]> asedeno.scripts.mit.edu Git - linux.git/blob - net/sunrpc/xprtrdma/xprt_rdma.h
xprtrdma: Use an llist to manage free rpcrdma_reps
[linux.git] / net / sunrpc / xprtrdma / xprt_rdma.h
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2 /*
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5  *
6  * This software is available to you under a choice of one of two
7  * licenses.  You may choose to be licensed under the terms of the GNU
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11  *
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18  *
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39  * OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
40  */
41
42 #ifndef _LINUX_SUNRPC_XPRT_RDMA_H
43 #define _LINUX_SUNRPC_XPRT_RDMA_H
44
45 #include <linux/wait.h>                 /* wait_queue_head_t, etc */
46 #include <linux/spinlock.h>             /* spinlock_t, etc */
47 #include <linux/atomic.h>               /* atomic_t, etc */
48 #include <linux/kref.h>                 /* struct kref */
49 #include <linux/workqueue.h>            /* struct work_struct */
50 #include <linux/llist.h>
51
52 #include <rdma/rdma_cm.h>               /* RDMA connection api */
53 #include <rdma/ib_verbs.h>              /* RDMA verbs api */
54
55 #include <linux/sunrpc/clnt.h>          /* rpc_xprt */
56 #include <linux/sunrpc/rpc_rdma.h>      /* RPC/RDMA protocol */
57 #include <linux/sunrpc/xprtrdma.h>      /* xprt parameters */
58
59 #define RDMA_RESOLVE_TIMEOUT    (5000)  /* 5 seconds */
60 #define RDMA_CONNECT_RETRY_MAX  (2)     /* retries if no listener backlog */
61
62 #define RPCRDMA_BIND_TO         (60U * HZ)
63 #define RPCRDMA_INIT_REEST_TO   (5U * HZ)
64 #define RPCRDMA_MAX_REEST_TO    (30U * HZ)
65 #define RPCRDMA_IDLE_DISC_TO    (5U * 60 * HZ)
66
67 /*
68  * Interface Adapter -- one per transport instance
69  */
70 struct rpcrdma_ia {
71         struct rdma_cm_id       *ri_id;
72         struct ib_pd            *ri_pd;
73         int                     ri_async_rc;
74         unsigned int            ri_max_segs;
75         unsigned int            ri_max_frwr_depth;
76         unsigned int            ri_max_send_sges;
77         bool                    ri_implicit_roundup;
78         enum ib_mr_type         ri_mrtype;
79         unsigned long           ri_flags;
80         struct completion       ri_done;
81         struct completion       ri_remove_done;
82 };
83
84 enum {
85         RPCRDMA_IAF_REMOVING = 0,
86 };
87
88 /*
89  * RDMA Endpoint -- one per transport instance
90  */
91
92 struct rpcrdma_ep {
93         unsigned int            rep_send_count;
94         unsigned int            rep_send_batch;
95         unsigned int            rep_max_inline_send;
96         unsigned int            rep_max_inline_recv;
97         int                     rep_connected;
98         struct ib_qp_init_attr  rep_attr;
99         wait_queue_head_t       rep_connect_wait;
100         struct rpcrdma_connect_private  rep_cm_private;
101         struct rdma_conn_param  rep_remote_cma;
102         unsigned int            rep_max_requests;       /* set by /proc */
103         unsigned int            rep_inline_send;        /* negotiated */
104         unsigned int            rep_inline_recv;        /* negotiated */
105         int                     rep_receive_count;
106 };
107
108 /* Pre-allocate extra Work Requests for handling backward receives
109  * and sends. This is a fixed value because the Work Queues are
110  * allocated when the forward channel is set up, long before the
111  * backchannel is provisioned. This value is two times
112  * NFS4_DEF_CB_SLOT_TABLE_SIZE.
