drivers/net/sfc/tx.c

   1 /****************************************************************************
   2  * Driver for Solarflare Solarstorm network controllers and boards
   3  * Copyright 2005-2006 Fen Systems Ltd.
   4  * Copyright 2005-2008 Solarflare Communications Inc.
   5  *
   6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
   7  * under the terms of the GNU General Public License version 2 as published
   8  * by the Free Software Foundation, incorporated herein by reference.
   9  */
  10
  11 #include <linux/pci.h>
  12 #include <linux/tcp.h>
  13 #include <linux/ip.h>
  14 #include <linux/in.h>
  15 #include <linux/if_ether.h>
  16 #include <linux/highmem.h>
  17 #include "net_driver.h"
  18 #include "tx.h"
  19 #include "efx.h"
  20 #include "falcon.h"
  21 #include "workarounds.h"
  22
  23 /*
  24  * TX descriptor ring full threshold
  25  *
  26  * The tx_queue descriptor ring fill-level must fall below this value
  27  * before we restart the netif queue
  28  */
  29 #define EFX_NETDEV_TX_THRESHOLD(_tx_queue)      \
  30         (_tx_queue->efx->type->txd_ring_mask / 2u)
  31
  32 /* We want to be able to nest calls to netif_stop_queue(), since each
  33  * channel can have an individual stop on the queue.
  34  */
  35 void efx_stop_queue(struct efx_nic *efx)
  36 {
  37         spin_lock_bh(&efx->netif_stop_lock);
  38         EFX_TRACE(efx, "stop TX queue\n");
  39
  40         atomic_inc(&efx->netif_stop_count);
  41         netif_stop_queue(efx->net_dev);
  42
  43         spin_unlock_bh(&efx->netif_stop_lock);
  44 }
  45
  46 /* Wake netif's TX queue
  47  * We want to be able to nest calls to netif_stop_queue(), since each
  48  * channel can have an individual stop on the queue.
  49  */
  50 inline void efx_wake_queue(struct efx_nic *efx)
  51 {
  52         local_bh_disable();
  53         if (atomic_dec_and_lock(&efx->netif_stop_count,
  54                                 &efx->netif_stop_lock)) {
  55                 EFX_TRACE(efx, "waking TX queue\n");
  56                 netif_wake_queue(efx->net_dev);
  57                 spin_unlock(&efx->netif_stop_lock);
  58         }
  59         local_bh_enable();
  60 }
  61
  62 static inline void efx_dequeue_buffer(struct efx_tx_queue *tx_queue,
  63                                       struct efx_tx_buffer *buffer)
  64 {
  65         if (buffer->unmap_len) {
  66                 struct pci_dev *pci_dev = tx_queue->efx->pci_dev;
  67                 if (buffer->unmap_single)
  68                         pci_unmap_single(pci_dev, buffer->unmap_addr,
  69                                          buffer->unmap_len, PCI_DMA_TODEVICE);
  70                 else
  71                         pci_unmap_page(pci_dev, buffer->unmap_addr,
  72                                        buffer->unmap_len, PCI_DMA_TODEVICE);
  73                 buffer->unmap_len = 0;
  74                 buffer->unmap_single = 0;
  75         }
  76
  77         if (buffer->skb) {
  78                 dev_kfree_skb_any((struct sk_buff *) buffer->skb);
  79                 buffer->skb = NULL;
  80                 EFX_TRACE(tx_queue->efx, "TX queue %d transmission id %x "
  81                           "complete\n", tx_queue->queue, read_ptr);
  82         }
  83 }
  84
  85 /**
  86  * struct efx_tso_header - a DMA mapped buffer for packet headers
  87  * @next: Linked list of free ones.
  88  *      The list is protected by the TX queue lock.
  89  * @dma_unmap_len: Length to unmap for an oversize buffer, or 0.
  90  * @dma_addr: The DMA address of the header below.
  91  *
  92  * This controls the memory used for a TSO header.  Use TSOH_DATA()
  93  * to find the packet header data.  Use TSOH_SIZE() to calculate the
  94  * total size required for a given packet header length.  TSO headers
  95  * in the free list are exactly %TSOH_STD_SIZE bytes in size.
