net/sunrpc/xprtrdma/frwr_ops.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2015 Oracle.  All rights reserved.
   3  * Copyright (c) 2003-2007 Network Appliance, Inc. All rights reserved.
   4  */
   5
   6 /* Lightweight memory registration using Fast Registration Work
   7  * Requests (FRWR). Also referred to sometimes as FRMR mode.
   8  *
   9  * FRWR features ordered asynchronous registration and deregistration
  10  * of arbitrarily sized memory regions. This is the fastest and safest
  11  * but most complex memory registration mode.
  12  */
  13
  14 /* Normal operation
  15  *
  16  * A Memory Region is prepared for RDMA READ or WRITE using a FAST_REG
  17  * Work Request (frmr_op_map). When the RDMA operation is finished, this
  18  * Memory Region is invalidated using a LOCAL_INV Work Request
  19  * (frmr_op_unmap).
  20  *
  21  * Typically these Work Requests are not signaled, and neither are RDMA
  22  * SEND Work Requests (with the exception of signaling occasionally to
  23  * prevent provider work queue overflows). This greatly reduces HCA
  24  * interrupt workload.
  25  *
  26  * As an optimization, frwr_op_unmap marks MRs INVALID before the
  27  * LOCAL_INV WR is posted. If posting succeeds, the MR is placed on
  28  * rb_mws immediately so that no work (like managing a linked list
  29  * under a spinlock) is needed in the completion upcall.
  30  *
  31  * But this means that frwr_op_map() can occasionally encounter an MR
  32  * that is INVALID but the LOCAL_INV WR has not completed. Work Queue
  33  * ordering prevents a subsequent FAST_REG WR from executing against
  34  * that MR while it is still being invalidated.
  35  */
  36
  37 /* Transport recovery
  38  *
  39  * ->op_map and the transport connect worker cannot run at the same
  40  * time, but ->op_unmap can fire while the transport connect worker
  41  * is running. Thus MR recovery is handled in ->op_map, to guarantee
  42  * that recovered MRs are owned by a sending RPC, and not one where
  43  * ->op_unmap could fire at the same time transport reconnect is
  44  * being done.
  45  *
  46  * When the underlying transport disconnects, MRs are left in one of
  47  * three states:
  48  *
  49  * INVALID:     The MR was not in use before the QP entered ERROR state.
  50  *              (Or, the LOCAL_INV WR has not completed or flushed yet).
  51  *
  52  * STALE:       The MR was being registered or unregistered when the QP
  53  *              entered ERROR state, and the pending WR was flushed.
  54  *
  55  * VALID:       The MR was registered before the QP entered ERROR state.
  56  *
  57  * When frwr_op_map encounters STALE and VALID MRs, they are recovered
  58  * with ib_dereg_mr and then are re-initialized. Beause MR recovery
  59  * allocates fresh resources, it is deferred to a workqueue, and the
  60  * recovered MRs are placed back on the rb_mws list when recovery is
  61  * complete. frwr_op_map allocates another MR for the current RPC while
  62  * the broken MR is reset.
  63  *
  64  * To ensure that frwr_op_map doesn't encounter an MR that is marked
  65  * INVALID but that is about to be flushed due to a previous transport
  66  * disconnect, the transport connect worker attempts to drain all
  67  * pending send queue WRs before the transport is reconnected.
  68  */
  69
  70 #include "xprt_rdma.h"
  71
  72 #if IS_ENABLED(CONFIG_SUNRPC_DEBUG)
  73 # define RPCDBG_FACILITY        RPCDBG_TRANS
  74 #endif
  75
  76 static struct workqueue_struct *frwr_recovery_wq;
  77
  78 #define FRWR_RECOVERY_WQ_FLAGS          (WQ_UNBOUND | WQ_MEM_RECLAIM)
  79
  80 int
  81 frwr_alloc_recovery_wq(void)
  82 {
  83         frwr_recovery_wq = alloc_workqueue("frwr_recovery",
  84                                            FRWR_RECOVERY_WQ_FLAGS, 0);
  85         return !frwr_recovery_wq ? -ENOMEM : 0;
  86 }
  87
  88 void
  89 frwr_destroy_recovery_wq(void)
  90 {
  91         struct workqueue_struct *wq;
  92
  93         if (!frwr_recovery_wq)
  94                 return;
  95
  96         wq = frwr_recovery_wq;
  97         frwr_recovery_wq = NULL;
  98         destroy_workqueue(wq);
  99 }
 100
 101 /* Deferred reset of a single FRMR. Generate a fresh rkey by
 102  * replacing the MR.