113  */
114 #if defined(CONFIG_SUNRPC_BACKCHANNEL)
115 #define RPCRDMA_BACKWARD_WRS (32)
116 #else
117 #define RPCRDMA_BACKWARD_WRS (0)
118 #endif
119
120 /* Registered buffer -- registered kmalloc'd memory for RDMA SEND/RECV
121  */
122
123 struct rpcrdma_regbuf {
124         struct ib_sge           rg_iov;
125         struct ib_device        *rg_device;
126         enum dma_data_direction rg_direction;
127         void                    *rg_data;
128 };
129
130 static inline u64 rdmab_addr(struct rpcrdma_regbuf *rb)
131 {
132         return rb->rg_iov.addr;
133 }
134
135 static inline u32 rdmab_length(struct rpcrdma_regbuf *rb)
136 {
137         return rb->rg_iov.length;
138 }
139
140 static inline u32 rdmab_lkey(struct rpcrdma_regbuf *rb)
141 {
142         return rb->rg_iov.lkey;
143 }
144
145 static inline struct ib_device *rdmab_device(struct rpcrdma_regbuf *rb)
146 {
147         return rb->rg_device;
148 }
149
150 static inline void *rdmab_data(const struct rpcrdma_regbuf *rb)
151 {
152         return rb->rg_data;
153 }
154
155 #define RPCRDMA_DEF_GFP         (GFP_NOIO | __GFP_NOWARN)
156
157 /* To ensure a transport can always make forward progress,
158  * the number of RDMA segments allowed in header chunk lists
159  * is capped at 16. This prevents less-capable devices from
160  * overrunning the Send buffer while building chunk lists.
161  *
162  * Elements of the Read list take up more room than the
163  * Write list or Reply chunk. 16 read segments means the
164  * chunk lists cannot consume more than
165  *
166  * ((16 + 2) * read segment size) + 1 XDR words,
167  *
168  * or about 400 bytes. The fixed part of the header is
169  * another 24 bytes. Thus when the inline threshold is
170  * 1024 bytes, at least 600 bytes are available for RPC
171  * message bodies.
172  */
173 enum {
174         RPCRDMA_MAX_HDR_SEGS = 16,
175 };
176
177 /*
178  * struct rpcrdma_rep -- this structure encapsulates state required
179  * to receive and complete an RPC Reply, asychronously. It needs
180  * several pieces of state:
181  *
182  *   o receive buffer and ib_sge (donated to provider)
183  *   o status of receive (success or not, length, inv rkey)
184  *   o bookkeeping state to get run by reply handler (XDR stream)
185  *
186  * These structures are allocated during transport initialization.
187  * N of these are associated with a transport instance, managed by
188  * struct rpcrdma_buffer. N is the max number of outstanding RPCs.
189  */
190
191 struct rpcrdma_rep {
192         struct ib_cqe           rr_cqe;
193         __be32                  rr_xid;
194         __be32                  rr_vers;
195         __be32                  rr_proc;
196         int                     rr_wc_flags;
197         u32                     rr_inv_rkey;
198         bool                    rr_temp;
199         struct rpcrdma_regbuf   *rr_rdmabuf;
200         struct rpcrdma_xprt     *rr_rxprt;
201         struct rpc_rqst         *rr_rqst;
202         struct xdr_buf          rr_hdrbuf;
203         struct xdr_stream       rr_stream;
204         struct llist_node       rr_node;
205         struct ib_recv_wr       rr_recv_wr;
206 };
207
208 /* To reduce the rate at which a transport invokes ib_post_recv
209  * (and thus the hardware doorbell rate), xprtrdma posts Receive
210  * WRs in batches.
211  *
212  * Setting this to zero disables Receive post batching.
213  */
214 enum {
215         RPCRDMA_MAX_RECV_BATCH = 7,
216 };
217
218 /* struct rpcrdma_sendctx - DMA mapped SGEs to unmap after Send completes
219  */
220 struct rpcrdma_req;
221 struct rpcrdma_xprt;
222 struct rpcrdma_sendctx {
223         struct ib_send_wr       sc_wr;
224         struct ib_cqe           sc_cqe;
225         struct ib_device        *sc_device;
226         struct rpcrdma_xprt     *sc_xprt;
227         struct rpcrdma_req      *sc_req;
228         unsigned int            sc_unmap_count;
229         struct ib_sge           sc_sges[];
230 };
231
232 /*
233  * struct rpcrdma_mr - external memory region metadata
234  *
235  * An external memory region is any buffer or page that is registered
236  * on the fly (ie, not pre-registered).
