Sync with the new ipfw3 version.
[ipfw.git] / dummynet2 / include / netinet / ipfw / ip_dn_private.h
diff --git a/dummynet2/include/netinet/ipfw/ip_dn_private.h b/dummynet2/include/netinet/ipfw/ip_dn_private.h
new file mode 100644 (file)
index 0000000..47cc5e8
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,402 @@
+/*-
+ * Copyright (c) 2010 Luigi Rizzo, Riccardo Panicucci, Universita` di Pisa
+ * All rights reserved
+ *
+ * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
+ * modification, are permitted provided that the following conditions
+ * are met:
+ * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
+ *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
+ * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
+ *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
+ *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
+ *
+ * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
+ * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
+ * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
+ * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
+ * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
+ * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
+ * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
+ * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
+ * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
+ * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
+ * SUCH DAMAGE.
+ */
+
+/*
+ * internal dummynet APIs.
+ *
+ * $FreeBSD: head/sys/netinet/ipfw/ip_dn_private.h 204591 2010-03-02 17:40:48Z luigi $
+ */
+
+#ifndef _IP_DN_PRIVATE_H
+#define _IP_DN_PRIVATE_H
+
+/* debugging support
+ * use ND() to remove debugging, D() to print a line,
+ * DX(level, ...) to print above a certain level
+ * If you redefine D() you are expected to redefine all.
+ */
+#ifndef D
+#define ND(fmt, ...) do {} while (0)
+#define D1(fmt, ...) do {} while (0)
+#define D(fmt, ...) printf("%-10s " fmt "\n",      \
+        __FUNCTION__, ## __VA_ARGS__)
+#define DX(lev, fmt, ...) do {              \
+        if (dn_cfg.debug > lev) D(fmt, ## __VA_ARGS__); } while (0)
+#endif
+
+MALLOC_DECLARE(M_DUMMYNET);
+
+#ifndef FREE_PKT
+#define        FREE_PKT(m)     m_freem(m)
+#endif
+
+#ifndef __linux__
+#define div64(a, b)  ((int64_t)(a) / (int64_t)(b))
+#endif
+
+#define DN_LOCK_INIT() do {                            \
+       mtx_init(&dn_cfg.uh_mtx, "dn_uh", NULL, MTX_DEF);       \
+       mtx_init(&dn_cfg.bh_mtx, "dn_bh", NULL, MTX_DEF);       \
+       } while (0)
+#define DN_LOCK_DESTROY() do {                         \
+       mtx_destroy(&dn_cfg.uh_mtx);                    \
+       mtx_destroy(&dn_cfg.bh_mtx);                    \
+       } while (0)
+#if 0 /* not used yet */
+#define DN_UH_RLOCK()          mtx_lock(&dn_cfg.uh_mtx)
+#define DN_UH_RUNLOCK()                mtx_unlock(&dn_cfg.uh_mtx)
+#define DN_UH_WLOCK()          mtx_lock(&dn_cfg.uh_mtx)
+#define DN_UH_WUNLOCK()                mtx_unlock(&dn_cfg.uh_mtx)
+#define DN_UH_LOCK_ASSERT()    mtx_assert(&dn_cfg.uh_mtx, MA_OWNED)
+#endif
+
+#define DN_BH_RLOCK()          mtx_lock(&dn_cfg.uh_mtx)
+#define DN_BH_RUNLOCK()                mtx_unlock(&dn_cfg.uh_mtx)
+#define DN_BH_WLOCK()          mtx_lock(&dn_cfg.uh_mtx)
+#define DN_BH_WUNLOCK()                mtx_unlock(&dn_cfg.uh_mtx)
+#define DN_BH_LOCK_ASSERT()    mtx_assert(&dn_cfg.uh_mtx, MA_OWNED)
+
+SLIST_HEAD(dn_schk_head, dn_schk);
+SLIST_HEAD(dn_sch_inst_head, dn_sch_inst);
+SLIST_HEAD(dn_fsk_head, dn_fsk);
+SLIST_HEAD(dn_queue_head, dn_queue);
+SLIST_HEAD(dn_alg_head, dn_alg);
+
+struct mq {    /* a basic queue of packets*/
+        struct mbuf *head, *tail;
+};
+
+static inline void
+set_oid(struct dn_id *o, int type, int len)
+{
+        o->type = type;
+        o->len = len;
+        o->subtype = 0;
+};
+
+/*
+ * configuration and global data for a dummynet instance
+ *
+ * When a configuration is modified from userland, 'id' is incremented
+ * so we can use the value to check for stale pointers.