 103  *
 104  * There's no recovery if this fails. The FRMR is abandoned, but
 105  * remains in rb_all. It will be cleaned up when the transport is
 106  * destroyed.
 107  */
 108 static void
 109 __frwr_recovery_worker(struct work_struct *work)
 110 {
 111         struct rpcrdma_mw *r = container_of(work, struct rpcrdma_mw,
 112                                             r.frmr.fr_work);
 113         struct rpcrdma_xprt *r_xprt = r->r.frmr.fr_xprt;
 114         unsigned int depth = r_xprt->rx_ia.ri_max_frmr_depth;
 115         struct ib_pd *pd = r_xprt->rx_ia.ri_pd;
 116
 117         if (ib_dereg_mr(r->r.frmr.fr_mr))
 118                 goto out_fail;
 119
 120         r->r.frmr.fr_mr = ib_alloc_mr(pd, IB_MR_TYPE_MEM_REG, depth);
 121         if (IS_ERR(r->r.frmr.fr_mr))
 122                 goto out_fail;
 123
 124         dprintk("RPC:       %s: recovered FRMR %p\n", __func__, r);
 125         r->r.frmr.fr_state = FRMR_IS_INVALID;
 126         rpcrdma_put_mw(r_xprt, r);
 127         return;
 128
 129 out_fail:
 130         pr_warn("RPC:       %s: FRMR %p unrecovered\n",
 131                 __func__, r);
 132 }
 133
 134 /* A broken MR was discovered in a context that can't sleep.
 135  * Defer recovery to the recovery worker.
 136  */
 137 static void
 138 __frwr_queue_recovery(struct rpcrdma_mw *r)
 139 {
 140         INIT_WORK(&r->r.frmr.fr_work, __frwr_recovery_worker);
 141         queue_work(frwr_recovery_wq, &r->r.frmr.fr_work);
 142 }
 143
 144 static int
 145 __frwr_init(struct rpcrdma_mw *r, struct ib_pd *pd, struct ib_device *device,
 146             unsigned int depth)
 147 {
 148         struct rpcrdma_frmr *f = &r->r.frmr;
 149         int rc;
 150
 151         f->fr_mr = ib_alloc_mr(pd, IB_MR_TYPE_MEM_REG, depth);
 152         if (IS_ERR(f->fr_mr))
 153                 goto out_mr_err;
 154         f->fr_pgl = ib_alloc_fast_reg_page_list(device, depth);
 155         if (IS_ERR(f->fr_pgl))
 156                 goto out_list_err;
 157         return 0;
 158
 159 out_mr_err:
 160         rc = PTR_ERR(f->fr_mr);
 161         dprintk("RPC:       %s: ib_alloc_mr status %i\n",
 162                 __func__, rc);
 163         return rc;
 164
 165 out_list_err:
 166         rc = PTR_ERR(f->fr_pgl);
 167         dprintk("RPC:       %s: ib_alloc_fast_reg_page_list status %i\n",
 168                 __func__, rc);
 169         ib_dereg_mr(f->fr_mr);
 170         return rc;
 171 }
 172
 173 static void
 174 __frwr_release(struct rpcrdma_mw *r)
 175 {
 176         int rc;
 177
 178         rc = ib_dereg_mr(r->r.frmr.fr_mr);
 179         if (rc)
 180                 dprintk("RPC:       %s: ib_dereg_mr status %i\n",
 181                         __func__, rc);
 182         ib_free_fast_reg_page_list(r->r.frmr.fr_pgl);
 183 }
 184
 185 static int
 186 frwr_op_open(struct rpcrdma_ia *ia, struct rpcrdma_ep *ep,
 187              struct rpcrdma_create_data_internal *cdata)
 188 {
 189         struct ib_device_attr *devattr = &ia->ri_devattr;
 190         int depth, delta;
 191
 192         ia->ri_max_frmr_depth =
 193                         min_t(unsigned int, RPCRDMA_MAX_DATA_SEGS,
 194                               devattr->max_fast_reg_page_list_len);
 195         dprintk("RPC:       %s: device's max FR page list len = %u\n",
 196                 __func__, ia->ri_max_frmr_depth);
 197
 198         /* Add room for frmr register and invalidate WRs.
