (mr->sample_skipped < 20)
730                         return -1;
731
732                 if (mi->sample_slow++ > 2)
733                         return -1;
734         }
735         mi->sample_tries--;
736
737         return sample_idx;
738 }
739
740 static void
741 minstrel_ht_check_cck_shortpreamble(struct minstrel_priv *mp,
742                                     struct minstrel_ht_sta *mi, bool val)
743 {
744         u8 supported = mi->groups[MINSTREL_CCK_GROUP].supported;
745
746         if (!supported || !mi->cck_supported_short)
747                 return;
748
749         if (supported & (mi->cck_supported_short << (val * 4)))
750                 return;
751
752         supported ^= mi->cck_supported_short | (mi->cck_supported_short << 4);
753         mi->groups[MINSTREL_CCK_GROUP].supported = supported;
754 }
755
756 static void
757 minstrel_ht_get_rate(void *priv, struct ieee80211_sta *sta, void *priv_sta,
758                      struct ieee80211_tx_rate_control *txrc)
759 {
760         const struct mcs_group *sample_group;
761         struct ieee80211_tx_info *info = IEEE80211_SKB_CB(txrc->skb);
762         struct ieee80211_tx_rate *rate = &info->status.rates[0];
763         struct minstrel_ht_sta_priv *msp = priv_sta;
764         struct minstrel_ht_sta *mi = &msp->ht;
765         struct minstrel_priv *mp = priv;
766         int sample_idx;
767
768         if (rate_control_send_low(sta, priv_sta, txrc))
769                 return;
770
771         if (!msp->is_ht)
772                 return mac80211_minstrel.get_rate(priv, sta, &msp->legacy, txrc);
773
774         info->flags |= mi->tx_flags;
775         minstrel_ht_check_cck_shortpreamble(mp, mi, txrc->short_preamble);
776
777         /* Don't use EAPOL frames for sampling on non-mrr hw */
778         if (mp->hw->max_rates == 1 &&
779             txrc->skb->protocol == cpu_to_be16(ETH_P_PAE))
780                 sample_idx = -1;
781         else
782                 sample_idx = minstrel_get_sample_rate(mp, mi);
783
784 #ifdef CONFIG_MAC80211_DEBUGFS
785         /* use fixed index if set */
786         if (mp->fixed_rate_idx != -1) {
787                 mi->max_tp_rate = mp->fixed_rate_idx;
788                 mi->max_tp_rate2 = mp->fixed_rate_idx;
789                 mi->max_prob_rate = mp->fixed_rate_idx;
790                 sample_idx = -1;
791         }
792 #endif
793
794         mi->total_packets++;
795
796         /* wraparound */
797         if (mi->total_packets == ~0) {
798                 mi->total_packets = 0;
799                 mi->sample_packets = 0;
800         }
801
802         if (sample_idx < 0)
803                 return;
804
805         sample_group = &minstrel_mcs_groups[sample_idx / MCS_GROUP_RATES];
806         info->flags |= IEEE80211_TX_CTL_RATE_CTRL_PROBE;
807         rate->count = 1;
808
809         if (sample_idx / MCS_GROUP_RATES == MINSTREL_CCK_GROUP) {
810                 int idx = sample_idx % ARRAY_SIZE(mp->cck_rates);
811                 rate->idx = mp->cck_rates[idx];
812                 rate->flags = 0;
813                 return;
814         }
815
816         rate->idx = sample_idx % MCS_GROUP_RATES +
817                     (sample_group->streams - 1) * MCS_GROUP_RATES;
818         rate->flags = IEEE80211_TX_RC_MCS | sample_group->flags;
819 }
820
821 static void
822 minstrel_ht_update_cck(struct minstrel_priv *mp, struct minstrel_ht_sta *mi,
823                        struct ieee80211_supported_band *sband,
824                        struct ieee80211_sta *sta)
825 {
826         int i;
827
828         if (sband->band != IEEE80211_BAND_2GHZ)
829                 return;
830
831         mi->cck_supported = 0;
832         mi->cck_supported_short = 0;
833         for (i = 0; i < 4; i++) {
834                 if (!rate_supported(sta, sband->band, mp->cck_rates[i]))
835                         continue;
836
837                 mi->cck_supported |= BIT(i);
838                 if (sband->bitrates[i].flags & IEEE80211_RATE_SHORT_PREAMBLE)
839                         mi->cck_supported_short |= BIT(i);
