net/mac80211/rc80211_minstrel_ht.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  * Copyright (C) 2010-2013 Felix Fietkau <nbd@openwrt.org>
   4  */
   5 #include <linux/netdevice.h>
   6 #include <linux/types.h>
   7 #include <linux/skbuff.h>
   8 #include <linux/debugfs.h>
   9 #include <linux/random.h>
  10 #include <linux/moduleparam.h>
  11 #include <linux/ieee80211.h>
  12 #include <net/mac80211.h>
  13 #include "rate.h"
  14 #include "sta_info.h"
  15 #include "rc80211_minstrel.h"
  16 #include "rc80211_minstrel_ht.h"
  17
  18 #define AVG_AMPDU_SIZE  16
  19 #define AVG_PKT_SIZE    1200
  20
  21 /* Number of bits for an average sized packet */
  22 #define MCS_NBITS ((AVG_PKT_SIZE * AVG_AMPDU_SIZE) << 3)
  23
  24 /* Number of symbols for a packet with (bps) bits per symbol */
  25 #define MCS_NSYMS(bps) DIV_ROUND_UP(MCS_NBITS, (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) \
  36         (MCS_SYMBOL_TIME(sgi, MCS_NSYMS((streams) * (bps))) / AVG_AMPDU_SIZE)
  37
  38 #define BW_20                   0
  39 #define BW_40                   1
  40 #define BW_80                   2
  41
  42 /*
  43  * Define group sort order: HT40 -> SGI -> #streams
  44  */
  45 #define GROUP_IDX(_streams, _sgi, _ht40)        \
  46         MINSTREL_HT_GROUP_0 +                   \
  47         MINSTREL_MAX_STREAMS * 2 * _ht40 +      \
  48         MINSTREL_MAX_STREAMS * _sgi +   \
  49         _streams - 1
  50
  51 #define _MAX(a, b) (((a)>(b))?(a):(b))
  52
  53 #define GROUP_SHIFT(duration)                                           \
  54         _MAX(0, 16 - __builtin_clz(duration))
  55
  56 /* MCS rate information for an MCS group */
  57 #define __MCS_GROUP(_streams, _sgi, _ht40, _s)                          \
  58         [GROUP_IDX(_streams, _sgi, _ht40)] = {                          \
  59         .streams = _streams,                                            \
  60         .shift = _s,                                                    \
  61         .flags =                                                        \
  62                 IEEE80211_TX_RC_MCS |                                   \
  63                 (_sgi ? IEEE80211_TX_RC_SHORT_GI : 0) |                 \
  64                 (_ht40 ? IEEE80211_TX_RC_40_MHZ_WIDTH : 0),             \
  65         .duration = {                                                   \
  66                 MCS_DURATION(_streams, _sgi, _ht40 ? 54 : 26) >> _s,    \
  67                 MCS_DURATION(_streams, _sgi, _ht40 ? 108 : 52) >> _s,   \
  68                 MCS_DURATION(_streams, _sgi, _ht40 ? 162 : 78) >> _s,   \
  69                 MCS_DURATION(_streams, _sgi, _ht40 ? 216 : 104) >> _s,  \
  70                 MCS_DURATION(_streams, _sgi, _ht40 ? 324 : 156) >> _s,  \
  71                 MCS_DURATION(_streams, _sgi, _ht40 ? 432 : 208) >> _s,  \
  72                 MCS_DURATION(_streams, _sgi, _ht40 ? 486 : 234) >> _s,  \
  73                 MCS_DURATION(_streams, _sgi, _ht40 ? 540 : 260) >> _s   \
  74         }                                                               \
  75 }
  76
  77 #define MCS_GROUP_SHIFT(_streams, _sgi, _ht40)                          \
  78         GROUP_SHIFT(MCS_DURATION(_streams, _sgi, _ht40 ? 54 : 26))
  79
  80 #define MCS_GROUP(_streams, _sgi, _ht40)                                \
  81         __MCS_GROUP(_streams, _sgi, _ht40,                              \
  82                     MCS_GROUP_SHIFT(_streams, _sgi, _ht40))
  83
  84 #define VHT_GROUP_IDX(_streams, _sgi, _bw)                              \
  85         (MINSTREL_VHT_GROUP_0 +                                         \
  86          MINSTREL_MAX_STREAMS * 2 * (_bw) +                             \
  87          MINSTREL_MAX_STREAMS * (_sgi) +                                \
  88          (_streams) - 1)
  89
  90 #define BW2VBPS(_bw, r3, r2, r1)                                        \
  91         (_bw == BW_80 ? r3 : _bw == BW_40 ? r2 : r1)
  92
  93 #define __VHT_GROUP(_streams, _sgi, _bw, _s)                            \
  94         [VHT_GROUP_IDX(_streams, _sgi, _bw)] = {                        \
  95         .streams = _streams,                                            \
  96         .shift = _s,                                                    \
  97         .flags =                                                        \
  98                 IEEE80211_TX_RC_VHT_MCS |                               \
  99                 (_sgi ? IEEE80211_TX_RC_SHORT_GI : 0) |                 \
 100                 (_bw == BW_80 ? IEEE80211_TX_RC_80_MHZ_WIDTH :          \
 101                  _bw == BW_40 ? IEEE80211_TX_RC_40_MHZ_WIDTH : 0),      \
 102         .duration = {                                                   \
 103                 MCS_DURATION(_streams, _sgi,                            \
 104                              BW2VBPS(_bw,  117,  54,  26)) >> _s,       \
 105                 MCS_DURATION(_streams, _sgi,                            \
 106                              BW2VBPS(_bw,  234, 108,  52)) >> _s,       \
 107                 MCS_DURATION(_streams, _sgi,                            \
 108                              BW2VBPS(_bw,  351, 162,  78)) >> _s,       \
 109                 MCS_DURATION(_streams, _sgi,                            \
 110                              BW2VBPS(_bw,  468, 216, 104)) >> _s,       \
 111                 MCS_DURATION(_streams, _sgi,                            \
 112                              BW2VBPS(_bw,  702, 324, 156)) >> _s,       \
 113                 MCS_DURATION(_streams, _sgi,                            \
 114                              BW2VBPS(_bw,  936, 432, 208)) >> _s,       \
 115                 MCS_DURATION(_streams, _sgi,                            \
 116                              BW2VBPS(_bw, 1053, 486, 234)) >> _s,       \
 117                 MCS_DURATION(_streams, _sgi,                            \
 118                              BW2VBPS(_bw, 1170, 540, 260)) >> _s,       \
 119                 MCS_DURATION(_streams, _sgi,                            \
 120                              BW2VBPS(_bw, 1404, 648, 312)) >> _s,       \
 121                 MCS_DURATION(_streams, _sgi,                            \
 122                              BW2VBPS(_bw, 1560, 720, 346)) >> _s        \
 123         }                                                               \
 124 }
 125
 126 #define VHT_GROUP_SHIFT(_streams, _sgi, _bw)                            \
 127         GROUP_SHIFT(MCS_DURATION(_streams, _sgi,                        \
 128                                  BW2VBPS(_bw,  117,  54,  26)))
 129
 130 #define VHT_GROUP(_streams, _sgi, _bw)                                  \
 131         __VHT_GROUP(_streams, _sgi, _bw,                                \
 132                     VHT_GROUP_SHIFT(_streams, _sgi, _bw))
 133
 134 #define CCK_DURATION(_bitrate, _short, _len)            \
 135         (1000 * (10 /* SIFS */ +                        \
 136          (_short ? 72 + 24 : 144 + 48) +                \
 137          (8 * (_len + 4) * 10) / (_bitrate)))
 138
 139 #define CCK_ACK_DURATION(_bitrate, _short)                      \
 140         (CCK_DURATION((_bitrate > 10 ? 20 : 10), false, 60) +   \
 141          CCK_DURATION(_bitrate, _short, AVG_PKT_SIZE))
 142
 143 #define CCK_DURATION_LIST(_short, _s)                   \
 144         CCK_ACK_DURATION(10, _short) >> _s,             \
 145         CCK_ACK_DURATION(20, _short) >> _s,             \
 146         CCK_ACK_DURATION(55, _short) >> _s,             \
 147         CCK_ACK_DURATION(110, _short) >> _s
 148
 149 #define __CCK_GROUP(_s)                                 \
 150         [MINSTREL_CCK_GROUP] = {                        \
 151                 .streams = 1,                           \
 152                 .flags = 0,                             \
 153                 .shift = _s,                            \
 154                 .duration = {                           \
 155                         CCK_DURATION_LIST(false, _s),   \
 156                         CCK_DURATION_LIST(true, _s)     \
 157                 }                                       \
 158         }
 159
 160 #define CCK_GROUP_SHIFT                                 \
 161         GROUP_SHIFT(CCK_ACK_DURATION(10, false))
 162
 163 #define CCK_GROUP __CCK_GROUP(CCK_GROUP_SHIFT)
 164
 165
 166 static bool minstrel_vht_only = true;
 167 module_param(minstrel_vht_only, bool, 0644);
 168 MODULE_PARM_DESC(minstrel_vht_only,
 169                  "Use only VHT rates when VHT is supported by sta.");
 170
 171 /*
 172  * To enable sufficiently targeted rate sampling, MCS rates are divided into
 173  * groups, based on the number of streams and flags (HT40, SGI) that they
 174  * use.