237  */
238 struct rpcrdma_frwr {
239         struct ib_mr                    *fr_mr;
240         struct ib_cqe                   fr_cqe;
241         struct completion               fr_linv_done;
242         union {
243                 struct ib_reg_wr        fr_regwr;
244                 struct ib_send_wr       fr_invwr;
245         };
246 };
247
248 struct rpcrdma_req;
249 struct rpcrdma_mr {
250         struct list_head        mr_list;
251         struct rpcrdma_req      *mr_req;
252         struct scatterlist      *mr_sg;
253         int                     mr_nents;
254         enum dma_data_direction mr_dir;
255         struct rpcrdma_frwr     frwr;
256         struct rpcrdma_xprt     *mr_xprt;
257         u32                     mr_handle;
258         u32                     mr_length;
259         u64                     mr_offset;
260         struct work_struct      mr_recycle;
261         struct list_head        mr_all;
262 };
263
264 /*
265  * struct rpcrdma_req -- structure central to the request/reply sequence.
266  *
267  * N of these are associated with a transport instance, and stored in
268  * struct rpcrdma_buffer. N is the max number of outstanding requests.
269  *
270  * It includes pre-registered buffer memory for send AND recv.
271  * The recv buffer, however, is not owned by this structure, and
272  * is "donated" to the hardware when a recv is posted. When a
273  * reply is handled, the recv buffer used is given back to the
274  * struct rpcrdma_req associated with the request.
275  *
276  * In addition to the basic memory, this structure includes an array
277  * of iovs for send operations. The reason is that the iovs passed to
278  * ib_post_{send,recv} must not be modified until the work request
279  * completes.
280  */
281
282 /* Maximum number of page-sized "segments" per chunk list to be
283  * registered or invalidated. Must handle a Reply chunk:
284  */
285 enum {
286         RPCRDMA_MAX_IOV_SEGS    = 3,
287         RPCRDMA_MAX_DATA_SEGS   = ((1 * 1024 * 1024) / PAGE_SIZE) + 1,
288         RPCRDMA_MAX_SEGS        = RPCRDMA_MAX_DATA_SEGS +
289                                   RPCRDMA_MAX_IOV_SEGS,
290 };
291
292 struct rpcrdma_mr_seg {         /* chunk descriptors */
293         u32             mr_len;         /* length of chunk or segment */
294         struct page     *mr_page;       /* owning page, if any */
295         char            *mr_offset;     /* kva if no page, else offset */
296 };
297
298 /* The Send SGE array is provisioned to send a maximum size
299  * inline request:
300  * - RPC-over-RDMA header
301  * - xdr_buf head iovec
302  * - RPCRDMA_MAX_INLINE bytes, in pages
303  * - xdr_buf tail iovec
304  *
305  * The actual number of array elements consumed by each RPC
306  * depends on the device's max_sge limit.
307  */
308 enum {
309         RPCRDMA_MIN_SEND_SGES = 3,
310         RPCRDMA_MAX_PAGE_SGES = RPCRDMA_MAX_INLINE >> PAGE_SHIFT,
311         RPCRDMA_MAX_SEND_SGES = 1 + 1 + RPCRDMA_MAX_PAGE_SGES + 1,
312 };
313
314 struct rpcrdma_buffer;
315 struct rpcrdma_req {
316         struct list_head        rl_list;
317         struct rpc_rqst         rl_slot;
318         struct rpcrdma_rep      *rl_reply;
319         struct xdr_stream       rl_stream;
320         struct xdr_buf          rl_hdrbuf;
321         struct rpcrdma_sendctx  *rl_sendctx;
322         struct rpcrdma_regbuf   *rl_rdmabuf;    /* xprt header */
323         struct rpcrdma_regbuf   *rl_sendbuf;    /* rq_snd_buf */
324         struct rpcrdma_regbuf   *rl_recvbuf;    /* rq_rcv_buf */
325
326         struct list_head        rl_all;
327         struct kref             rl_kref;
328
329         struct list_head        rl_free_mrs;
330         struct list_head        rl_registered;
331         struct rpcrdma_mr_seg   rl_segments[RPCRDMA_MAX_SEGS];
332 };
333
334 static inline struct rpcrdma_req *
335 rpcr_to_rdmar(const struct rpc_rqst *rqst)
336 {
337         return container_of(rqst, struct rpcrdma_req, rl_slot);
338 }
339
340 static inline void
341 rpcrdma_mr_push(struct rpcrdma_mr *mr, struct list_head *list)
342 {
343         list_add(&mr->mr_list, list);
344 }
345
346 static inline struct rpcrdma_mr *
347 rpcrdma_mr_pop(struct list_head *list)
348 {
349         struct rpcrdma_mr *mr;
350
351         mr = list_first_entry_or_null(list, struct rpcrdma_mr, mr_list);
352         if (mr)
353                 list_del_init(&mr->mr_list);
354         return mr;
355 }
356
357 /*
358  * struct rpcrdma_buffer -- holds list/queue of pre-registered memory for
359  * inline requests/replies, and client/server credits.
