]> asedeno.scripts.mit.edu Git - linux.git/blob - net/sunrpc/xprtrdma/xprt_rdma.h
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[linux.git] / net / sunrpc / xprtrdma / xprt_rdma.h
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2 /*
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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
51 #include <rdma/rdma_cm.h>               /* RDMA connection api */
52 #include <rdma/ib_verbs.h>              /* RDMA verbs api */
53
54 #include <linux/sunrpc/clnt.h>          /* rpc_xprt */
55 #include <linux/sunrpc/rpc_rdma.h>      /* RPC/RDMA protocol */
56 #include <linux/sunrpc/xprtrdma.h>      /* xprt parameters */
57
58 #define RDMA_RESOLVE_TIMEOUT    (5000)  /* 5 seconds */
59 #define RDMA_CONNECT_RETRY_MAX  (2)     /* retries if no listener backlog */
60
61 #define RPCRDMA_BIND_TO         (60U * HZ)
62 #define RPCRDMA_INIT_REEST_TO   (5U * HZ)
63 #define RPCRDMA_MAX_REEST_TO    (30U * HZ)
64 #define RPCRDMA_IDLE_DISC_TO    (5U * 60 * HZ)
65
66 /*
67  * Interface Adapter -- one per transport instance
68  */
69 struct rpcrdma_ia {
70         struct rdma_cm_id       *ri_id;
71         struct ib_pd            *ri_pd;
72         int                     ri_async_rc;
73         unsigned int            ri_max_segs;
74         unsigned int            ri_max_frwr_depth;
75         unsigned int            ri_max_send_sges;
76         bool                    ri_implicit_roundup;
77         enum ib_mr_type         ri_mrtype;
78         unsigned long           ri_flags;
79         struct completion       ri_done;
80         struct completion       ri_remove_done;
81 };
82
83 enum {
84         RPCRDMA_IAF_REMOVING = 0,
85 };
86
87 /*
88  * RDMA Endpoint -- one per transport instance
89  */
90
91 struct rpcrdma_ep {
92         unsigned int            rep_send_count;
93         unsigned int            rep_send_batch;
94         unsigned int            rep_max_inline_send;
95         unsigned int            rep_max_inline_recv;
96         int                     rep_connected;
97         struct ib_qp_init_attr  rep_attr;
98         wait_queue_head_t       rep_connect_wait;
99         struct rpcrdma_connect_private  rep_cm_private;
100         struct rdma_conn_param  rep_remote_cma;
101         unsigned int            rep_max_requests;       /* set by /proc */
102         unsigned int            rep_inline_send;        /* negotiated */
103         unsigned int            rep_inline_recv;        /* negotiated */
104         int                     rep_receive_count;
105 };
106
107 /* Pre-allocate extra Work Requests for handling backward receives
108  * and sends. This is a fixed value because the Work Queues are
109  * allocated when the forward channel is set up, long before the
110  * backchannel is provisioned. This value is two times
111  * NFS4_DEF_CB_SLOT_TABLE_SIZE.
112  */
113 #if defined(CONFIG_SUNRPC_BACKCHANNEL)
114 #define RPCRDMA_BACKWARD_WRS (32)
115 #else
116 #define RPCRDMA_BACKWARD_WRS (0)
117 #endif
118
119 /* Registered buffer -- registered kmalloc'd memory for RDMA SEND/RECV
120  *
121  * The below structure appears at the front of a large region of kmalloc'd
122  * memory, which always starts on a good alignment boundary.
123  */
124
125 struct rpcrdma_regbuf {
126         struct ib_sge           rg_iov;
127         struct ib_device        *rg_device;
128         enum dma_data_direction rg_direction;
129         void                    *rg_data;
130 };
131
132 static inline u64 rdmab_addr(struct rpcrdma_regbuf *rb)
133 {
134         return rb->rg_iov.addr;
135 }
136
137 static inline u32 rdmab_length(struct rpcrdma_regbuf *rb)
138 {
139         return rb->rg_iov.length;
140 }
141
142 static inline u32 rdmab_lkey(struct rpcrdma_regbuf *rb)
143 {
144         return rb->rg_iov.lkey;
145 }
146
147 static inline struct ib_device *rdmab_device(struct rpcrdma_regbuf *rb)
148 {
149         return rb->rg_device;
150 }
151
152 static inline void *rdmab_data(const struct rpcrdma_regbuf *rb)
153 {
154         return rb->rg_data;
155 }
156
157 #define RPCRDMA_DEF_GFP         (GFP_NOIO | __GFP_NOWARN)
158
159 /* To ensure a transport can always make forward progress,
160  * the number of RDMA segments allowed in header chunk lists
161  * is capped at 8. This prevents less-capable devices and
162  * memory registrations from overrunning the Send buffer
163  * while building chunk lists.