 175  *
 176  * Sortorder has to be fixed for GROUP_IDX macro to be applicable:
 177  * BW -> SGI -> #streams
 178  */
 179 const struct mcs_group minstrel_mcs_groups[] = {
 180         MCS_GROUP(1, 0, BW_20),
 181         MCS_GROUP(2, 0, BW_20),
 182         MCS_GROUP(3, 0, BW_20),
 183         MCS_GROUP(4, 0, BW_20),
 184
 185         MCS_GROUP(1, 1, BW_20),
 186         MCS_GROUP(2, 1, BW_20),
 187         MCS_GROUP(3, 1, BW_20),
 188         MCS_GROUP(4, 1, BW_20),
 189
 190         MCS_GROUP(1, 0, BW_40),
 191         MCS_GROUP(2, 0, BW_40),
 192         MCS_GROUP(3, 0, BW_40),
 193         MCS_GROUP(4, 0, BW_40),
 194
 195         MCS_GROUP(1, 1, BW_40),
 196         MCS_GROUP(2, 1, BW_40),
 197         MCS_GROUP(3, 1, BW_40),
 198         MCS_GROUP(4, 1, BW_40),
 199
 200         CCK_GROUP,
 201
 202         VHT_GROUP(1, 0, BW_20),
 203         VHT_GROUP(2, 0, BW_20),
 204         VHT_GROUP(3, 0, BW_20),
 205         VHT_GROUP(4, 0, BW_20),
 206
 207         VHT_GROUP(1, 1, BW_20),
 208         VHT_GROUP(2, 1, BW_20),
 209         VHT_GROUP(3, 1, BW_20),
 210         VHT_GROUP(4, 1, BW_20),
 211
 212         VHT_GROUP(1, 0, BW_40),
 213         VHT_GROUP(2, 0, BW_40),
 214         VHT_GROUP(3, 0, BW_40),
 215         VHT_GROUP(4, 0, BW_40),
 216
 217         VHT_GROUP(1, 1, BW_40),
 218         VHT_GROUP(2, 1, BW_40),
 219         VHT_GROUP(3, 1, BW_40),
 220         VHT_GROUP(4, 1, BW_40),
 221
 222         VHT_GROUP(1, 0, BW_80),
 223         VHT_GROUP(2, 0, BW_80),
 224         VHT_GROUP(3, 0, BW_80),
 225         VHT_GROUP(4, 0, BW_80),
 226
 227         VHT_GROUP(1, 1, BW_80),
 228         VHT_GROUP(2, 1, BW_80),
 229         VHT_GROUP(3, 1, BW_80),
 230         VHT_GROUP(4, 1, BW_80),
 231 };
 232
 233 static u8 sample_table[SAMPLE_COLUMNS][MCS_GROUP_RATES] __read_mostly;
 234
 235 static void
 236 minstrel_ht_update_rates(struct minstrel_priv *mp, struct minstrel_ht_sta *mi);
 237
 238 /*
 239  * Some VHT MCSes are invalid (when Ndbps / Nes is not an integer)
 240  * e.g for MCS9@20MHzx1Nss: Ndbps=8x52*(5/6) Nes=1
 241  *
 242  * Returns the valid mcs map for struct minstrel_mcs_group_data.supported
 243  */
 244 static u16
 245 minstrel_get_valid_vht_rates(int bw, int nss, __le16 mcs_map)
 246 {
 247         u16 mask = 0;
 248
 249         if (bw == BW_20) {
 250                 if (nss != 3 && nss != 6)
 251                         mask = BIT(9);
 252         } else if (bw == BW_80) {
 253                 if (nss == 3 || nss == 7)
 254                         mask = BIT(6);
 255                 else if (nss == 6)
 256                         mask = BIT(9);
 257         } else {
 258                 WARN_ON(bw != BW_40);
 259         }
 260
 261         switch ((le16_to_cpu(mcs_map) >> (2 * (nss - 1))) & 3) {
 262         case IEEE80211_VHT_MCS_SUPPORT_0_7:
 263                 mask |= 0x300;
 264                 break;
 265         case IEEE80211_VHT_MCS_SUPPORT_0_8:
 266                 mask |= 0x200;
 267                 break;
 268         case IEEE80211_VHT_MCS_SUPPORT_0_9:
 269                 break;
 270         default:
 271                 mask = 0x3ff;
 272         }
 273
 274         return 0x3ff & ~mask;
 275 }
 276
 277 /*
 278  * Look up an MCS group index based on mac80211 rate information
 279  */
 280 static int
 281 minstrel_ht_get_group_idx(struct ieee80211_tx_rate *rate)
 282 {
 283         return GROUP_IDX((rate->idx / 8) + 1,
 284                          !!(rate->flags & IEEE80211_TX_RC_SHORT_GI),
 285                          !!(rate->flags & IEEE80211_TX_RC_40_MHZ_WIDTH));
 286 }
 287
 288 static int
 289 minstrel_vht_get_group_idx(struct ieee80211_tx_rate *rate)
 290 {
 291         return VHT_GROUP_IDX(ieee80211_rate_get_vht_nss(rate),
 292                              !!(rate->flags & IEEE80211_TX_RC_SHORT_GI),
 293                              !!(rate->flags & IEEE80211_TX_RC_40_MHZ_WIDTH) +
 294                              2*!!(rate->flags & IEEE80211_TX_RC_80_MHZ_WIDTH));
 295 }
 296
 297 static struct minstrel_rate_stats *
 298 minstrel_ht_get_stats(struct minstrel_priv *mp, struct minstrel_ht_sta *mi,
 299                       struct ieee80211_tx_rate *rate)
 300 {
 301         int group, idx;
 302
 303         if (rate->flags & IEEE80211_TX_RC_MCS) {
 304                 group = minstrel_ht_get_group_idx(rate);
 305                 idx = rate->idx % 8;
 306         } else if (rate->flags & IEEE80211_TX_RC_VHT_MCS) {
 307                 group = minstrel_vht_get_group_idx(rate);
 308                 idx = ieee80211_rate_get_vht_mcs(rate);
 309         } else {
 310                 group = MINSTREL_CCK_GROUP;
 311
 312                 for (idx = 0; idx < ARRAY_SIZE(mp->cck_rates); idx++)
 313                         if (rate->idx == mp->cck_rates[idx])
 314                                 break;
 315
 316                 /* short preamble */
 317                 if ((mi->supported[group] & BIT(idx + 4)) &&
 318                     (rate->flags & IEEE80211_TX_RC_USE_SHORT_PREAMBLE))
 319                         idx += 4;
 320         }
 321         return &mi->groups[group].rates[idx];
 322 }
 323
 324 static inline struct minstrel_rate_stats *
 325 minstrel_get_ratestats(struct minstrel_ht_sta *mi, int index)
 326 {
 327         return &mi->groups[index / MCS_GROUP_RATES].rates[index % MCS_GROUP_RATES];
 328 }
 329
 330 static unsigned int
 331 minstrel_ht_avg_ampdu_len(struct minstrel_ht_sta *mi)
 332 {
 333         if (!mi->avg_ampdu_len)
 334                 return AVG_AMPDU_SIZE;
 335
 336         return MINSTREL_TRUNC(mi->avg_ampdu_len);
 337 }
 338
 339 /*
 340  * Return current throughput based on the average A-MPDU length, taking into
 341  * account the expected number of retransmissions and their expected length
 342  */
 343 int
 344 minstrel_ht_get_tp_avg(struct minstrel_ht_sta *mi, int group, int rate,
 345                        int prob_ewma)
 346 {
 347         unsigned int nsecs = 0;
 348
 349         /* do not account throughput if sucess prob is below 10% */
 350         if (prob_ewma < MINSTREL_FRAC(10, 100))
 351                 return 0;
 352
 353         if (group != MINSTREL_CCK_GROUP)
 354                 nsecs = 1000 * mi->overhead / minstrel_ht_avg_ampdu_len(mi);
 355
 356         nsecs += minstrel_mcs_groups[group].duration[rate] <<
 357                  minstrel_mcs_groups[group].shift;
 358
 359         /*
 360          * For the throughput calculation, limit the probability value to 90% to
 361          * account for collision related packet error rate fluctuation
 362          * (prob is scaled - see MINSTREL_FRAC above)
 363          */
 364         if (prob_ewma > MINSTREL_FRAC(90, 100))
 365                 return MINSTREL_TRUNC(100000 * ((MINSTREL_FRAC(90, 100) * 1000)
 366                                                                       / nsecs));
 367         else
 368                 return MINSTREL_TRUNC(100000 * ((prob_ewma * 1000) / nsecs));
 369 }
 370
 371 /*
 372  * Find & sort topmost throughput rates
 373  *
 374  * If multiple rates provide equal throughput the sorting is based on their
 375  * current success probability. Higher success probability is preferred among
 376  * MCS groups, CCK rates do not provide aggregation and are therefore at last.