360  *
361  * One of these is associated with a transport instance
362  */
363 struct rpcrdma_buffer {
364         spinlock_t              rb_lock;
365         struct list_head        rb_send_bufs;
366         struct list_head        rb_mrs;
367
368         unsigned long           rb_sc_head;
369         unsigned long           rb_sc_tail;
370         unsigned long           rb_sc_last;
371         struct rpcrdma_sendctx  **rb_sc_ctxs;
372
373         struct list_head        rb_allreqs;
374         struct list_head        rb_all_mrs;
375
376         struct llist_head       rb_free_reps;
377
378         u32                     rb_max_requests;
379         u32                     rb_credits;     /* most recent credit grant */
380
381         u32                     rb_bc_srv_max_requests;
382         u32                     rb_bc_max_requests;
383
384         struct work_struct      rb_refresh_worker;
385 };
386
387 /*
388  * Statistics for RPCRDMA
389  */
390 struct rpcrdma_stats {
391         /* accessed when sending a call */
392         unsigned long           read_chunk_count;
393         unsigned long           write_chunk_count;
394         unsigned long           reply_chunk_count;
395         unsigned long long      total_rdma_request;
396
397         /* rarely accessed error counters */
398         unsigned long long      pullup_copy_count;
399         unsigned long           hardway_register_count;
400         unsigned long           failed_marshal_count;
401         unsigned long           bad_reply_count;
402         unsigned long           mrs_recycled;
403         unsigned long           mrs_orphaned;
404         unsigned long           mrs_allocated;
405         unsigned long           empty_sendctx_q;
406
407         /* accessed when receiving a reply */
408         unsigned long long      total_rdma_reply;
409         unsigned long long      fixup_copy_count;
410         unsigned long           reply_waits_for_send;
411         unsigned long           local_inv_needed;
412         unsigned long           nomsg_call_count;
413         unsigned long           bcall_count;
414 };
415
416 /*
417  * RPCRDMA transport -- encapsulates the structures above for
418  * integration with RPC.
419  *
420  * The contained structures are embedded, not pointers,
421  * for convenience. This structure need not be visible externally.
422  *
423  * It is allocated and initialized during mount, and released
424  * during unmount.
425  */
426 struct rpcrdma_xprt {
427         struct rpc_xprt         rx_xprt;
428         struct rpcrdma_ia       rx_ia;
429         struct rpcrdma_ep       rx_ep;
430         struct rpcrdma_buffer   rx_buf;
431         struct delayed_work     rx_connect_worker;
432         struct rpc_timeout      rx_timeout;
433         struct rpcrdma_stats    rx_stats;
434 };
435
436 #define rpcx_to_rdmax(x) container_of(x, struct rpcrdma_xprt, rx_xprt)
437
438 static inline const char *
439 rpcrdma_addrstr(const struct rpcrdma_xprt *r_xprt)
440 {
441         return r_xprt->rx_xprt.address_strings[RPC_DISPLAY_ADDR];
442 }
443
444 static inline const char *
445 rpcrdma_portstr(const struct rpcrdma_xprt *r_xprt)
446 {
447         return r_xprt->rx_xprt.address_strings[RPC_DISPLAY_PORT];
448 }
449
450 /* Setting this to 0 ensures interoperability with early servers.
451  * Setting this to 1 enhances certain unaligned read/write performance.
452  * Default is 0, see sysctl entry and rpc_rdma.c rpcrdma_convert_iovs() */
453 extern int xprt_rdma_pad_optimize;
454
455 /* This setting controls the hunt for a supported memory
456  * registration strategy.