164  *
165  * Elements of the Read list take up more room than the
166  * Write list or Reply chunk. 8 read segments means the Read
167  * list (or Write list or Reply chunk) cannot consume more
168  * than
169  *
170  * ((8 + 2) * read segment size) + 1 XDR words, or 244 bytes.
171  *
172  * And the fixed part of the header is another 24 bytes.
173  *
174  * The smallest inline threshold is 1024 bytes, ensuring that
175  * at least 750 bytes are available for RPC messages.
176  */
177 enum {
178         RPCRDMA_MAX_HDR_SEGS = 8,
179         RPCRDMA_HDRBUF_SIZE = 256,
180 };
181
182 /*
183  * struct rpcrdma_rep -- this structure encapsulates state required
184  * to receive and complete an RPC Reply, asychronously. It needs
185  * several pieces of state:
186  *
187  *   o receive buffer and ib_sge (donated to provider)
188  *   o status of receive (success or not, length, inv rkey)
189  *   o bookkeeping state to get run by reply handler (XDR stream)
190  *
191  * These structures are allocated during transport initialization.
192  * N of these are associated with a transport instance, managed by
193  * struct rpcrdma_buffer. N is the max number of outstanding RPCs.
194  */
195
196 struct rpcrdma_rep {
197         struct ib_cqe           rr_cqe;
198         __be32                  rr_xid;
199         __be32                  rr_vers;
200         __be32                  rr_proc;
201         int                     rr_wc_flags;
202         u32                     rr_inv_rkey;
203         bool                    rr_temp;
204         struct rpcrdma_regbuf   *rr_rdmabuf;
205         struct rpcrdma_xprt     *rr_rxprt;
206         struct rpc_rqst         *rr_rqst;
207         struct xdr_buf          rr_hdrbuf;
208         struct xdr_stream       rr_stream;
209         struct list_head        rr_list;
210         struct ib_recv_wr       rr_recv_wr;
211 };
212
213 /* To reduce the rate at which a transport invokes ib_post_recv
214  * (and thus the hardware doorbell rate), xprtrdma posts Receive
215  * WRs in batches.
216  *
217  * Setting this to zero disables Receive post batching.
218  */
219 enum {
220         RPCRDMA_MAX_RECV_BATCH = 7,
221 };
222
223 /* struct rpcrdma_sendctx - DMA mapped SGEs to unmap after Send completes
224  */
225 struct rpcrdma_req;
226 struct rpcrdma_xprt;
227 struct rpcrdma_sendctx {
228         struct ib_send_wr       sc_wr;
229         struct ib_cqe           sc_cqe;
230         struct ib_device        *sc_device;
231         struct rpcrdma_xprt     *sc_xprt;
232         struct rpcrdma_req      *sc_req;
233         unsigned int            sc_unmap_count;
234         struct ib_sge           sc_sges[];
235 };
236
237 /*
238  * struct rpcrdma_mr - external memory region metadata
239  *
240  * An external memory region is any buffer or page that is registered
241  * on the fly (ie, not pre-registered).