  96  */
  97 struct efx_tso_header {
  98         union {
  99                 struct efx_tso_header *next;
 100                 size_t unmap_len;
 101         };
 102         dma_addr_t dma_addr;
 103 };
 104
 105 static int efx_enqueue_skb_tso(struct efx_tx_queue *tx_queue,
 106                                const struct sk_buff *skb);
 107 static void efx_fini_tso(struct efx_tx_queue *tx_queue);
 108 static void efx_tsoh_heap_free(struct efx_tx_queue *tx_queue,
 109                                struct efx_tso_header *tsoh);
 110
 111 static inline void efx_tsoh_free(struct efx_tx_queue *tx_queue,
 112                                  struct efx_tx_buffer *buffer)
 113 {
 114         if (buffer->tsoh) {
 115                 if (likely(!buffer->tsoh->unmap_len)) {
 116                         buffer->tsoh->next = tx_queue->tso_headers_free;
 117                         tx_queue->tso_headers_free = buffer->tsoh;
 118                 } else {
 119                         efx_tsoh_heap_free(tx_queue, buffer->tsoh);
 120                 }
 121                 buffer->tsoh = NULL;
 122         }
 123 }
 124
 125
 126 /*
 127  * Add a socket buffer to a TX queue
 128  *
 129  * This maps all fragments of a socket buffer for DMA and adds them to
 130  * the TX queue.  The queue's insert pointer will be incremented by
 131  * the number of fragments in the socket buffer.
 132  *
 133  * If any DMA mapping fails, any mapped fragments will be unmapped,
 134  * the queue's insert pointer will be restored to its original value.
 135  *
 136  * Returns NETDEV_TX_OK or NETDEV_TX_BUSY
 137  * You must hold netif_tx_lock() to call this function.
 138  */
 139 static inline int efx_enqueue_skb(struct efx_tx_queue *tx_queue,
 140                                   const struct sk_buff *skb)
 141 {
 142         struct efx_nic *efx = tx_queue->efx;
 143         struct pci_dev *pci_dev = efx->pci_dev;
 144         struct efx_tx_buffer *buffer;
 145         skb_frag_t *fragment;
 146         struct page *page;
 147         int page_offset;
 148         unsigned int len, unmap_len = 0, fill_level, insert_ptr, misalign;
 149         dma_addr_t dma_addr, unmap_addr = 0;
 150         unsigned int dma_len;
 151         unsigned unmap_single;
 152         int q_space, i = 0;
 153         int rc = NETDEV_TX_OK;
 154
 155         EFX_BUG_ON_PARANOID(tx_queue->write_count != tx_queue->insert_count);
 156
 157         if (skb_shinfo((struct sk_buff *)skb)->gso_size)
 158                 return efx_enqueue_skb_tso(tx_queue, skb);
 159
 160         /* Get size of the initial fragment */
 161         len = skb_headlen(skb);
 162
 163         fill_level = tx_queue->insert_count - tx_queue->old_read_count;
 164         q_space = efx->type->txd_ring_mask - 1 - fill_level;
 165
 166         /* Map for DMA.  Use pci_map_single rather than pci_map_page
 167          * since this is more efficient on machines with sparse
 168          * memory.
 169          */
 170         unmap_single = 1;
 171         dma_addr = pci_map_single(pci_dev, skb->data, len, PCI_DMA_TODEVICE);
 172
 173         /* Process all fragments */
 174         while (1) {
 175                 if (unlikely(pci_dma_mapping_error(pci_dev, dma_addr)))
 176                         goto pci_err;
 177
 178                 /* Store fields for marking in the per-fragment final
 179                  * descriptor */
 180                 unmap_len = len;
 181                 unmap_addr = dma_addr;
 182
 183                 /* Add to TX queue, splitting across DMA boundaries */
 184                 do {
 185                         if (unlikely(q_space-- <= 0)) {
 186                                 /* It might be that completions have
 187                                  * happened since the xmit path last
 188                                  * checked.  Update the xmit path's
 189                                  * copy of read_count.