457  */
458 extern unsigned int xprt_rdma_memreg_strategy;
459
460 /*
461  * Interface Adapter calls - xprtrdma/verbs.c
462  */
463 int rpcrdma_ia_open(struct rpcrdma_xprt *xprt);
464 void rpcrdma_ia_remove(struct rpcrdma_ia *ia);
465 void rpcrdma_ia_close(struct rpcrdma_ia *);
466
467 /*
468  * Endpoint calls - xprtrdma/verbs.c
469  */
470 int rpcrdma_ep_create(struct rpcrdma_xprt *r_xprt);
471 void rpcrdma_ep_destroy(struct rpcrdma_xprt *r_xprt);
472 int rpcrdma_ep_connect(struct rpcrdma_ep *, struct rpcrdma_ia *);
473 void rpcrdma_ep_disconnect(struct rpcrdma_ep *, struct rpcrdma_ia *);
474
475 int rpcrdma_ep_post(struct rpcrdma_ia *, struct rpcrdma_ep *,
476                                 struct rpcrdma_req *);
477
478 /*
479  * Buffer calls - xprtrdma/verbs.c
480  */
481 struct rpcrdma_req *rpcrdma_req_create(struct rpcrdma_xprt *r_xprt, size_t size,
482                                        gfp_t flags);
483 void rpcrdma_req_destroy(struct rpcrdma_req *req);
484 int rpcrdma_buffer_create(struct rpcrdma_xprt *);
485 void rpcrdma_buffer_destroy(struct rpcrdma_buffer *);
486 struct rpcrdma_sendctx *rpcrdma_sendctx_get_locked(struct rpcrdma_xprt *r_xprt);
487
488 struct rpcrdma_mr *rpcrdma_mr_get(struct rpcrdma_xprt *r_xprt);
489 void rpcrdma_mr_put(struct rpcrdma_mr *mr);
490
491 static inline void
492 rpcrdma_mr_recycle(struct rpcrdma_mr *mr)
493 {
494         schedule_work(&mr->mr_recycle);
495 }
496
497 struct rpcrdma_req *rpcrdma_buffer_get(struct rpcrdma_buffer *);
498 void rpcrdma_buffer_put(struct rpcrdma_buffer *buffers,
499                         struct rpcrdma_req *req);
500 void rpcrdma_recv_buffer_put(struct rpcrdma_rep *);
501
502 bool rpcrdma_regbuf_realloc(struct rpcrdma_regbuf *rb, size_t size,
503                             gfp_t flags);
504 bool __rpcrdma_regbuf_dma_map(struct rpcrdma_xprt *r_xprt,
505                               struct rpcrdma_regbuf *rb);
506
507 /**
508  * rpcrdma_regbuf_is_mapped - check if buffer is DMA mapped
509  *
510  * Returns true if the buffer is now mapped to rb->rg_device.
511  */
512 static inline bool rpcrdma_regbuf_is_mapped(struct rpcrdma_regbuf *rb)
513 {
514         return rb->rg_device != NULL;
515 }
516
517 /**
518  * rpcrdma_regbuf_dma_map - DMA-map a regbuf
519  * @r_xprt: controlling transport instance
520  * @rb: regbuf to be mapped
521  *
522  * Returns true if the buffer is currently DMA mapped.
523  */
524 static inline bool rpcrdma_regbuf_dma_map(struct rpcrdma_xprt *r_xprt,
525                                           struct rpcrdma_regbuf *rb)
526 {
527         if (likely(rpcrdma_regbuf_is_mapped(rb)))
528                 return true;
529         return __rpcrdma_regbuf_dma_map(r_xprt, rb);
530 }
531
532 /*
533  * Wrappers for chunk registration, shared by read/write chunk code.