 199          * 1. FRMR reg WR for head
 200          * 2. FRMR invalidate WR for head
 201          * 3. N FRMR reg WRs for pagelist
 202          * 4. N FRMR invalidate WRs for pagelist
 203          * 5. FRMR reg WR for tail
 204          * 6. FRMR invalidate WR for tail
 205          * 7. The RDMA_SEND WR
 206          */
 207         depth = 7;
 208
 209         /* Calculate N if the device max FRMR depth is smaller than
 210          * RPCRDMA_MAX_DATA_SEGS.
 211          */
 212         if (ia->ri_max_frmr_depth < RPCRDMA_MAX_DATA_SEGS) {
 213                 delta = RPCRDMA_MAX_DATA_SEGS - ia->ri_max_frmr_depth;
 214                 do {
 215                         depth += 2; /* FRMR reg + invalidate */
 216                         delta -= ia->ri_max_frmr_depth;
 217                 } while (delta > 0);
 218         }
 219
 220         ep->rep_attr.cap.max_send_wr *= depth;
 221         if (ep->rep_attr.cap.max_send_wr > devattr->max_qp_wr) {
 222                 cdata->max_requests = devattr->max_qp_wr / depth;
 223                 if (!cdata->max_requests)
 224                         return -EINVAL;
 225                 ep->rep_attr.cap.max_send_wr = cdata->max_requests *
 226                                                depth;
 227         }
 228
 229         return 0;
 230 }
 231
 232 /* FRWR mode conveys a list of pages per chunk segment. The
 233  * maximum length of that list is the FRWR page list depth.
 234  */
 235 static size_t
 236 frwr_op_maxpages(struct rpcrdma_xprt *r_xprt)
 237 {
 238         struct rpcrdma_ia *ia = &r_xprt->rx_ia;
 239
 240         return min_t(unsigned int, RPCRDMA_MAX_DATA_SEGS,
 241                      rpcrdma_max_segments(r_xprt) * ia->ri_max_frmr_depth);
 242 }
 243
 244 /* If FAST_REG or LOCAL_INV failed, indicate the frmr needs to be reset. */
 245 static void
 246 frwr_sendcompletion(struct ib_wc *wc)
 247 {
 248         struct rpcrdma_mw *r;
 249
 250         if (likely(wc->status == IB_WC_SUCCESS))
 251                 return;
 252
 253         /* WARNING: Only wr_id and status are reliable at this point */
 254         r = (struct rpcrdma_mw *)(unsigned long)wc->wr_id;
 255         pr_warn("RPC:       %s: frmr %p flushed, status %s (%d)\n",
 256                 __func__, r, ib_wc_status_msg(wc->status), wc->status);
 257         r->r.frmr.fr_state = FRMR_IS_STALE;
 258 }
 259
 260 static int
 261 frwr_op_init(struct rpcrdma_xprt *r_xprt)
 262 {
 263         struct rpcrdma_buffer *buf = &r_xprt->rx_buf;
 264         struct ib_device *device = r_xprt->rx_ia.ri_device;
 265         unsigned int depth = r_xprt->rx_ia.ri_max_frmr_depth;
 266         struct ib_pd *pd = r_xprt->rx_ia.ri_pd;
 267         int i;
 268
 269         spin_lock_init(&buf->rb_mwlock);
 270         INIT_LIST_HEAD(&buf->rb_mws);
 271         INIT_LIST_HEAD(&buf->rb_all);
 272
 273         i = max_t(int, RPCRDMA_MAX_DATA_SEGS / depth, 1);
 274         i += 2;                         /* head + tail */
 275         i *= buf->rb_max_requests;      /* one set for each RPC slot */
 276         dprintk("RPC:       %s: initalizing %d FRMRs\n", __func__, i);
 277
 278         while (i--) {
 279                 struct rpcrdma_mw *r;
 280                 int rc;
 281
 282                 r = kzalloc(sizeof(*r), GFP_KERNEL);
 283                 if (!r)
 284                         return -ENOMEM;
 285
 286                 rc = __frwr_init(r, pd, device, depth);
 287                 if (rc) {
 288                         kfree(r);
 289                         return rc;
 290                 }
 291
 292                 list_add(&r->mw_list, &buf->rb_mws);
 293                 list_add(&r->mw_all, &buf->rb_all);
 294                 r->mw_sendcompletion = frwr_sendcompletion;
 295                 r->r.frmr.fr_xprt = r_xprt;
 296         }
 297
 298         return 0;
 299 }
 300
 301 /* Post a FAST_REG Work Request to register a memory region
 302  * for remote access via RDMA READ or RDMA WRITE.