 377  */
 378 static void
 379 minstrel_ht_sort_best_tp_rates(struct minstrel_ht_sta *mi, u16 index,
 380                                u16 *tp_list)
 381 {
 382         int cur_group, cur_idx, cur_tp_avg, cur_prob;
 383         int tmp_group, tmp_idx, tmp_tp_avg, tmp_prob;
 384         int j = MAX_THR_RATES;
 385
 386         cur_group = index / MCS_GROUP_RATES;
 387         cur_idx = index  % MCS_GROUP_RATES;
 388         cur_prob = mi->groups[cur_group].rates[cur_idx].prob_ewma;
 389         cur_tp_avg = minstrel_ht_get_tp_avg(mi, cur_group, cur_idx, cur_prob);
 390
 391         do {
 392                 tmp_group = tp_list[j - 1] / MCS_GROUP_RATES;
 393                 tmp_idx = tp_list[j - 1] % MCS_GROUP_RATES;
 394                 tmp_prob = mi->groups[tmp_group].rates[tmp_idx].prob_ewma;
 395                 tmp_tp_avg = minstrel_ht_get_tp_avg(mi, tmp_group, tmp_idx,
 396                                                     tmp_prob);
 397                 if (cur_tp_avg < tmp_tp_avg ||
 398                     (cur_tp_avg == tmp_tp_avg && cur_prob <= tmp_prob))
 399                         break;
 400                 j--;
 401         } while (j > 0);
 402
 403         if (j < MAX_THR_RATES - 1) {
 404                 memmove(&tp_list[j + 1], &tp_list[j], (sizeof(*tp_list) *
 405                        (MAX_THR_RATES - (j + 1))));
 406         }
 407         if (j < MAX_THR_RATES)
 408                 tp_list[j] = index;
 409 }
 410
 411 /*
 412  * Find and set the topmost probability rate per sta and per group
 413  */
 414 static void
 415 minstrel_ht_set_best_prob_rate(struct minstrel_ht_sta *mi, u16 index)
 416 {
 417         struct minstrel_mcs_group_data *mg;
 418         struct minstrel_rate_stats *mrs;
 419         int tmp_group, tmp_idx, tmp_tp_avg, tmp_prob;
 420         int max_tp_group, cur_tp_avg, cur_group, cur_idx;
 421         int max_gpr_group, max_gpr_idx;
 422         int max_gpr_tp_avg, max_gpr_prob;
 423
 424         cur_group = index / MCS_GROUP_RATES;
 425         cur_idx = index % MCS_GROUP_RATES;
 426         mg = &mi->groups[index / MCS_GROUP_RATES];
 427         mrs = &mg->rates[index % MCS_GROUP_RATES];
 428
 429         tmp_group = mi->max_prob_rate / MCS_GROUP_RATES;
 430         tmp_idx = mi->max_prob_rate % MCS_GROUP_RATES;
 431         tmp_prob = mi->groups[tmp_group].rates[tmp_idx].prob_ewma;
 432         tmp_tp_avg = minstrel_ht_get_tp_avg(mi, tmp_group, tmp_idx, tmp_prob);
 433
 434         /* if max_tp_rate[0] is from MCS_GROUP max_prob_rate get selected from
 435          * MCS_GROUP as well as CCK_GROUP rates do not allow aggregation */
 436         max_tp_group = mi->max_tp_rate[0] / MCS_GROUP_RATES;
 437         if((index / MCS_GROUP_RATES == MINSTREL_CCK_GROUP) &&
 438             (max_tp_group != MINSTREL_CCK_GROUP))
 439                 return;
 440
 441         max_gpr_group = mg->max_group_prob_rate / MCS_GROUP_RATES;
 442         max_gpr_idx = mg->max_group_prob_rate % MCS_GROUP_RATES;
 443         max_gpr_prob = mi->groups[max_gpr_group].rates[max_gpr_idx].prob_ewma;
 444
 445         if (mrs->prob_ewma > MINSTREL_FRAC(75, 100)) {
 446                 cur_tp_avg = minstrel_ht_get_tp_avg(mi, cur_group, cur_idx,
 447                                                     mrs->prob_ewma);
 448                 if (cur_tp_avg > tmp_tp_avg)
 449                         mi->max_prob_rate = index;
 450
 451                 max_gpr_tp_avg = minstrel_ht_get_tp_avg(mi, max_gpr_group,
 452                                                         max_gpr_idx,
 453                                                         max_gpr_prob);
 454                 if (cur_tp_avg > max_gpr_tp_avg)
 455                         mg->max_group_prob_rate = index;
 456         } else {
 457                 if (mrs->prob_ewma > tmp_prob)
 458                         mi->max_prob_rate = index;
 459                 if (mrs->prob_ewma > max_gpr_prob)
 460                         mg->max_group_prob_rate = index;
 461         }
 462 }
 463
 464
 465 /*
 466  * Assign new rate set per sta and use CCK rates only if the fastest
 467  * rate (max_tp_rate[0]) is from CCK group. This prohibits such sorted
 468  * rate sets where MCS and CCK rates are mixed, because CCK rates can
 469  * not use aggregation.
 470  */
 471 static void
 472 minstrel_ht_assign_best_tp_rates(struct minstrel_ht_sta *mi,
 473                                  u16 tmp_mcs_tp_rate[MAX_THR_RATES],
 474                                  u16 tmp_cck_tp_rate[MAX_THR_RATES])
 475 {
 476         unsigned int tmp_group, tmp_idx, tmp_cck_tp, tmp_mcs_tp, tmp_prob;
 477         int i;
 478
 479         tmp_group = tmp_cck_tp_rate[0] / MCS_GROUP_RATES;
 480         tmp_idx = tmp_cck_tp_rate[0] % MCS_GROUP_RATES;
 481         tmp_prob = mi->groups[tmp_group].rates[tmp_idx].prob_ewma;
 482         tmp_cck_tp = minstrel_ht_get_tp_avg(mi, tmp_group, tmp_idx, tmp_prob);
 483
 484         tmp_group = tmp_mcs_tp_rate[0] / MCS_GROUP_RATES;
 485         tmp_idx = tmp_mcs_tp_rate[0] % MCS_GROUP_RATES;
 486         tmp_prob = mi->groups[tmp_group].rates[tmp_idx].prob_ewma;
 487         tmp_mcs_tp = minstrel_ht_get_tp_avg(mi, tmp_group, tmp_idx, tmp_prob);
 488
 489         if (tmp_cck_tp_rate && tmp_cck_tp > tmp_mcs_tp) {
 490                 for(i = 0; i < MAX_THR_RATES; i++) {
 491                         minstrel_ht_sort_best_tp_rates(mi, tmp_cck_tp_rate[i],
 492                                                        tmp_mcs_tp_rate);
 493                 }
 494         }
 495
 496 }
 497
 498 /*
 499  * Try to increase robustness of max_prob rate by decrease number of
 500  * streams if possible.