+ */
+struct dn_parms {
+       uint32_t        id;             /* configuration version */
+
+       /* defaults (sysctl-accessible) */
+       int     red_lookup_depth;
+       int     red_avg_pkt_size;
+       int     red_max_pkt_size;
+       int     hash_size;
+       int     max_hash_size;
+       long    byte_limit;             /* max queue sizes */
+       long    slot_limit;
+
+       int     io_fast;
+       int     debug;
+
+       /* timekeeping */
+       struct timeval prev_t;          /* last time dummynet_tick ran */
+       struct dn_heap  evheap;         /* scheduled events */
+
+       /* counters of objects -- used for reporting space */
+       int     schk_count;
+       int     si_count;
+       int     fsk_count;
+       int     queue_count;
+
+       /* ticks and other stuff */
+       uint64_t        curr_time;
+       /* flowsets and schedulers are in hash tables, with 'hash_size'
+        * buckets. fshash is looked up at every packet arrival
+        * so better be generous if we expect many entries.
+        */
+       struct dn_ht    *fshash;
+       struct dn_ht    *schedhash;
+       /* list of flowsets without a scheduler -- use sch_chain */
+       struct dn_fsk_head      fsu;    /* list of unlinked flowsets */
+       struct dn_alg_head      schedlist;      /* list of algorithms */
+
+       /* Store the fs/sch to scan when draining. The value is the
+        * bucket number of the hash table. Expire can be disabled
+        * with net.inet.ip.dummynet.expire=0, or it happens every
+        * expire ticks.
+        **/
+       int drain_fs;
+       int drain_sch;
+       uint32_t expire;
+       uint32_t expire_cycle;  /* tick count */
+       
+       /* if the upper half is busy doing something long,
+        * can set the busy flag and we will enqueue packets in
+        * a queue for later processing.
+        */
+       int     busy;
+       struct  mq      pending;
+
+#ifdef _KERNEL
+       /*
+        * This file is normally used in the kernel, unless we do
+        * some userland tests, in which case we do not need a mtx.
+        * uh_mtx arbitrates between system calls and also
+        * protects fshash, schedhash and fsunlinked.
+        * These structures are readonly for the lower half.
+        * bh_mtx protects all other structures which may be
+        * modified upon packet arrivals
+        */
+#if defined( __linux__ ) || defined( _WIN32 )
+       spinlock_t uh_mtx;
+       spinlock_t bh_mtx;
+#else
+       struct mtx uh_mtx;
+       struct mtx bh_mtx;
+#endif
+
+#endif /* _KERNEL */
+};
+
+/*
+ * Delay line, contains all packets on output from a link.
+ * Every scheduler instance has one.
+ */
+struct delay_line {
+       struct dn_id oid;
+       struct dn_sch_inst *si;
+       struct mq mq;
+};
+
+/*
+ * The kernel side of a flowset. It is linked in a hash table
+ * of flowsets, and in a list of children of their parent scheduler.
+ * qht is either the queue or (if HAVE_MASK) a hash table queues.
+ * Note that the mask to use is the (flow_mask|sched_mask), which
+ * changes as we attach/detach schedulers. So we store it here.
+ *
+ * XXX If we want to add scheduler-specific parameters, we need to
+ * put them in external storage because the scheduler may not be
+ * available when the fsk is created.