840         }
841
842         mi->groups[MINSTREL_CCK_GROUP].supported = mi->cck_supported;
843 }
844
845 static void
846 minstrel_ht_update_caps(void *priv, struct ieee80211_supported_band *sband,
847                         struct ieee80211_sta *sta, void *priv_sta)
848 {
849         struct minstrel_priv *mp = priv;
850         struct minstrel_ht_sta_priv *msp = priv_sta;
851         struct minstrel_ht_sta *mi = &msp->ht;
852         struct ieee80211_mcs_info *mcs = &sta->ht_cap.mcs;
853         u16 sta_cap = sta->ht_cap.cap;
854         int n_supported = 0;
855         int ack_dur;
856         int stbc;
857         int i;
858
859         /* fall back to the old minstrel for legacy stations */
860         if (!sta->ht_cap.ht_supported)
861                 goto use_legacy;
862
863         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(minstrel_mcs_groups) !=
864                 MINSTREL_MAX_STREAMS * MINSTREL_STREAM_GROUPS + 1);
865
866         msp->is_ht = true;
867         memset(mi, 0, sizeof(*mi));
868
869         mi->sta = sta;
870         mi->stats_update = jiffies;
871
872         ack_dur = ieee80211_frame_duration(sband->band, 10, 60, 1, 1);
873         mi->overhead = ieee80211_frame_duration(sband->band, 0, 60, 1, 1) + ack_dur;
874         mi->overhead_rtscts = mi->overhead + 2 * ack_dur;
875
876         mi->avg_ampdu_len = MINSTREL_FRAC(1, 1);
877
878         /* When using MRR, sample more on the first attempt, without delay */
879         if (mp->has_mrr) {
880                 mi->sample_count = 16;
881                 mi->sample_wait = 0;
882         } else {
883                 mi->sample_count = 8;
884                 mi->sample_wait = 8;
885         }
886         mi->sample_tries = 4;
887
888         stbc = (sta_cap & IEEE80211_HT_CAP_RX_STBC) >>
889                 IEEE80211_HT_CAP_RX_STBC_SHIFT;
890         mi->tx_flags |= stbc << IEEE80211_TX_CTL_STBC_SHIFT;
891
892         if (sta_cap & IEEE80211_HT_CAP_LDPC_CODING)
893                 mi->tx_flags |= IEEE80211_TX_CTL_LDPC;
894
895         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(mi->groups); i++) {
896                 mi->groups[i].supported = 0;
897                 if (i == MINSTREL_CCK_GROUP) {
898                         minstrel_ht_update_cck(mp, mi, sband, sta);
899                         continue;
900                 }
901
902                 if (minstrel_mcs_groups[i].flags & IEEE80211_TX_RC_SHORT_GI) {
903                         if (minstrel_mcs_groups[i].flags & IEEE80211_TX_RC_40_MHZ_WIDTH) {
904                                 if (!(sta_cap & IEEE80211_HT_CAP_SGI_40))
905                                         continue;
906                         } else {
907                                 if (!(sta_cap & IEEE80211_HT_CAP_SGI_20))
908                                         continue;
909                         }
910                 }
911
912                 if (minstrel_mcs_groups[i].flags & IEEE80211_TX_RC_40_MHZ_WIDTH &&
913                     sta->bandwidth < IEEE80211_STA_RX_BW_40)
914                         continue;
915
916                 /* Mark MCS > 7 as unsupported if STA is in static SMPS mode */
917                 if (sta->smps_mode == IEEE80211_SMPS_STATIC &&
918                     minstrel_mcs_groups[i].streams > 1)
919                         continue;
920
921                 mi->groups[i].supported =
922                         mcs->rx_mask[minstrel_mcs_groups[i].streams - 1];
923
924                 if (mi->groups[i].supported)
925                         n_supported++;
926         }
927
928         if (!n_supported)
929                 goto use_legacy;
930
931         /* create an initial rate table with the lowest supported rates */
932         minstrel_ht_update_stats(mp, mi);
933         minstrel_ht_update_rates(mp, mi);
934
935         return;
936
937 use_legacy:
938         msp->is_ht = false;
939         memset(&msp->legacy, 0, sizeof(msp->legacy));
940         msp->legacy.r = msp->ratelist;
941         msp->legacy.sample_table = msp->sample_table;