 501  */
 502 static inline void
 503 minstrel_ht_prob_rate_reduce_streams(struct minstrel_ht_sta *mi)
 504 {
 505         struct minstrel_mcs_group_data *mg;
 506         int tmp_max_streams, group, tmp_idx, tmp_prob;
 507         int tmp_tp = 0;
 508
 509         tmp_max_streams = minstrel_mcs_groups[mi->max_tp_rate[0] /
 510                           MCS_GROUP_RATES].streams;
 511         for (group = 0; group < ARRAY_SIZE(minstrel_mcs_groups); group++) {
 512                 mg = &mi->groups[group];
 513                 if (!mi->supported[group] || group == MINSTREL_CCK_GROUP)
 514                         continue;
 515
 516                 tmp_idx = mg->max_group_prob_rate % MCS_GROUP_RATES;
 517                 tmp_prob = mi->groups[group].rates[tmp_idx].prob_ewma;
 518
 519                 if (tmp_tp < minstrel_ht_get_tp_avg(mi, group, tmp_idx, tmp_prob) &&
 520                    (minstrel_mcs_groups[group].streams < tmp_max_streams)) {
 521                                 mi->max_prob_rate = mg->max_group_prob_rate;
 522                                 tmp_tp = minstrel_ht_get_tp_avg(mi, group,
 523                                                                 tmp_idx,
 524                                                                 tmp_prob);
 525                 }
 526         }
 527 }
 528
 529 /*
 530  * Update rate statistics and select new primary rates
 531  *
 532  * Rules for rate selection:
 533  *  - max_prob_rate must use only one stream, as a tradeoff between delivery
 534  *    probability and throughput during strong fluctuations
 535  *  - as long as the max prob rate has a probability of more than 75%, pick
 536  *    higher throughput rates, even if the probablity is a bit lower
 537  */
 538 static void
 539 minstrel_ht_update_stats(struct minstrel_priv *mp, struct minstrel_ht_sta *mi)
 540 {
 541         struct minstrel_mcs_group_data *mg;
 542         struct minstrel_rate_stats *mrs;
 543         int group, i, j, cur_prob;
 544         u16 tmp_mcs_tp_rate[MAX_THR_RATES], tmp_group_tp_rate[MAX_THR_RATES];
 545         u16 tmp_cck_tp_rate[MAX_THR_RATES], index;
 546
 547         if (mi->ampdu_packets > 0) {
 548                 if (!ieee80211_hw_check(mp->hw, TX_STATUS_NO_AMPDU_LEN))
 549                         mi->avg_ampdu_len = minstrel_ewma(mi->avg_ampdu_len,
 550                                 MINSTREL_FRAC(mi->ampdu_len, mi->ampdu_packets),
 551                                               EWMA_LEVEL);
 552                 else
 553                         mi->avg_ampdu_len = 0;
 554                 mi->ampdu_len = 0;
 555                 mi->ampdu_packets = 0;
 556         }
 557
 558         mi->sample_slow = 0;
 559         mi->sample_count = 0;
 560
 561         memset(tmp_mcs_tp_rate, 0, sizeof(tmp_mcs_tp_rate));
 562         memset(tmp_cck_tp_rate, 0, sizeof(tmp_cck_tp_rate));
 563         if (mi->supported[MINSTREL_CCK_GROUP])
 564                 for (j = 0; j < ARRAY_SIZE(tmp_cck_tp_rate); j++)
 565                         tmp_cck_tp_rate[j] = MINSTREL_CCK_GROUP * MCS_GROUP_RATES;
 566
 567         if (mi->supported[MINSTREL_VHT_GROUP_0])
 568                 index = MINSTREL_VHT_GROUP_0 * MCS_GROUP_RATES;
 569         else
 570                 index = MINSTREL_HT_GROUP_0 * MCS_GROUP_RATES;
 571
 572         for (j = 0; j < ARRAY_SIZE(tmp_mcs_tp_rate); j++)
 573                 tmp_mcs_tp_rate[j] = index;
 574
 575         /* Find best rate sets within all MCS groups*/
 576         for (group = 0; group < ARRAY_SIZE(minstrel_mcs_groups); group++) {
 577
 578                 mg = &mi->groups[group];
 579                 if (!mi->supported[group])
 580                         continue;
 581
 582                 mi->sample_count++;
 583
 584                 /* (re)Initialize group rate indexes */
 585                 for(j = 0; j < MAX_THR_RATES; j++)
 586                         tmp_group_tp_rate[j] = MCS_GROUP_RATES * group;
 587
 588                 for (i = 0; i < MCS_GROUP_RATES; i++) {
 589                         if (!(mi->supported[group] & BIT(i)))
 590                                 continue;
 591
 592                         index = MCS_GROUP_RATES * group + i;
 593
 594                         mrs = &mg->rates[i];
 595                         mrs->retry_updated = false;
 596                         minstrel_calc_rate_stats(mrs);
 597                         cur_prob = mrs->prob_ewma;
 598
 599                         if (minstrel_ht_get_tp_avg(mi, group, i, cur_prob) == 0)
 600                                 continue;
 601
 602                         /* Find max throughput rate set */
 603                         if (group != MINSTREL_CCK_GROUP) {
 604                                 minstrel_ht_sort_best_tp_rates(mi, index,
 605                                                                tmp_mcs_tp_rate);
 606                         } else if (group == MINSTREL_CCK_GROUP) {
 607                                 minstrel_ht_sort_best_tp_rates(mi, index,
 608                                                                tmp_cck_tp_rate);
 609                         }
 610
 611                         /* Find max throughput rate set within a group */
 612                         minstrel_ht_sort_best_tp_rates(mi, index,
 613                                                        tmp_group_tp_rate);
 614
 615                         /* Find max probability rate per group and global */
 616                         minstrel_ht_set_best_prob_rate(mi, index);
 617                 }
 618
 619                 memcpy(mg->max_group_tp_rate, tmp_group_tp_rate,
 620                        sizeof(mg->max_group_tp_rate));
 621         }
 622
 623         /* Assign new rate set per sta */
 624         minstrel_ht_assign_best_tp_rates(mi, tmp_mcs_tp_rate, tmp_cck_tp_rate);
 625         memcpy(mi->max_tp_rate, tmp_mcs_tp_rate, sizeof(mi->max_tp_rate));
 626
 627         /* Try to increase robustness of max_prob_rate*/
 628         minstrel_ht_prob_rate_reduce_streams(mi);
 629
 630         /* try to sample all available rates during each interval */
 631         mi->sample_count *= 8;
 632
 633 #ifdef CONFIG_MAC80211_DEBUGFS
 634         /* use fixed index if set */
 635         if (mp->fixed_rate_idx != -1) {
 636                 for (i = 0; i < 4; i++)
 637                         mi->max_tp_rate[i] = mp->fixed_rate_idx;
 638                 mi->max_prob_rate = mp->fixed_rate_idx;
 639         }
 640 #endif
 641
 642         /* Reset update timer */
 643         mi->last_stats_update = jiffies;
 644 }
 645
 646 static bool
 647 minstrel_ht_txstat_valid(struct minstrel_priv *mp, struct ieee80211_tx_rate *rate)
 648 {
 649         if (rate->idx < 0)
 650                 return false;
 651
 652         if (!rate->count)
 653                 return false;
 654
 655         if (rate->flags & IEEE80211_TX_RC_MCS ||
 656             rate->flags & IEEE80211_TX_RC_VHT_MCS)
 657                 return true;
 658
 659         return rate->idx == mp->cck_rates[0] ||
 660                rate->idx == mp->cck_rates[1] ||
 661                rate->idx == mp->cck_rates[2] ||
 662                rate->idx == mp->cck_rates[3];
 663 }
 664
 665 static void
 666 minstrel_set_next_sample_idx(struct minstrel_ht_sta *mi)
 667 {
 668         struct minstrel_mcs_group_data *mg;
 669
 670         for (;;) {
 671                 mi->sample_group++;
 672                 mi->sample_group %= ARRAY_SIZE(minstrel_mcs_groups);
 673                 mg = &mi->groups[mi->sample_group];
 674
 675                 if (!mi->supported[mi->sample_group])
 676                         continue;
 677
 678                 if (++mg->index >= MCS_GROUP_RATES) {
 679                         mg->index = 0;
 680                         if (++mg->column >= ARRAY_SIZE(sample_table))
 681                                 mg->column = 0;
 682                 }
 683                 break;
 684         }
 685 }
 686
 687 static void
 688 minstrel_downgrade_rate(struct minstrel_ht_sta *mi, u16 *idx, bool primary)
 689 {
 690         int group, orig_group;
 691
 692         orig_group = group = *idx / MCS_GROUP_RATES;
 693         while (group > 0) {
 694                 group--;
 695
 696                 if (!mi->supported[group])
 697                         continue;
 698
 699                 if (minstrel_mcs_groups[group].streams >
 700                     minstrel_mcs_groups[orig_group].streams)
 701                         continue;
 702
 703                 if (primary)
 704                         *idx = mi->groups[group].max_group_tp_rate[0];
 705                 else
 706                         *idx = mi->groups[group].max_group_tp_rate[1];
 707                 break;
 708         }
 709 }
 710
 711 static void
 712 minstrel_aggr_check(struct ieee80211_sta *pubsta, struct sk_buff *skb)
 713 {
 714         struct ieee80211_hdr *hdr = (struct ieee80211_hdr *) skb->data;
 715         struct sta_info *sta = container_of(pubsta, struct sta_info, sta);
 716         u16 tid;
 717
 718         if (skb_get_queue_mapping(skb) == IEEE80211_AC_VO)
 719                 return;
 720
 721         if (unlikely(!ieee80211_is_data_qos(hdr->frame_control)))
 722                 return;
 723
 724         if (unlikely(skb->protocol == cpu_to_be16(ETH_P_PAE)))
 725                 return;
 726
 727         tid = ieee80211_get_tid(hdr);
 728         if (likely(sta->ampdu_mlme.tid_tx[tid]))
 729                 return;
 730
 731         ieee80211_start_tx_ba_session(pubsta, tid, 0);
 732 }
 733
 734 static void
 735 minstrel_ht_tx_status(void *priv, struct ieee80211_supported_band *sband,
 736                       void *priv_sta, struct ieee80211_tx_status *st)
 737 {
 738         struct ieee80211_tx_info *info = st->info;
 739         struct minstrel_ht_sta_priv *msp = priv_sta;
 740         struct minstrel_ht_sta *mi = &msp->ht;
 741         struct ieee80211_tx_rate *ar = info->status.rates;
 742         struct minstrel_rate_stats *rate, *rate2;
 743         struct minstrel_priv *mp = priv;
 744         bool last, update = false;
 745         int i;
 746
 747         if (!msp->is_ht)
 748                 return mac80211_minstrel.tx_status_ext(priv, sband,
 749                                                        &msp->legacy, st);
 750
 751         /* This packet was aggregated but doesn't carry status info */
 752         if ((info->flags & IEEE80211_TX_CTL_AMPDU) &&
 753             !(info->flags & IEEE80211_TX_STAT_AMPDU))
 754                 return;
 755
 756         if (!(info->flags & IEEE80211_TX_STAT_AMPDU)) {
 757                 info->status.ampdu_ack_len =
 758                         (info->flags & IEEE80211_TX_STAT_ACK ? 1 : 0);
 759                 info->status.ampdu_len = 1;
 760         }
 761
 762         mi->ampdu_packets++;
 763         mi->ampdu_len += info->status.ampdu_len;
 764
 765         if (!mi->sample_wait && !mi->sample_tries && mi->sample_count > 0) {
 766                 int avg_ampdu_len = minstrel_ht_avg_ampdu_len(mi);
 767
 768                 mi->sample_wait = 16 + 2 * avg_ampdu_len;
 769                 mi->sample_tries = 1;
 770                 mi->sample_count--;
 771         }
 772
 773         if (info->flags & IEEE80211_TX_CTL_RATE_CTRL_PROBE)
 774                 mi->sample_packets += info->status.ampdu_len;
 775
 776         last = !minstrel_ht_txstat_valid(mp, &ar[0]);
 777         for (i = 0; !last; i++) {
 778                 last = (i == IEEE80211_TX_MAX_RATES - 1) ||
 779                        !minstrel_ht_txstat_valid(mp, &ar[i + 1]);
 780
 781                 rate = minstrel_ht_get_stats(mp, mi, &ar[i]);
 782
 783                 if (last)
 784                         rate->success += info->status.ampdu_ack_len;
 785
 786                 rate->attempts += ar[i].count * info->status.ampdu_len;
 787         }
 788
 789         /*
 790          * check for sudden death of spatial multiplexing,
 791          * downgrade to a lower number of streams if necessary.