+ */
+struct dn_fsk { /* kernel side of a flowset */
+       struct dn_fs fs;
+       SLIST_ENTRY(dn_fsk) fsk_next;   /* hash chain for fshash */
+
+       struct ipfw_flow_id fsk_mask;
+
+       /* qht is a hash table of queues, or just a single queue
+        * a bit in fs.flags tells us which one
+        */
+       struct dn_ht    *qht;
+       struct dn_schk *sched;          /* Sched we are linked to */
+       SLIST_ENTRY(dn_fsk) sch_chain;  /* list of fsk attached to sched */
+
+       /* bucket index used by drain routine to drain queues for this
+        * flowset
+        */
+       int drain_bucket;
+       /* Parameter realted to RED / GRED */
+       /* original values are in dn_fs*/
+       int w_q ;               /* queue weight (scaled) */
+       int max_th ;            /* maximum threshold for queue (scaled) */
+       int min_th ;            /* minimum threshold for queue (scaled) */
+       int max_p ;             /* maximum value for p_b (scaled) */
+
+       u_int c_1 ;             /* max_p/(max_th-min_th) (scaled) */
+       u_int c_2 ;             /* max_p*min_th/(max_th-min_th) (scaled) */
+       u_int c_3 ;             /* for GRED, (1-max_p)/max_th (scaled) */
+       u_int c_4 ;             /* for GRED, 1 - 2*max_p (scaled) */
+       u_int * w_q_lookup ;    /* lookup table for computing (1-w_q)^t */
+       u_int lookup_depth ;    /* depth of lookup table */
+       int lookup_step ;       /* granularity inside the lookup table */
+       int lookup_weight ;     /* equal to (1-w_q)^t / (1-w_q)^(t+1) */
+       int avg_pkt_size ;      /* medium packet size */
+       int max_pkt_size ;      /* max packet size */
+};
+
+/*
+ * A queue is created as a child of a flowset unless it belongs to
+ * a !MULTIQUEUE scheduler. It is normally in a hash table in the
+ * flowset. fs always points to the parent flowset.
+ * si normally points to the sch_inst, unless the flowset has been
+ * detached from the scheduler -- in this case si == NULL and we
+ * should not enqueue.
+ */
+struct dn_queue {
+       struct dn_flow ni;      /* oid, flow_id, stats */
+       struct mq mq;   /* packets queue */
+       struct dn_sch_inst *_si;        /* owner scheduler instance */
+       SLIST_ENTRY(dn_queue) q_next; /* hash chain list for qht */
+       struct dn_fsk *fs;              /* parent flowset. */
+
+       /* RED parameters */
+       int avg;                /* average queue length est. (scaled) */
+       int count;              /* arrivals since last RED drop */
+       int random;             /* random value (scaled) */
+       uint64_t q_time;        /* start of queue idle time */
+
+};
+
+/*
+ * The kernel side of a scheduler. Contains the userland config,
+ * a link, pointer to extra config arguments from command line,
+ * kernel flags, and a pointer to the scheduler methods.
+ * It is stored in a hash table, and holds a list of all
+ * flowsets and scheduler instances.
+ * XXX sch must be at the beginning, see schk_hash().
+ */
+struct dn_schk {
+       struct dn_sch sch;
+       struct dn_alg *fp;      /* Pointer to scheduler functions */
+       struct dn_link link;    /* The link, embedded */
+       struct dn_profile *profile; /* delay profile, if any */
+       struct dn_id *cfg;      /* extra config arguments */
+
+       SLIST_ENTRY(dn_schk) schk_next;  /* hash chain for schedhash */
+
+       struct dn_fsk_head fsk_list;  /* all fsk linked to me */
+       struct dn_fsk *fs;      /* Flowset for !MULTIQUEUE */
+
+       /* bucket index used by the drain routine to drain the scheduler
+        * instance for this flowset.
+        */
+       int drain_bucket;
+
+       /* Hash table of all instances (through sch.sched_mask)
+        * or single instance if no mask. Always valid.
+        */
+       struct dn_ht    *siht;
+};
+
+
+/*
+ * Scheduler instance.
+ * Contains variables and all queues relative to a this instance.
+ * This struct is created a runtime.