242  */
243 struct rpcrdma_req;
244 struct rpcrdma_frwr {
245         struct ib_mr                    *fr_mr;
246         struct ib_cqe                   fr_cqe;
247         struct completion               fr_linv_done;
248         struct rpcrdma_req              *fr_req;
249         union {
250                 struct ib_reg_wr        fr_regwr;
251                 struct ib_send_wr       fr_invwr;
252         };
253 };
254
255 struct rpcrdma_mr {
256         struct list_head        mr_list;
257         struct scatterlist      *mr_sg;
258         int                     mr_nents;
259         enum dma_data_direction mr_dir;
260         struct rpcrdma_frwr     frwr;
261         struct rpcrdma_xprt     *mr_xprt;
262         u32                     mr_handle;
263         u32                     mr_length;
264         u64                     mr_offset;
265         struct work_struct      mr_recycle;
266         struct list_head        mr_all;
267 };
268
269 /*
270  * struct rpcrdma_req -- structure central to the request/reply sequence.
271  *
272  * N of these are associated with a transport instance, and stored in
273  * struct rpcrdma_buffer. N is the max number of outstanding requests.
274  *
275  * It includes pre-registered buffer memory for send AND recv.
276  * The recv buffer, however, is not owned by this structure, and
277  * is "donated" to the hardware when a recv is posted. When a
278  * reply is handled, the recv buffer used is given back to the
279  * struct rpcrdma_req associated with the request.
280  *
281  * In addition to the basic memory, this structure includes an array
282  * of iovs for send operations. The reason is that the iovs passed to
283  * ib_post_{send,recv} must not be modified until the work request
284  * completes.
285  */
286
287 /* Maximum number of page-sized "segments" per chunk list to be
288  * registered or invalidated. Must handle a Reply chunk:
289  */
290 enum {
291         RPCRDMA_MAX_IOV_SEGS    = 3,
292         RPCRDMA_MAX_DATA_SEGS   = ((1 * 1024 * 1024) / PAGE_SIZE) + 1,
293         RPCRDMA_MAX_SEGS        = RPCRDMA_MAX_DATA_SEGS +
294                                   RPCRDMA_MAX_IOV_SEGS,
295 };
296
297 struct rpcrdma_mr_seg {         /* chunk descriptors */
298         u32             mr_len;         /* length of chunk or segment */
299         struct page     *mr_page;       /* owning page, if any */
300         char            *mr_offset;     /* kva if no page, else offset */
301 };
302
303 /* The Send SGE array is provisioned to send a maximum size
304  * inline request:
305  * - RPC-over-RDMA header
306  * - xdr_buf head iovec
307  * - RPCRDMA_MAX_INLINE bytes, in pages
308  * - xdr_buf tail iovec
309  *
310  * The actual number of array elements consumed by each RPC
311  * depends on the device's max_sge limit.
312  */
313 enum {
314         RPCRDMA_MIN_SEND_SGES = 3,
315         RPCRDMA_MAX_PAGE_SGES = RPCRDMA_MAX_INLINE >> PAGE_SHIFT,
316         RPCRDMA_MAX_SEND_SGES = 1 + 1 + RPCRDMA_MAX_PAGE_SGES + 1,
317 };
318
319 struct rpcrdma_buffer;
320 struct rpcrdma_req {
321         struct list_head        rl_list;
322         struct rpc_rqst         rl_slot;
323         struct rpcrdma_rep      *rl_reply;
324         struct xdr_stream       rl_stream;
325         struct xdr_buf          rl_hdrbuf;
326         struct rpcrdma_sendctx  *rl_sendctx;
327         struct rpcrdma_regbuf   *rl_rdmabuf;    /* xprt header */
328         struct rpcrdma_regbuf   *rl_sendbuf;    /* rq_snd_buf */
329         struct rpcrdma_regbuf   *rl_recvbuf;    /* rq_rcv_buf */
330
331         struct list_head        rl_all;
332         struct kref             rl_kref;
333
334         struct list_head        rl_registered;  /* registered segments */
335         struct rpcrdma_mr_seg   rl_segments[RPCRDMA_MAX_SEGS];
336 };
337
338 static inline struct rpcrdma_req *
339 rpcr_to_rdmar(const struct rpc_rqst *rqst)
340 {
341         return container_of(rqst, struct rpcrdma_req, rl_slot);
342 }
343
344 static inline void
345 rpcrdma_mr_push(struct rpcrdma_mr *mr, struct list_head *list)
346 {
347         list_add_tail(&mr->mr_list, list);
348 }
349
350 static inline struct rpcrdma_mr *
351 rpcrdma_mr_pop(struct list_head *list)
352 {
353         struct rpcrdma_mr *mr;
354
355         mr = list_first_entry(list, struct rpcrdma_mr, mr_list);
356         list_del_init(&mr->mr_list);
357         return mr;
358 }
359
360 /*
361  * struct rpcrdma_buffer -- holds list/queue of pre-registered memory for
362  * inline requests/replies, and client/server credits.