 792          */
 793         rate = minstrel_get_ratestats(mi, mi->max_tp_rate[0]);
 794         if (rate->attempts > 30 &&
 795             MINSTREL_FRAC(rate->success, rate->attempts) <
 796             MINSTREL_FRAC(20, 100)) {
 797                 minstrel_downgrade_rate(mi, &mi->max_tp_rate[0], true);
 798                 update = true;
 799         }
 800
 801         rate2 = minstrel_get_ratestats(mi, mi->max_tp_rate[1]);
 802         if (rate2->attempts > 30 &&
 803             MINSTREL_FRAC(rate2->success, rate2->attempts) <
 804             MINSTREL_FRAC(20, 100)) {
 805                 minstrel_downgrade_rate(mi, &mi->max_tp_rate[1], false);
 806                 update = true;
 807         }
 808
 809         if (time_after(jiffies, mi->last_stats_update +
 810                                 (mp->update_interval / 2 * HZ) / 1000)) {
 811                 update = true;
 812                 minstrel_ht_update_stats(mp, mi);
 813         }
 814
 815         if (update)
 816                 minstrel_ht_update_rates(mp, mi);
 817 }
 818
 819 static inline int
 820 minstrel_get_duration(int index)
 821 {
 822         const struct mcs_group *group = &minstrel_mcs_groups[index / MCS_GROUP_RATES];
 823         unsigned int duration = group->duration[index % MCS_GROUP_RATES];
 824         return duration << group->shift;
 825 }
 826
 827 static void
 828 minstrel_calc_retransmit(struct minstrel_priv *mp, struct minstrel_ht_sta *mi,
 829                          int index)
 830 {
 831         struct minstrel_rate_stats *mrs;
 832         unsigned int tx_time, tx_time_rtscts, tx_time_data;
 833         unsigned int cw = mp->cw_min;
 834         unsigned int ctime = 0;
 835         unsigned int t_slot = 9; /* FIXME */
 836         unsigned int ampdu_len = minstrel_ht_avg_ampdu_len(mi);
 837         unsigned int overhead = 0, overhead_rtscts = 0;
 838
 839         mrs = minstrel_get_ratestats(mi, index);
 840         if (mrs->prob_ewma < MINSTREL_FRAC(1, 10)) {
 841                 mrs->retry_count = 1;
 842                 mrs->retry_count_rtscts = 1;
 843                 return;
 844         }
 845
 846         mrs->retry_count = 2;
 847         mrs->retry_count_rtscts = 2;
 848         mrs->retry_updated = true;
 849
 850         tx_time_data = minstrel_get_duration(index) * ampdu_len / 1000;
 851
 852         /* Contention time for first 2 tries */
 853         ctime = (t_slot * cw) >> 1;
 854         cw = min((cw << 1) | 1, mp->cw_max);
 855         ctime += (t_slot * cw) >> 1;
 856         cw = min((cw << 1) | 1, mp->cw_max);
 857
 858         if (index / MCS_GROUP_RATES != MINSTREL_CCK_GROUP) {
 859                 overhead = mi->overhead;
 860                 overhead_rtscts = mi->overhead_rtscts;
 861         }
 862
 863         /* Total TX time for data and Contention after first 2 tries */
 864         tx_time = ctime + 2 * (overhead + tx_time_data);
 865         tx_time_rtscts = ctime + 2 * (overhead_rtscts + tx_time_data);
 866
 867         /* See how many more tries we can fit inside segment size */
 868         do {
 869                 /* Contention time for this try */
 870                 ctime = (t_slot * cw) >> 1;
 871                 cw = min((cw << 1) | 1, mp->cw_max);
 872
 873                 /* Total TX time after this try */
 874                 tx_time += ctime + overhead + tx_time_data;
 875                 tx_time_rtscts += ctime + overhead_rtscts + tx_time_data;
 876
 877                 if (tx_time_rtscts < mp->segment_size)
 878                         mrs->retry_count_rtscts++;
 879         } while ((tx_time < mp->segment_size) &&
 880                  (++mrs->retry_count < mp->max_retry));
 881 }
 882
 883
 884 static void
 885 minstrel_ht_set_rate(struct minstrel_priv *mp, struct minstrel_ht_sta *mi,
 886                      struct ieee80211_sta_rates *ratetbl, int offset, int index)
 887 {
 888         const struct mcs_group *group = &minstrel_mcs_groups[index / MCS_GROUP_RATES];
 889         struct minstrel_rate_stats *mrs;
 890         u8 idx;
 891         u16 flags = group->flags;
 892
 893         mrs = minstrel_get_ratestats(mi, index);
 894         if (!mrs->retry_updated)
 895                 minstrel_calc_retransmit(mp, mi, index);
 896
 897         if (mrs->prob_ewma < MINSTREL_FRAC(20, 100) || !mrs->retry_count) {
 898                 ratetbl->rate[offset].count = 2;
 899                 ratetbl->rate[offset].count_rts = 2;
 900                 ratetbl->rate[offset].count_cts = 2;
 901         } else {
 902                 ratetbl->rate[offset].count = mrs->retry_count;
 903                 ratetbl->rate[offset].count_cts = mrs->retry_count;
 904                 ratetbl->rate[offset].count_rts = mrs->retry_count_rtscts;
 905         }
 906
 907         if (index / MCS_GROUP_RATES == MINSTREL_CCK_GROUP)
 908                 idx = mp->cck_rates[index % ARRAY_SIZE(mp->cck_rates)];
 909         else if (flags & IEEE80211_TX_RC_VHT_MCS)
 910                 idx = ((group->streams - 1) << 4) |
 911                       ((index % MCS_GROUP_RATES) & 0xF);
 912         else
 913                 idx = index % MCS_GROUP_RATES + (group->streams - 1) * 8;
 914
 915         /* enable RTS/CTS if needed:
 916          *  - if station is in dynamic SMPS (and streams > 1)
 917          *  - for fallback rates, to increase chances of getting through
 918          */
 919         if (offset > 0 ||
 920             (mi->sta->smps_mode == IEEE80211_SMPS_DYNAMIC &&
 921              group->streams > 1)) {
 922                 ratetbl->rate[offset].count = ratetbl->rate[offset].count_rts;
 923                 flags |= IEEE80211_TX_RC_USE_RTS_CTS;
 924         }
 925
 926         ratetbl->rate[offset].idx = idx;
 927         ratetbl->rate[offset].flags = flags;
 928 }
 929
 930 static inline int
 931 minstrel_ht_get_prob_ewma(struct minstrel_ht_sta *mi, int rate)
 932 {
 933         int group = rate / MCS_GROUP_RATES;
 934         rate %= MCS_GROUP_RATES;
 935         return mi->groups[group].rates[rate].prob_ewma;
 936 }
 937
 938 static int
 939 minstrel_ht_get_max_amsdu_len(struct minstrel_ht_sta *mi)
 940 {
 941         int group = mi->max_prob_rate / MCS_GROUP_RATES;
 942         const struct mcs_group *g = &minstrel_mcs_groups[group];
 943         int rate = mi->max_prob_rate % MCS_GROUP_RATES;
 944         unsigned int duration;
 945
 946         /* Disable A-MSDU if max_prob_rate is bad */
 947         if (mi->groups[group].rates[rate].prob_ewma < MINSTREL_FRAC(50, 100))
 948                 return 1;
 949
 950         duration = g->duration[rate];
 951         duration <<= g->shift;
 952
 953         /* If the rate is slower than single-stream MCS1, make A-MSDU limit small */
 954         if (duration > MCS_DURATION(1, 0, 52))
 955                 return 500;
 956
 957         /*
 958          * If the rate is slower than single-stream MCS4, limit A-MSDU to usual
 959          * data packet size
 960          */
 961         if (duration > MCS_DURATION(1, 0, 104))
 962                 return 1600;
 963
 964         /*
 965          * If the rate is slower than single-stream MCS7, or if the max throughput
 966          * rate success probability is less than 75%, limit A-MSDU to twice the usual
 967          * data packet size
 968          */
 969         if (duration > MCS_DURATION(1, 0, 260) ||
 970             (minstrel_ht_get_prob_ewma(mi, mi->max_tp_rate[0]) <
 971              MINSTREL_FRAC(75, 100)))
 972                 return 3200;
 973
 974         /*
 975          * HT A-MPDU limits maximum MPDU size under BA agreement to 4095 bytes.