 303  */
 304 static int
 305 frwr_op_map(struct rpcrdma_xprt *r_xprt, struct rpcrdma_mr_seg *seg,
 306             int nsegs, bool writing)
 307 {
 308         struct rpcrdma_ia *ia = &r_xprt->rx_ia;
 309         struct ib_device *device = ia->ri_device;
 310         enum dma_data_direction direction = rpcrdma_data_dir(writing);
 311         struct rpcrdma_mr_seg *seg1 = seg;
 312         struct rpcrdma_mw *mw;
 313         struct rpcrdma_frmr *frmr;
 314         struct ib_mr *mr;
 315         struct ib_send_wr fastreg_wr, *bad_wr;
 316         u8 key;
 317         int len, pageoff;
 318         int i, rc;
 319         int seg_len;
 320         u64 pa;
 321         int page_no;
 322
 323         mw = seg1->rl_mw;
 324         seg1->rl_mw = NULL;
 325         do {
 326                 if (mw)
 327                         __frwr_queue_recovery(mw);
 328                 mw = rpcrdma_get_mw(r_xprt);
 329                 if (!mw)
 330                         return -ENOMEM;
 331         } while (mw->r.frmr.fr_state != FRMR_IS_INVALID);
 332         frmr = &mw->r.frmr;
 333         frmr->fr_state = FRMR_IS_VALID;
 334
 335         pageoff = offset_in_page(seg1->mr_offset);
 336         seg1->mr_offset -= pageoff;     /* start of page */
 337         seg1->mr_len += pageoff;
 338         len = -pageoff;
 339         if (nsegs > ia->ri_max_frmr_depth)
 340                 nsegs = ia->ri_max_frmr_depth;
 341
 342         for (page_no = i = 0; i < nsegs;) {
 343                 rpcrdma_map_one(device, seg, direction);
 344                 pa = seg->mr_dma;
 345                 for (seg_len = seg->mr_len; seg_len > 0; seg_len -= PAGE_SIZE) {
 346                         frmr->fr_pgl->page_list[page_no++] = pa;
 347                         pa += PAGE_SIZE;
 348                 }
 349                 len += seg->mr_len;
 350                 ++seg;
 351                 ++i;
 352                 /* Check for holes */
 353                 if ((i < nsegs && offset_in_page(seg->mr_offset)) ||
 354                     offset_in_page((seg-1)->mr_offset + (seg-1)->mr_len))
 355                         break;
 356         }
 357         dprintk("RPC:       %s: Using frmr %p to map %d segments (%d bytes)\n",
 358                 __func__, mw, i, len);
 359
 360         memset(&fastreg_wr, 0, sizeof(fastreg_wr));
 361         fastreg_wr.wr_id = (unsigned long)(void *)mw;
 362         fastreg_wr.opcode = IB_WR_FAST_REG_MR;
 363         fastreg_wr.wr.fast_reg.iova_start = seg1->mr_dma + pageoff;
 364         fastreg_wr.wr.fast_reg.page_list = frmr->fr_pgl;
 365         fastreg_wr.wr.fast_reg.page_shift = PAGE_SHIFT;
 366         fastreg_wr.wr.fast_reg.page_list_len = page_no;
 367         fastreg_wr.wr.fast_reg.length = len;
 368         fastreg_wr.wr.fast_reg.access_flags = writing ?