363  *
364  * One of these is associated with a transport instance
365  */
366 struct rpcrdma_buffer {
367         spinlock_t              rb_mrlock;      /* protect rb_mrs list */
368         struct list_head        rb_mrs;
369         struct list_head        rb_all;
370
371         unsigned long           rb_sc_head;
372         unsigned long           rb_sc_tail;
373         unsigned long           rb_sc_last;
374         struct rpcrdma_sendctx  **rb_sc_ctxs;
375
376         spinlock_t              rb_lock;        /* protect buf lists */
377         struct list_head        rb_send_bufs;
378         struct list_head        rb_recv_bufs;
379         struct list_head        rb_allreqs;
380
381         u32                     rb_max_requests;
382         u32                     rb_credits;     /* most recent credit grant */
383
384         u32                     rb_bc_srv_max_requests;
385         u32                     rb_bc_max_requests;
386
387         struct delayed_work     rb_refresh_worker;
388 };
389
390 /*
391  * Statistics for RPCRDMA
392  */
393 struct rpcrdma_stats {
394         /* accessed when sending a call */
395         unsigned long           read_chunk_count;
396         unsigned long           write_chunk_count;
397         unsigned long           reply_chunk_count;
398         unsigned long long      total_rdma_request;
399
400         /* rarely accessed error counters */
401         unsigned long long      pullup_copy_count;
402         unsigned long           hardway_register_count;
403         unsigned long           failed_marshal_count;
404         unsigned long           bad_reply_count;
405         unsigned long           mrs_recycled;
406         unsigned long           mrs_orphaned;
407         unsigned long           mrs_allocated;
408         unsigned long           empty_sendctx_q;
409
410         /* accessed when receiving a reply */
411         unsigned long long      total_rdma_reply;
412         unsigned long long      fixup_copy_count;
413         unsigned long           reply_waits_for_send;
414         unsigned long           local_inv_needed;
415         unsigned long           nomsg_call_count;
416         unsigned long           bcall_count;
417 };
418
419 /*
420  * RPCRDMA transport -- encapsulates the structures above for
421  * integration with RPC.
422  *
423  * The contained structures are embedded, not pointers,
424  * for convenience. This structure need not be visible externally.
425  *
426  * It is allocated and initialized during mount, and released
427  * during unmount.
428  */
429 struct rpcrdma_xprt {
430         struct rpc_xprt         rx_xprt;
431         struct rpcrdma_ia       rx_ia;
432         struct rpcrdma_ep       rx_ep;
433         struct rpcrdma_buffer   rx_buf;
434         struct delayed_work     rx_connect_worker;
435         struct rpc_timeout      rx_timeout;
436         struct rpcrdma_stats    rx_stats;
437 };
438
439 #define rpcx_to_rdmax(x) container_of(x, struct rpcrdma_xprt, rx_xprt)
440
441 static inline const char *
442 rpcrdma_addrstr(const struct rpcrdma_xprt *r_xprt)
443 {
444         return r_xprt->rx_xprt.address_strings[RPC_DISPLAY_ADDR];
445 }
446
447 static inline const char *
448 rpcrdma_portstr(const struct rpcrdma_xprt *r_xprt)
449 {
450         return r_xprt->rx_xprt.address_strings[RPC_DISPLAY_PORT];
451 }
452
453 /* Setting this to 0 ensures interoperability with early servers.
454  * Setting this to 1 enhances certain unaligned read/write performance.
455  * Default is 0, see sysctl entry and rpc_rdma.c rpcrdma_convert_iovs() */
456 extern int xprt_rdma_pad_optimize;
457
458 /* This setting controls the hunt for a supported memory
459  * registration strategy.