 976          * Since aggregation sessions are started/stopped without txq flush, use
 977          * the limit here to avoid the complexity of having to de-aggregate
 978          * packets in the queue.
 979          */
 980         if (!mi->sta->vht_cap.vht_supported)
 981                 return IEEE80211_MAX_MPDU_LEN_HT_BA;
 982
 983         /* unlimited */
 984         return 0;
 985 }
 986
 987 static void
 988 minstrel_ht_update_rates(struct minstrel_priv *mp, struct minstrel_ht_sta *mi)
 989 {
 990         struct ieee80211_sta_rates *rates;
 991         int i = 0;
 992
 993         rates = kzalloc(sizeof(*rates), GFP_ATOMIC);
 994         if (!rates)
 995                 return;
 996
 997         /* Start with max_tp_rate[0] */
 998         minstrel_ht_set_rate(mp, mi, rates, i++, mi->max_tp_rate[0]);
 999
1000         if (mp->hw->max_rates >= 3) {
1001                 /* At least 3 tx rates supported, use max_tp_rate[1] next */
1002                 minstrel_ht_set_rate(mp, mi, rates, i++, mi->max_tp_rate[1]);
1003         }
1004
1005         if (mp->hw->max_rates >= 2) {
1006                 minstrel_ht_set_rate(mp, mi, rates, i++, mi->max_prob_rate);
1007         }
1008
1009         mi->sta->max_rc_amsdu_len = minstrel_ht_get_max_amsdu_len(mi);
1010         rates->rate[i].idx = -1;
1011         rate_control_set_rates(mp->hw, mi->sta, rates);
1012 }
1013
1014 static int
1015 minstrel_get_sample_rate(struct minstrel_priv *mp, struct minstrel_ht_sta *mi)
1016 {
1017         struct minstrel_rate_stats *mrs;
1018         struct minstrel_mcs_group_data *mg;
1019         unsigned int sample_dur, sample_group, cur_max_tp_streams;
1020         int tp_rate1, tp_rate2;
1021         int sample_idx = 0;
1022
1023         if (mi->sample_wait > 0) {
1024                 mi->sample_wait--;
1025                 return -1;
1026         }
1027
1028         if (!mi->sample_tries)
1029                 return -1;
1030
1031         sample_group = mi->sample_group;
1032         mg = &mi->groups[sample_group];
1033         sample_idx = sample_table[mg->column][mg->index];
1034         minstrel_set_next_sample_idx(mi);
1035
1036         if (!(mi->supported[sample_group] & BIT(sample_idx)))
1037                 return -1;
1038
1039         mrs = &mg->rates[sample_idx];
1040         sample_idx += sample_group * MCS_GROUP_RATES;
1041
1042         /* Set tp_rate1, tp_rate2 to the highest / second highest max_tp_rate */
1043         if (minstrel_get_duration(mi->max_tp_rate[0]) >
1044             minstrel_get_duration(mi->max_tp_rate[1])) {
1045                 tp_rate1 = mi->max_tp_rate[1];
1046                 tp_rate2 = mi->max_tp_rate[0];
1047         } else {
1048                 tp_rate1 = mi->max_tp_rate[0];
1049                 tp_rate2 = mi->max_tp_rate[1];
1050         }
1051
1052         /*
1053          * Sampling might add some overhead (RTS, no aggregation)
1054          * to the frame. Hence, don't use sampling for the highest currently
1055          * used highest throughput or probability rate.
1056          */
1057         if (sample_idx == mi->max_tp_rate[0] || sample_idx == mi->max_prob_rate)
1058                 return -1;
1059
1060         /*
1061          * Do not sample if the probability is already higher than 95%,
1062          * or if the rate is 3 times slower than the current max probability
1063          * rate, to avoid wasting airtime.
1064          */
1065         sample_dur = minstrel_get_duration(sample_idx);
1066         if (mrs->prob_ewma > MINSTREL_FRAC(95, 100) ||
1067             minstrel_get_duration(mi->max_prob_rate) * 3 < sample_dur)
1068                 return -1;
1069
1070
1071         /*
1072          * For devices with no configurable multi-rate retry, skip sampling
1073          * below the per-group max throughput rate, and only use one sampling
1074          * attempt per rate
1075          */
1076         if (mp->hw->max_rates == 1 &&
1077             (minstrel_get_duration(mg->max_group_tp_rate[0]) < sample_dur ||
1078              mrs->attempts))
1079                 return -1;
1080
1081         /* Skip already sampled slow rates */
1082         if (sample_dur >= minstrel_get_duration(tp_rate1) && mrs->attempts)
1083                 return -1;
1084
1085         /*
1086          * Make sure that lower rates get sampled only occasionally,
1087          * if the link is working perfectly.