942         return mac80211_minstrel.rate_init(priv, sband, sta, &msp->legacy);
943 }
944
945 static void
946 minstrel_ht_rate_init(void *priv, struct ieee80211_supported_band *sband,
947                       struct ieee80211_sta *sta, void *priv_sta)
948 {
949         minstrel_ht_update_caps(priv, sband, sta, priv_sta);
950 }
951
952 static void
953 minstrel_ht_rate_update(void *priv, struct ieee80211_supported_band *sband,
954                         struct ieee80211_sta *sta, void *priv_sta,
955                         u32 changed)
956 {
957         minstrel_ht_update_caps(priv, sband, sta, priv_sta);
958 }
959
960 static void *
961 minstrel_ht_alloc_sta(void *priv, struct ieee80211_sta *sta, gfp_t gfp)
962 {
963         struct ieee80211_supported_band *sband;
964         struct minstrel_ht_sta_priv *msp;
965         struct minstrel_priv *mp = priv;
966         struct ieee80211_hw *hw = mp->hw;
967         int max_rates = 0;
968         int i;
969
970         for (i = 0; i < IEEE80211_NUM_BANDS; i++) {
971                 sband = hw->wiphy->bands[i];
972                 if (sband && sband->n_bitrates > max_rates)
973                         max_rates = sband->n_bitrates;
974         }
975
976         msp = kzalloc(sizeof(*msp), gfp);
977         if (!msp)
978                 return NULL;
979
980         msp->ratelist = kzalloc(sizeof(struct minstrel_rate) * max_rates, gfp);
981         if (!msp->ratelist)
982                 goto error;
983
984         msp->sample_table = kmalloc(SAMPLE_COLUMNS * max_rates, gfp);
985         if (!msp->sample_table)
986                 goto error1;
987
988         return msp;
989
990 error1:
991         kfree(msp->ratelist);
992 error:
993         kfree(msp);
994         return NULL;
995 }
996
997 static void
998 minstrel_ht_free_sta(void *priv, struct ieee80211_sta *sta, void *priv_sta)
999 {
1000         struct minstrel_ht_sta_priv *msp = priv_sta;
1001
1002         kfree(msp->sample_table);
1003         kfree(msp->ratelist);
1004         kfree(msp);
1005 }
1006
1007 static void *
1008 minstrel_ht_alloc(struct ieee80211_hw *hw, struct dentry *debugfsdir)
1009 {
1010         return mac80211_minstrel.alloc(hw, debugfsdir);
1011 }
1012
1013 static void
1014 minstrel_ht_free(void *priv)
1015 {
1016         mac80211_minstrel.free(priv);
1017 }
1018
1019 static struct rate_control_ops mac80211_minstrel_ht = {
1020         .name = "minstrel_ht",
1021         .tx_status = minstrel_ht_tx_status,
1022         .get_rate = minstrel_ht_get_rate,
1023         .rate_init = minstrel_ht_rate_init,
1024         .rate_update = minstrel_ht_rate_update,
1025         .alloc_sta = minstrel_ht_alloc_sta,
1026         .free_sta = minstrel_ht_free_sta,
1027         .alloc = minstrel_ht_alloc,
1028         .free = minstrel_ht_free,
1029 #ifdef CONFIG_MAC80211_DEBUGFS
1030         .add_sta_debugfs = minstrel_ht_add_sta_debugfs,
1031         .remove_sta_debugfs = minstrel_ht_remove_sta_debugfs,
1032 #endif
1033 };
1034
1035
1036 static void
1037 init_sample_table(void)
1038 {
1039         int col, i, new_idx;
1040         u8 rnd[MCS_GROUP_RATES];
1041
1042         memset(sample_table, 0xff, sizeof(sample_table));
1043         for (col = 0; col < SAMPLE_COLUMNS; col++) {
1044                 for (i = 0; i < MCS_GROUP_RATES; i++) {
1045                         get_random_bytes(rnd, sizeof(rnd));
1046                         new_idx = (i + rnd[i]) % MCS_GROUP_RATES;
1047
1048                         while (sample_table[col][new_idx] != 0xff)
1049                                 new_idx = (new_idx + 1) % MCS_GROUP_RATES;
1050
1051                         sample_table[col][new_idx] = i;
1052                 }
1053         }
1054 }
1055
1056 int __init
1057 rc80211_minstrel_ht_init(void)
1058 {
1059         init_sample_table();
1060         return ieee80211_rate_control_register(&mac80211_minstrel_ht);
1061 }
1062
1063 void
1064 rc80211_minstrel_ht_exit(void)
1065 {
1066         ieee80211_rate_control_unregister(&mac80211_minstrel_ht);
1067 }