+ */
+struct dn_sch_inst {
+       struct dn_flow  ni;     /* oid, flowid and stats */
+       SLIST_ENTRY(dn_sch_inst) si_next; /* hash chain for siht */
+       struct delay_line dline;
+       struct dn_schk *sched;  /* the template */
+       int             kflags; /* DN_ACTIVE */
+
+       int64_t credit;         /* bits I can transmit (more or less). */
+       uint64_t sched_time;    /* time link was scheduled in ready_heap */
+       uint64_t idle_time;     /* start of scheduler instance idle time */
+
+       /* q_count is the number of queues that this instance is using.
+        * The counter is incremented or decremented when
+        * a reference from the queue is created or deleted.
+        * It is used to make sure that a scheduler instance can be safely
+        * deleted by the drain routine. See notes below.
+        */
+       int q_count;
+
+};
+
+/*
+ * NOTE about object drain.
+ * The system will automatically (XXX check when) drain queues and
+ * scheduler instances when they are idle.
+ * A queue is idle when it has no packets; an instance is idle when
+ * it is not in the evheap heap, and the corresponding delay line is empty.
+ * A queue can be safely deleted when it is idle because of the scheduler
+ * function xxx_free_queue() will remove any references to it.
+ * An instance can be only deleted when no queues reference it. To be sure
+ * of that, a counter (q_count) stores the number of queues that are pointing
+ * to the instance.
+ *
+ * XXX
+ * Order of scan:
+ * - take all flowset in a bucket for the flowset hash table
+ * - take all queues in a bucket for the flowset
+ * - increment the queue bucket
+ * - scan next flowset bucket
+ * Nothing is done if a bucket contains no entries.
+ *
+ * The same schema is used for sceduler instances
+ */
+
+
+/* kernel-side flags. Linux has DN_DELETE in fcntl.h 
+ */
+enum {
+       /* 1 and 2 are reserved for the SCAN flags */
+       DN_DESTROY      = 0x0004, /* destroy */
+       DN_DELETE_FS    = 0x0008, /* destroy flowset */
+       DN_DETACH       = 0x0010,
+       DN_ACTIVE       = 0x0020, /* object is in evheap */
+       DN_F_DLINE      = 0x0040, /* object is a delay line */
+       DN_F_SCHI       = 0x00C0, /* object is a sched.instance */
+       DN_QHT_IS_Q     = 0x0100, /* in flowset, qht is a single queue */
+};
+
+extern struct dn_parms dn_cfg;
+
+int dummynet_io(struct mbuf **, int , struct ip_fw_args *);
+void dummynet_task(void *context, int pending);
+void dn_reschedule(void);
+
+struct dn_queue *ipdn_q_find(struct dn_fsk *, struct dn_sch_inst *,
+        struct ipfw_flow_id *);
+struct dn_sch_inst *ipdn_si_find(struct dn_schk *, struct ipfw_flow_id *);
+
+/*
+ * copy_range is a template for requests for ranges of pipes/queues/scheds.
+ * The number of ranges is variable and can be derived by o.len.
+ * As a default, we use a small number of entries so that the struct
+ * fits easily on the stack and is sufficient for most common requests.
+ */
+#define DEFAULT_RANGES 5
+struct copy_range {
+        struct dn_id o;
+        uint32_t       r[ 2 * DEFAULT_RANGES ];
+};
+
+struct copy_args {
+       char **start;
+       char *end;
+       int flags;
+       int type;
+       struct copy_range *extra;       /* extra filtering */
+};
+
+struct sockopt;
+int ip_dummynet_compat(struct sockopt *sopt);
+int dummynet_get(struct sockopt *sopt, void **compat);
+int dn_c_copy_q (void *_ni, void *arg);
+int dn_c_copy_pipe(struct dn_schk *s, struct copy_args *a, int nq);
+int dn_c_copy_fs(struct dn_fsk *f, struct copy_args *a, int nq);
+int dn_compat_copy_queue(struct copy_args *a, void *_o);
+int dn_compat_copy_pipe(struct copy_args *a, void *_o);
+int copy_data_helper_compat(void *_o, void *_arg);
+int dn_compat_calc_size(void);
+int do_config(void *p, int l);
+
+/* function to drain idle object */
+void dn_drain_scheduler(void);
+void dn_drain_queue(void);
+
+#endif /* _IP_DN_PRIVATE_H */