1088          */
1089
1090         cur_max_tp_streams = minstrel_mcs_groups[tp_rate1 /
1091                 MCS_GROUP_RATES].streams;
1092         if (sample_dur >= minstrel_get_duration(tp_rate2) &&
1093             (cur_max_tp_streams - 1 <
1094              minstrel_mcs_groups[sample_group].streams ||
1095              sample_dur >= minstrel_get_duration(mi->max_prob_rate))) {
1096                 if (mrs->sample_skipped < 20)
1097                         return -1;
1098
1099                 if (mi->sample_slow++ > 2)
1100                         return -1;
1101         }
1102         mi->sample_tries--;
1103
1104         return sample_idx;
1105 }
1106
1107 static void
1108 minstrel_ht_get_rate(void *priv, struct ieee80211_sta *sta, void *priv_sta,
1109                      struct ieee80211_tx_rate_control *txrc)
1110 {
1111         const struct mcs_group *sample_group;
1112         struct ieee80211_tx_info *info = IEEE80211_SKB_CB(txrc->skb);
1113         struct ieee80211_tx_rate *rate = &info->status.rates[0];
1114         struct minstrel_ht_sta_priv *msp = priv_sta;
1115         struct minstrel_ht_sta *mi = &msp->ht;
1116         struct minstrel_priv *mp = priv;
1117         int sample_idx;
1118
1119         if (!msp->is_ht)
1120                 return mac80211_minstrel.get_rate(priv, sta, &msp->legacy, txrc);
1121
1122         if (!(info->flags & IEEE80211_TX_CTL_AMPDU) &&
1123             mi->max_prob_rate / MCS_GROUP_RATES != MINSTREL_CCK_GROUP)
1124                 minstrel_aggr_check(sta, txrc->skb);
1125
1126         info->flags |= mi->tx_flags;
1127
1128 #ifdef CONFIG_MAC80211_DEBUGFS
1129         if (mp->fixed_rate_idx != -1)
1130                 return;
1131 #endif
1132
1133         /* Don't use EAPOL frames for sampling on non-mrr hw */
1134         if (mp->hw->max_rates == 1 &&
1135             (info->control.flags & IEEE80211_TX_CTRL_PORT_CTRL_PROTO))
1136                 sample_idx = -1;
1137         else
1138                 sample_idx = minstrel_get_sample_rate(mp, mi);
1139
1140         mi->total_packets++;
1141
1142         /* wraparound */
1143         if (mi->total_packets == ~0) {
1144                 mi->total_packets = 0;
1145                 mi->sample_packets = 0;
1146         }
1147
1148         if (sample_idx < 0)
1149                 return;
1150
1151         sample_group = &minstrel_mcs_groups[sample_idx / MCS_GROUP_RATES];
1152         sample_idx %= MCS_GROUP_RATES;
1153
1154         if (sample_group == &minstrel_mcs_groups[MINSTREL_CCK_GROUP] &&
1155             (sample_idx >= 4) != txrc->short_preamble)
1156                 return;
1157
1158         info->flags |= IEEE80211_TX_CTL_RATE_CTRL_PROBE;
1159         rate->count = 1;
1160
1161         if (sample_group == &minstrel_mcs_groups[MINSTREL_CCK_GROUP]) {
1162                 int idx = sample_idx % ARRAY_SIZE(mp->cck_rates);
1163                 rate->idx = mp->cck_rates[idx];
1164         } else if (sample_group->flags & IEEE80211_TX_RC_VHT_MCS) {
1165                 ieee80211_rate_set_vht(rate, sample_idx % MCS_GROUP_RATES,
1166                                        sample_group->streams);
1167         } else {
1168                 rate->idx = sample_idx + (sample_group->streams - 1) * 8;
1169         }
1170
1171         rate->flags = sample_group->flags;
1172 }
1173
1174 static void
1175 minstrel_ht_update_cck(struct minstrel_priv *mp, struct minstrel_ht_sta *mi,
1176                        struct ieee80211_supported_band *sband,
1177                        struct ieee80211_sta *sta)
1178 {
1179         int i;
1180
1181         if (sband->band != NL80211_BAND_2GHZ)
1182                 return;
1183
1184         if (!ieee80211_hw_check(mp->hw, SUPPORTS_HT_CCK_RATES))
1185                 return;
1186
1187         mi->cck_supported = 0;
1188         mi->cck_supported_short = 0;
1189         for (i = 0; i < 4; i++) {
1190                 if (!rate_supported(sta, sband->band, mp->cck_rates[i]))
1191                         continue;
1192
1193                 mi->cck_supported |= BIT(i);
1194                 if (sband->bitrates[i].flags & IEEE80211_RATE_SHORT_PREAMBLE)
1195                         mi->cck_supported_short |= BIT(i);
1196         }
1197
1198         mi->supported[MINSTREL_CCK_GROUP] = mi->cck_supported;
1199 }
1200
1201 static void
1202 minstrel_ht_update_caps(void *priv, struct ieee80211_supported_band *sband,
1203                         struct cfg80211_chan_def *chandef,
1204                         struct ieee80211_sta *sta, void *priv_sta)
1205 {
1206         struct minstrel_priv *mp = priv;
1207         struct minstrel_ht_sta_priv *msp = priv_sta;
1208         struct minstrel_ht_sta *mi = &msp->ht;
1209         struct ieee80211_mcs_info *mcs = &sta->ht_cap.mcs;
1210         u16 ht_cap = sta->ht_cap.cap;
1211         struct ieee80211_sta_vht_cap *vht_cap = &sta->vht_cap;
1212         int use_vht;
1213         int n_supported = 0;
1214         int ack_dur;
1215         int stbc;
1216         int i;
1217         bool ldpc;
1218
1219         /* fall back to the old minstrel for legacy stations */
1220         if (!sta->ht_cap.ht_supported)
1221                 goto use_legacy;
1222
1223         BUILD_BUG_ON(ARRAY_SIZE(minstrel_mcs_groups) != MINSTREL_GROUPS_NB);
1224
1225         if (vht_cap->vht_supported)
1226                 use_vht = vht_cap->vht_mcs.tx_mcs_map != cpu_to_le16(~0);
1227         else
1228                 use_vht = 0;
1229
1230         msp->is_ht = true;
1231         memset(mi, 0, sizeof(*mi));
1232
1233         mi->sta = sta;
1234         mi->last_stats_update = jiffies;
1235
1236         ack_dur = ieee80211_frame_duration(sband->band, 10, 60, 1, 1, 0);
1237         mi->overhead = ieee80211_frame_duration(sband->band, 0, 60, 1, 1, 0);
1238         mi->overhead += ack_dur;
1239         mi->overhead_rtscts = mi->overhead + 2 * ack_dur;
1240
1241         mi->avg_ampdu_len = MINSTREL_FRAC(1, 1);
1242
1243         /* When using MRR, sample more on the first attempt, without delay */
1244         if (mp->has_mrr) {
1245                 mi->sample_count = 16;
1246                 mi->sample_wait = 0;
1247         } else {
1248                 mi->sample_count = 8;
1249                 mi->sample_wait = 8;
1250         }
1251         mi->sample_tries = 4;
1252
1253         if (!use_vht) {
1254                 stbc = (ht_cap & IEEE80211_HT_CAP_RX_STBC) >>
1255                         IEEE80211_HT_CAP_RX_STBC_SHIFT;
1256
1257                 ldpc = ht_cap & IEEE80211_HT_CAP_LDPC_CODING;
1258         } else {
1259                 stbc = (vht_cap->cap & IEEE80211_VHT_CAP_RXSTBC_MASK) >>
1260                         IEEE80211_VHT_CAP_RXSTBC_SHIFT;
1261
1262                 ldpc = vht_cap->cap & IEEE80211_VHT_CAP_RXLDPC;
1263         }
1264
1265         mi->tx_flags |= stbc << IEEE80211_TX_CTL_STBC_SHIFT;
1266         if (ldpc)
1267                 mi->tx_flags |= IEEE80211_TX_CTL_LDPC;
1268
1269         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(mi->groups); i++) {
1270                 u32 gflags = minstrel_mcs_groups[i].flags;
1271                 int bw, nss;
1272
1273                 mi->supported[i] = 0;
1274                 if (i == MINSTREL_CCK_GROUP) {
1275                         minstrel_ht_update_cck(mp, mi, sband, sta);
1276                         continue;
1277                 }
1278
1279                 if (gflags & IEEE80211_TX_RC_SHORT_GI) {
1280                         if (gflags & IEEE80211_TX_RC_40_MHZ_WIDTH) {
1281                                 if (!(ht_cap & IEEE80211_HT_CAP_SGI_40))
1282                                         continue;
1283                         } else {
1284                                 if (!(ht_cap & IEEE80211_HT_CAP_SGI_20))
1285                                         continue;
1286                         }
1287                 }
1288
1289                 if (gflags & IEEE80211_TX_RC_40_MHZ_WIDTH &&
1290                     sta->bandwidth < IEEE80211_STA_RX_BW_40)
1291                         continue;
1292
1293                 nss = minstrel_mcs_groups[i].streams;
1294
1295                 /* Mark MCS > 7 as unsupported if STA is in static SMPS mode */
1296                 if (sta->smps_mode == IEEE80211_SMPS_STATIC && nss > 1)
1297                         continue;
1298
1299                 /* HT rate */
1300                 if (gflags & IEEE80211_TX_RC_MCS) {
1301                         if (use_vht && minstrel_vht_only)
1302                                 continue;
1303
1304                         mi->supported[i] = mcs->rx_mask[nss - 1];
1305                         if (mi->supported[i])
1306                                 n_supported++;
1307                         continue;
1308                 }
1309
1310                 /* VHT rate */
1311                 if (!vht_cap->vht_supported ||
1312                     WARN_ON(!(gflags & IEEE80211_TX_RC_VHT_MCS)) ||
1313                     WARN_ON(gflags & IEEE80211_TX_RC_160_MHZ_WIDTH))
1314                         continue;
1315
1316                 if (gflags & IEEE80211_TX_RC_80_MHZ_WIDTH) {