 369                                 IB_ACCESS_REMOTE_WRITE | IB_ACCESS_LOCAL_WRITE :
 370                                 IB_ACCESS_REMOTE_READ;
 371         mr = frmr->fr_mr;
 372         key = (u8)(mr->rkey & 0x000000FF);
 373         ib_update_fast_reg_key(mr, ++key);
 374         fastreg_wr.wr.fast_reg.rkey = mr->rkey;
 375
 376         DECR_CQCOUNT(&r_xprt->rx_ep);
 377         rc = ib_post_send(ia->ri_id->qp, &fastreg_wr, &bad_wr);
 378         if (rc)
 379                 goto out_senderr;
 380
 381         seg1->rl_mw = mw;
 382         seg1->mr_rkey = mr->rkey;
 383         seg1->mr_base = seg1->mr_dma + pageoff;
 384         seg1->mr_nsegs = i;
 385         seg1->mr_len = len;
 386         return i;
 387
 388 out_senderr:
 389         dprintk("RPC:       %s: ib_post_send status %i\n", __func__, rc);
 390         while (i--)
 391                 rpcrdma_unmap_one(device, --seg);
 392         __frwr_queue_recovery(mw);
 393         return rc;
 394 }
 395
 396 /* Post a LOCAL_INV Work Request to prevent further remote access
 397  * via RDMA READ or RDMA WRITE.
 398  */
 399 static int
 400 frwr_op_unmap(struct rpcrdma_xprt *r_xprt, struct rpcrdma_mr_seg *seg)
 401 {
 402         struct rpcrdma_mr_seg *seg1 = seg;
 403         struct rpcrdma_ia *ia = &r_xprt->rx_ia;
 404         struct rpcrdma_mw *mw = seg1->rl_mw;
 405         struct ib_send_wr invalidate_wr, *bad_wr;
 406         int rc, nsegs = seg->mr_nsegs;
 407
 408         dprintk("RPC:       %s: FRMR %p\n", __func__, mw);
 409
 410         seg1->rl_mw = NULL;
 411         mw->r.frmr.fr_state = FRMR_IS_INVALID;
 412
 413         memset(&invalidate_wr, 0, sizeof(invalidate_wr));
 414         invalidate_wr.wr_id = (unsigned long)(void *)mw;
 415         invalidate_wr.opcode = IB_WR_LOCAL_INV;
 416         invalidate_wr.ex.invalidate_rkey = mw->r.frmr.fr_mr->rkey;
 417         DECR_CQCOUNT(&r_xprt->rx_ep);
 418
 419         while (seg1->mr_nsegs--)
 420                 rpcrdma_unmap_one(ia->ri_device, seg++);
 421         read_lock(&ia->ri_qplock);
 422         rc = ib_post_send(ia->ri_id->qp, &invalidate_wr, &bad_wr);
 423         read_unlock(&ia->ri_qplock);
 424         if (rc)
 425                 goto out_err;
 426
 427         rpcrdma_put_mw(r_xprt, mw);
 428         return nsegs;
 429
 430 out_err:
 431         dprintk("RPC:       %s: ib_post_send status %i\n", __func__, rc);
 432         __frwr_queue_recovery(mw);
 433         return nsegs;
 434 }
 435
 436 static void
 437 frwr_op_destroy(struct rpcrdma_buffer *buf)
 438 {
 439         struct rpcrdma_mw *r;
 440
 441         /* Ensure stale MWs for "buf" are no longer in flight */
 442         flush_workqueue(frwr_recovery_wq);
 443
 444         while (!list_empty(&buf->rb_all)) {
 445                 r = list_entry(buf->rb_all.next, struct rpcrdma_mw, mw_all);
 446                 list_del(&r->mw_all);
 447                 __frwr_release(r);
 448                 kfree(r);
 449         }
 450 }
 451
 452 const struct rpcrdma_memreg_ops rpcrdma_frwr_memreg_ops = {
 453         .ro_map                         = frwr_op_map,
 454         .ro_unmap                       = frwr_op_unmap,
 455         .ro_open                        = frwr_op_open,
 456         .ro_maxpages                    = frwr_op_maxpages,
 457         .ro_init                        = frwr_op_init,
 458         .ro_destroy                     = frwr_op_destroy,
 459         .ro_displayname                 = "frwr",
 460 };