460  */
461 extern unsigned int xprt_rdma_memreg_strategy;
462
463 /*
464  * Interface Adapter calls - xprtrdma/verbs.c
465  */
466 int rpcrdma_ia_open(struct rpcrdma_xprt *xprt);
467 void rpcrdma_ia_remove(struct rpcrdma_ia *ia);
468 void rpcrdma_ia_close(struct rpcrdma_ia *);
469
470 /*
471  * Endpoint calls - xprtrdma/verbs.c
472  */
473 int rpcrdma_ep_create(struct rpcrdma_xprt *r_xprt);
474 void rpcrdma_ep_destroy(struct rpcrdma_xprt *r_xprt);
475 int rpcrdma_ep_connect(struct rpcrdma_ep *, struct rpcrdma_ia *);
476 void rpcrdma_ep_disconnect(struct rpcrdma_ep *, struct rpcrdma_ia *);
477
478 int rpcrdma_ep_post(struct rpcrdma_ia *, struct rpcrdma_ep *,
479                                 struct rpcrdma_req *);
480
481 /*
482  * Buffer calls - xprtrdma/verbs.c
483  */
484 struct rpcrdma_req *rpcrdma_req_create(struct rpcrdma_xprt *r_xprt, size_t size,
485                                        gfp_t flags);
486 void rpcrdma_req_destroy(struct rpcrdma_req *req);
487 int rpcrdma_buffer_create(struct rpcrdma_xprt *);
488 void rpcrdma_buffer_destroy(struct rpcrdma_buffer *);
489 struct rpcrdma_sendctx *rpcrdma_sendctx_get_locked(struct rpcrdma_xprt *r_xprt);
490
491 struct rpcrdma_mr *rpcrdma_mr_get(struct rpcrdma_xprt *r_xprt);
492 void rpcrdma_mr_put(struct rpcrdma_mr *mr);
493 void rpcrdma_mr_unmap_and_put(struct rpcrdma_mr *mr);
494
495 static inline void
496 rpcrdma_mr_recycle(struct rpcrdma_mr *mr)
497 {
498         schedule_work(&mr->mr_recycle);
499 }
500
501 struct rpcrdma_req *rpcrdma_buffer_get(struct rpcrdma_buffer *);
502 void rpcrdma_buffer_put(struct rpcrdma_buffer *buffers,
503                         struct rpcrdma_req *req);
504 void rpcrdma_recv_buffer_put(struct rpcrdma_rep *);
505
506 bool rpcrdma_regbuf_realloc(struct rpcrdma_regbuf *rb, size_t size,
507                             gfp_t flags);
508 bool __rpcrdma_regbuf_dma_map(struct rpcrdma_xprt *r_xprt,
509                               struct rpcrdma_regbuf *rb);
510
511 /**
512  * rpcrdma_regbuf_is_mapped - check if buffer is DMA mapped
513  *
514  * Returns true if the buffer is now mapped to rb->rg_device.
515  */
516 static inline bool rpcrdma_regbuf_is_mapped(struct rpcrdma_regbuf *rb)
517 {
518         return rb->rg_device != NULL;
519 }
520
521 /**
522  * rpcrdma_regbuf_dma_map - DMA-map a regbuf
523  * @r_xprt: controlling transport instance
524  * @rb: regbuf to be mapped
525  *
526  * Returns true if the buffer is currently DMA mapped.
527  */
528 static inline bool rpcrdma_regbuf_dma_map(struct rpcrdma_xprt *r_xprt,
529                                           struct rpcrdma_regbuf *rb)
530 {
531         if (likely(rpcrdma_regbuf_is_mapped(rb)))
532                 return true;
533         return __rpcrdma_regbuf_dma_map(r_xprt, rb);
534 }
535
536 /*
537  * Wrappers for chunk registration, shared by read/write chunk code.