1317                         if (sta->bandwidth < IEEE80211_STA_RX_BW_80 ||
1318                             ((gflags & IEEE80211_TX_RC_SHORT_GI) &&
1319                              !(vht_cap->cap & IEEE80211_VHT_CAP_SHORT_GI_80))) {
1320                                 continue;
1321                         }
1322                 }
1323
1324                 if (gflags & IEEE80211_TX_RC_40_MHZ_WIDTH)
1325                         bw = BW_40;
1326                 else if (gflags & IEEE80211_TX_RC_80_MHZ_WIDTH)
1327                         bw = BW_80;
1328                 else
1329                         bw = BW_20;
1330
1331                 mi->supported[i] = minstrel_get_valid_vht_rates(bw, nss,
1332                                 vht_cap->vht_mcs.tx_mcs_map);
1333
1334                 if (mi->supported[i])
1335                         n_supported++;
1336         }
1337
1338         if (!n_supported)
1339                 goto use_legacy;
1340
1341         mi->supported[MINSTREL_CCK_GROUP] |= mi->cck_supported_short << 4;
1342
1343         /* create an initial rate table with the lowest supported rates */
1344         minstrel_ht_update_stats(mp, mi);
1345         minstrel_ht_update_rates(mp, mi);
1346
1347         return;
1348
1349 use_legacy:
1350         msp->is_ht = false;
1351         memset(&msp->legacy, 0, sizeof(msp->legacy));
1352         msp->legacy.r = msp->ratelist;
1353         msp->legacy.sample_table = msp->sample_table;
1354         return mac80211_minstrel.rate_init(priv, sband, chandef, sta,
1355                                            &msp->legacy);
1356 }
1357
1358 static void
1359 minstrel_ht_rate_init(void *priv, struct ieee80211_supported_band *sband,
1360                       struct cfg80211_chan_def *chandef,
1361                       struct ieee80211_sta *sta, void *priv_sta)
1362 {
1363         minstrel_ht_update_caps(priv, sband, chandef, sta, priv_sta);
1364 }
1365
1366 static void
1367 minstrel_ht_rate_update(void *priv, struct ieee80211_supported_band *sband,
1368                         struct cfg80211_chan_def *chandef,
1369                         struct ieee80211_sta *sta, void *priv_sta,
1370                         u32 changed)
1371 {
1372         minstrel_ht_update_caps(priv, sband, chandef, sta, priv_sta);
1373 }
1374
1375 static void *
1376 minstrel_ht_alloc_sta(void *priv, struct ieee80211_sta *sta, gfp_t gfp)
1377 {
1378         struct ieee80211_supported_band *sband;
1379         struct minstrel_ht_sta_priv *msp;
1380         struct minstrel_priv *mp = priv;
1381         struct ieee80211_hw *hw = mp->hw;
1382         int max_rates = 0;
1383         int i;
1384
1385         for (i = 0; i < NUM_NL80211_BANDS; i++) {
1386                 sband = hw->wiphy->bands[i];
1387                 if (sband && sband->n_bitrates > max_rates)
1388                         max_rates = sband->n_bitrates;
1389         }
1390
1391         msp = kzalloc(sizeof(*msp), gfp);
1392         if (!msp)
1393                 return NULL;
1394
1395         msp->ratelist = kcalloc(max_rates, sizeof(struct minstrel_rate), gfp);
1396         if (!msp->ratelist)
1397                 goto error;
1398
1399         msp->sample_table = kmalloc_array(max_rates, SAMPLE_COLUMNS, gfp);
1400         if (!msp->sample_table)
1401                 goto error1;
1402
1403         return msp;
1404
1405 error1:
1406         kfree(msp->ratelist);
1407 error:
1408         kfree(msp);
1409         return NULL;
1410 }
1411
1412 static void
1413 minstrel_ht_free_sta(void *priv, struct ieee80211_sta *sta, void *priv_sta)
1414 {
1415         struct minstrel_ht_sta_priv *msp = priv_sta;
1416
1417         kfree(msp->sample_table);
1418         kfree(msp->ratelist);
1419         kfree(msp);
1420 }
1421
1422 static void
1423 minstrel_ht_init_cck_rates(struct minstrel_priv *mp)
1424 {
1425         static const int bitrates[4] = { 10, 20, 55, 110 };
1426         struct ieee80211_supported_band *sband;
1427         u32 rate_flags = ieee80211_chandef_rate_flags(&mp->hw->conf.chandef);
1428         int i, j;
1429
1430         sband = mp->hw->wiphy->bands[NL80211_BAND_2GHZ];
1431         if (!sband)
1432                 return;
1433
1434         for (i = 0; i < sband->n_bitrates; i++) {
1435                 struct ieee80211_rate *rate = &sband->bitrates[i];
1436
1437                 if (rate->flags & IEEE80211_RATE_ERP_G)
1438                         continue;
1439
1440                 if ((rate_flags & sband->bitrates[i].flags) != rate_flags)
1441                         continue;
1442
1443                 for (j = 0; j < ARRAY_SIZE(bitrates); j++) {
1444                         if (rate->bitrate != bitrates[j])
1445                                 continue;
1446
1447                         mp->cck_rates[j] = i;
1448                         break;
1449                 }
1450         }
1451 }
1452
1453 static void *
1454 minstrel_ht_alloc(struct ieee80211_hw *hw, struct dentry *debugfsdir)
1455 {
1456         struct minstrel_priv *mp;
1457
1458         mp = kzalloc(sizeof(struct minstrel_priv), GFP_ATOMIC);
1459         if (!mp)
1460                 return NULL;
1461
1462         /* contention window settings
1463          * Just an approximation. Using the per-queue values would complicate
1464          * the calculations and is probably unnecessary */
1465         mp->cw_min = 15;
1466         mp->cw_max = 1023;
1467
1468         /* number of packets (in %) to use for sampling other rates
1469          * sample less often for non-mrr packets, because the overhead
1470          * is much higher than with mrr */
1471         mp->lookaround_rate = 5;
1472         mp->lookaround_rate_mrr = 10;
1473
1474         /* maximum time that the hw is allowed to stay in one MRR segment */
1475         mp->segment_size = 6000;
1476
1477         if (hw->max_rate_tries > 0)
1478                 mp->max_retry = hw->max_rate_tries;
1479         else
1480                 /* safe default, does not necessarily have to match hw properties */
1481                 mp->max_retry = 7;
1482
1483         if (hw->max_rates >= 4)
1484                 mp->has_mrr = true;
1485
1486         mp->hw = hw;
1487         mp->update_interval = 100;
1488
1489 #ifdef CONFIG_MAC80211_DEBUGFS
1490         mp->fixed_rate_idx = (u32) -1;
1491         debugfs_create_u32("fixed_rate_idx", S_IRUGO | S_IWUGO, debugfsdir,
1492                            &mp->fixed_rate_idx);
1493 #endif
1494
1495         minstrel_ht_init_cck_rates(mp);
1496
1497         return mp;
1498 }
1499
1500 static void
1501 minstrel_ht_free(void *priv)
1502 {
1503         kfree(priv);
1504 }
1505
1506 static u32 minstrel_ht_get_expected_throughput(void *priv_sta)
1507 {
1508         struct minstrel_ht_sta_priv *msp = priv_sta;
1509         struct minstrel_ht_sta *mi = &msp->ht;
1510         int i, j, prob, tp_avg;
1511
1512         if (!msp->is_ht)
1513                 return mac80211_minstrel.get_expected_throughput(priv_sta);
1514
1515         i = mi->max_tp_rate[0] / MCS_GROUP_RATES;
1516         j = mi->max_tp_rate[0] % MCS_GROUP_RATES;
1517         prob = mi->groups[i].rates[j].prob_ewma;
1518
1519         /* convert tp_avg from pkt per second in kbps */
1520         tp_avg = minstrel_ht_get_tp_avg(mi, i, j, prob) * 10;
1521         tp_avg = tp_avg * AVG_PKT_SIZE * 8 / 1024;
1522
1523         return tp_avg;
1524 }
1525
1526 static const struct rate_control_ops mac80211_minstrel_ht = {
1527         .name = "minstrel_ht",
1528         .tx_status_ext = minstrel_ht_tx_status,
1529         .get_rate = minstrel_ht_get_rate,
1530         .rate_init = minstrel_ht_rate_init,
1531         .rate_update = minstrel_ht_rate_update,
1532         .alloc_sta = minstrel_ht_alloc_sta,
1533         .free_sta = minstrel_ht_free_sta,
1534         .alloc = minstrel_ht_alloc,
1535         .free = minstrel_ht_free,
1536 #ifdef CONFIG_MAC80211_DEBUGFS
1537         .add_sta_debugfs = minstrel_ht_add_sta_debugfs,
1538 #endif
1539         .get_expected_throughput = minstrel_ht_get_expected_throughput,
1540 };
1541
1542
1543 static void __init init_sample_table(void)
1544 {
1545         int col, i, new_idx;
1546         u8 rnd[MCS_GROUP_RATES];
1547
1548         memset(sample_table, 0xff, sizeof(sample_table));
1549         for (col = 0; col < SAMPLE_COLUMNS; col++) {
1550                 prandom_bytes(rnd, sizeof(rnd));
1551                 for (i = 0; i < MCS_GROUP_RATES; i++) {
1552                         new_idx = (i + rnd[i]) % MCS_GROUP_RATES;
1553                         while (sample_table[col][new_idx] != 0xff)
1554                                 new_idx = (new_idx + 1) % MCS_GROUP_RATES;
1555
1556                         sample_table[col][new_idx] = i;
1557                 }
1558         }
1559 }
1560
1561 int __init
1562 rc80211_minstrel_init(void)
1563 {
1564         init_sample_table();
1565         return ieee80211_rate_control_register(&mac80211_minstrel_ht);
1566 }
1567
1568 void
1569 rc80211_minstrel_exit(void)
1570 {
1571         ieee80211_rate_control_unregister(&mac80211_minstrel_ht);
1572 }