534  */
535
536 static inline enum dma_data_direction
537 rpcrdma_data_dir(bool writing)
538 {
539         return writing ? DMA_FROM_DEVICE : DMA_TO_DEVICE;
540 }
541
542 /* Memory registration calls xprtrdma/frwr_ops.c
543  */
544 bool frwr_is_supported(struct ib_device *device);
545 void frwr_reset(struct rpcrdma_req *req);
546 int frwr_open(struct rpcrdma_ia *ia, struct rpcrdma_ep *ep);
547 int frwr_init_mr(struct rpcrdma_ia *ia, struct rpcrdma_mr *mr);
548 void frwr_release_mr(struct rpcrdma_mr *mr);
549 size_t frwr_maxpages(struct rpcrdma_xprt *r_xprt);
550 struct rpcrdma_mr_seg *frwr_map(struct rpcrdma_xprt *r_xprt,
551                                 struct rpcrdma_mr_seg *seg,
552                                 int nsegs, bool writing, __be32 xid,
553                                 struct rpcrdma_mr *mr);
554 int frwr_send(struct rpcrdma_ia *ia, struct rpcrdma_req *req);
555 void frwr_reminv(struct rpcrdma_rep *rep, struct list_head *mrs);
556 void frwr_unmap_sync(struct rpcrdma_xprt *r_xprt, struct rpcrdma_req *req);
557 void frwr_unmap_async(struct rpcrdma_xprt *r_xprt, struct rpcrdma_req *req);
558
559 /*
560  * RPC/RDMA protocol calls - xprtrdma/rpc_rdma.c
561  */
562
563 enum rpcrdma_chunktype {
564         rpcrdma_noch = 0,
565         rpcrdma_readch,
566         rpcrdma_areadch,
567         rpcrdma_writech,
568         rpcrdma_replych
569 };
570
571 int rpcrdma_prepare_send_sges(struct rpcrdma_xprt *r_xprt,
572                               struct rpcrdma_req *req, u32 hdrlen,
573                               struct xdr_buf *xdr,
574                               enum rpcrdma_chunktype rtype);
575 void rpcrdma_sendctx_unmap(struct rpcrdma_sendctx *sc);
576 int rpcrdma_marshal_req(struct rpcrdma_xprt *r_xprt, struct rpc_rqst *rqst);
577 void rpcrdma_set_max_header_sizes(struct rpcrdma_xprt *);
578 void rpcrdma_complete_rqst(struct rpcrdma_rep *rep);
579 void rpcrdma_reply_handler(struct rpcrdma_rep *rep);
580
581 static inline void rpcrdma_set_xdrlen(struct xdr_buf *xdr, size_t len)
582 {
583         xdr->head[0].iov_len = len;
584         xdr->len = len;
585 }
586
587 /* RPC/RDMA module init - xprtrdma/transport.c
588  */
589 extern unsigned int xprt_rdma_slot_table_entries;
590 extern unsigned int xprt_rdma_max_inline_read;
591 extern unsigned int xprt_rdma_max_inline_write;
592 void xprt_rdma_format_addresses(struct rpc_xprt *xprt, struct sockaddr *sap);
593 void xprt_rdma_free_addresses(struct rpc_xprt *xprt);
594 void xprt_rdma_close(struct rpc_xprt *xprt);
595 void xprt_rdma_print_stats(struct rpc_xprt *xprt, struct seq_file *seq);
596 int xprt_rdma_init(void);
597 void xprt_rdma_cleanup(void);
598
599 /* Backchannel calls - xprtrdma/backchannel.c
600  */
601 #if defined(CONFIG_SUNRPC_BACKCHANNEL)
602 int xprt_rdma_bc_setup(struct rpc_xprt *, unsigned int);
603 size_t xprt_rdma_bc_maxpayload(struct rpc_xprt *);
604 unsigned int xprt_rdma_bc_max_slots(struct rpc_xprt *);
605 int rpcrdma_bc_post_recv(struct rpcrdma_xprt *, unsigned int);
606 void rpcrdma_bc_receive_call(struct rpcrdma_xprt *, struct rpcrdma_rep *);
607 int xprt_rdma_bc_send_reply(struct rpc_rqst *rqst);
608 void xprt_rdma_bc_free_rqst(struct rpc_rqst *);
609 void xprt_rdma_bc_destroy(struct rpc_xprt *, unsigned int);
610 #endif  /* CONFIG_SUNRPC_BACKCHANNEL */
611
612 extern struct xprt_class xprt_rdma_bc;
613
614 #endif                          /* _LINUX_SUNRPC_XPRT_RDMA_H */