538  */
539
540 static inline enum dma_data_direction
541 rpcrdma_data_dir(bool writing)
542 {
543         return writing ? DMA_FROM_DEVICE : DMA_TO_DEVICE;
544 }
545
546 /* Memory registration calls xprtrdma/frwr_ops.c
547  */
548 bool frwr_is_supported(struct ib_device *device);
549 void frwr_reset(struct rpcrdma_req *req);
550 int frwr_open(struct rpcrdma_ia *ia, struct rpcrdma_ep *ep);
551 int frwr_init_mr(struct rpcrdma_ia *ia, struct rpcrdma_mr *mr);
552 void frwr_release_mr(struct rpcrdma_mr *mr);
553 size_t frwr_maxpages(struct rpcrdma_xprt *r_xprt);
554 struct rpcrdma_mr_seg *frwr_map(struct rpcrdma_xprt *r_xprt,
555                                 struct rpcrdma_mr_seg *seg,
556                                 int nsegs, bool writing, __be32 xid,
557                                 struct rpcrdma_mr **mr);
558 int frwr_send(struct rpcrdma_ia *ia, struct rpcrdma_req *req);
559 void frwr_reminv(struct rpcrdma_rep *rep, struct list_head *mrs);
560 void frwr_unmap_sync(struct rpcrdma_xprt *r_xprt, struct rpcrdma_req *req);
561 void frwr_unmap_async(struct rpcrdma_xprt *r_xprt, struct rpcrdma_req *req);
562
563 /*
564  * RPC/RDMA protocol calls - xprtrdma/rpc_rdma.c
565  */
566
567 enum rpcrdma_chunktype {
568         rpcrdma_noch = 0,
569         rpcrdma_readch,
570         rpcrdma_areadch,
571         rpcrdma_writech,
572         rpcrdma_replych
573 };
574
575 int rpcrdma_prepare_send_sges(struct rpcrdma_xprt *r_xprt,
576                               struct rpcrdma_req *req, u32 hdrlen,
577                               struct xdr_buf *xdr,
578                               enum rpcrdma_chunktype rtype);
579 void rpcrdma_sendctx_unmap(struct rpcrdma_sendctx *sc);
580 int rpcrdma_marshal_req(struct rpcrdma_xprt *r_xprt, struct rpc_rqst *rqst);
581 void rpcrdma_set_max_header_sizes(struct rpcrdma_xprt *);
582 void rpcrdma_complete_rqst(struct rpcrdma_rep *rep);
583 void rpcrdma_reply_handler(struct rpcrdma_rep *rep);
584
585 static inline void rpcrdma_set_xdrlen(struct xdr_buf *xdr, size_t len)
586 {
587         xdr->head[0].iov_len = len;
588         xdr->len = len;
589 }
590
591 /* RPC/RDMA module init - xprtrdma/transport.c
592  */
593 extern unsigned int xprt_rdma_slot_table_entries;
594 extern unsigned int xprt_rdma_max_inline_read;
595 extern unsigned int xprt_rdma_max_inline_write;
596 void xprt_rdma_format_addresses(struct rpc_xprt *xprt, struct sockaddr *sap);
597 void xprt_rdma_free_addresses(struct rpc_xprt *xprt);
598 void xprt_rdma_close(struct rpc_xprt *xprt);
599 void xprt_rdma_print_stats(struct rpc_xprt *xprt, struct seq_file *seq);
600 int xprt_rdma_init(void);
601 void xprt_rdma_cleanup(void);
602
603 /* Backchannel calls - xprtrdma/backchannel.c
604  */
605 #if defined(CONFIG_SUNRPC_BACKCHANNEL)
606 int xprt_rdma_bc_setup(struct rpc_xprt *, unsigned int);
607 size_t xprt_rdma_bc_maxpayload(struct rpc_xprt *);
608 unsigned int xprt_rdma_bc_max_slots(struct rpc_xprt *);
609 int rpcrdma_bc_post_recv(struct rpcrdma_xprt *, unsigned int);
610 void rpcrdma_bc_receive_call(struct rpcrdma_xprt *, struct rpcrdma_rep *);
611 int xprt_rdma_bc_send_reply(struct rpc_rqst *rqst);
612 void xprt_rdma_bc_free_rqst(struct rpc_rqst *);
613 void xprt_rdma_bc_destroy(struct rpc_xprt *, unsigned int);
614 #endif  /* CONFIG_SUNRPC_BACKCHANNEL */
615
616 extern struct xprt_class xprt_rdma_bc;
617
618 #endif                          /* _LINUX_SUNRPC_XPRT_RDMA_H */