 190                                  */
 191                                 ++tx_queue->stopped;
 192                                 /* This memory barrier protects the
 193                                  * change of stopped from the access
 194                                  * of read_count. */
 195                                 smp_mb();
 196                                 tx_queue->old_read_count =
 197                                         *(volatile unsigned *)
 198                                         &tx_queue->read_count;
 199                                 fill_level = (tx_queue->insert_count
 200                                               - tx_queue->old_read_count);
 201                                 q_space = (efx->type->txd_ring_mask - 1 -
 202                                            fill_level);
 203                                 if (unlikely(q_space-- <= 0))
 204                                         goto stop;
 205                                 smp_mb();
 206                                 --tx_queue->stopped;
 207                         }
 208
 209                         insert_ptr = (tx_queue->insert_count &
 210                                       efx->type->txd_ring_mask);
 211                         buffer = &tx_queue->buffer[insert_ptr];
 212                         efx_tsoh_free(tx_queue, buffer);
 213                         EFX_BUG_ON_PARANOID(buffer->tsoh);
 214                         EFX_BUG_ON_PARANOID(buffer->skb);
 215                         EFX_BUG_ON_PARANOID(buffer->len);
 216                         EFX_BUG_ON_PARANOID(buffer->continuation != 1);
 217                         EFX_BUG_ON_PARANOID(buffer->unmap_len);
 218
 219                         dma_len = (((~dma_addr) & efx->type->tx_dma_mask) + 1);
 220                         if (likely(dma_len > len))
 221                                 dma_len = len;
 222
 223                         misalign = (unsigned)dma_addr & efx->type->bug5391_mask;
 224                         if (misalign && dma_len + misalign > 512)
 225                                 dma_len = 512 - misalign;
 226
 227                         /* Fill out per descriptor fields */
 228                         buffer->len = dma_len;
 229                         buffer->dma_addr = dma_addr;
 230                         len -= dma_len;
 231                         dma_addr += dma_len;
 232                         ++tx_queue->insert_count;
 233                 } while (len);
 234
 235                 /* Transfer ownership of the unmapping to the final buffer */
 236                 buffer->unmap_addr = unmap_addr;
 237                 buffer->unmap_single = unmap_single;
 238                 buffer->unmap_len = unmap_len;
 239                 unmap_len = 0;
 240
 241                 /* Get address and size of next fragment */
 242                 if (i >= skb_shinfo(skb)->nr_frags)
 243                         break;
 244                 fragment = &skb_shinfo(skb)->frags[i];
 245                 len = fragment->size;
 246                 page = fragment->page;
 247                 page_offset = fragment->page_offset;
 248                 i++;
 249                 /* Map for DMA */
 250                 unmap_single = 0;
 251                 dma_addr = pci_map_page(pci_dev, page, page_offset, len,
 252                                         PCI_DMA_TODEVICE);
 253         }
 254
 255         /* Transfer ownership of the skb to the final buffer */
 256         buffer->skb = skb;
 257         buffer->continuation = 0;
 258
 259         /* Pass off to hardware */
 260         falcon_push_buffers(tx_queue);
 261
 262         return NETDEV_TX_OK;
 263
 264  pci_err:
 265         EFX_ERR_RL(efx, " TX queue %d could not map skb with %d bytes %d "
 266                    "fragments for DMA\n", tx_queue->queue, skb->len,
 267                    skb_shinfo(skb)->nr_frags + 1);
 268
 269         /* Mark the packet as transmitted, and free the SKB ourselves */
 270         dev_kfree_skb_any((struct sk_buff *)skb);
 271         goto unwind;
 272
 273  stop:
 274         rc = NETDEV_TX_BUSY;
 275
 276         if (tx_queue->stopped == 1)
 277                 efx_stop_queue(efx);
 278
 279  unwind:
 280         /* Work backwards until we hit the original insert pointer value */
 281         while (tx_queue->insert_count != tx_queue->write_count) {
 282                 --tx_queue->insert_count;
 283                 insert_ptr = tx_queue->insert_count & efx->type->txd_ring_mask;
 284                 buffer = &tx_queue->buffer[insert_ptr];
 285                 efx_dequeue_buffer(tx_queue, buffer);
 286                 buffer->len = 0;
 287         }
 288
 289         /* Free the fragment we were mid-way through pushing */
 290         if (unmap_len)
 291                 pci_unmap_page(pci_dev, unmap_addr, unmap_len,
 292                                PCI_DMA_TODEVICE);
 293
 294         return rc;
 295 }
 296
 297 /* Remove packets from the TX queue
 298  *
 299  * This removes packets from the TX queue, up to and including the
 300  * specified index.
 301  */
 302 static inline void efx_dequeue_buffers(struct efx_tx_queue *tx_queue,
 303                                        unsigned int index)
 304 {
 305         struct efx_nic *efx = tx_queue->efx;
 306         unsigned int stop_index, read_ptr;
 307         unsigned int mask = tx_queue->efx->type->txd_ring_mask;
 308
 309         stop_index = (index + 1) & mask;
 310         read_ptr = tx_queue->read_count & mask;
 311
 312         while (read_ptr != stop_index) {
 313                 struct efx_tx_buffer *buffer = &tx_queue->buffer[read_ptr];
 314                 if (unlikely(buffer->len == 0)) {
 315                         EFX_ERR(tx_queue->efx, "TX queue %d spurious TX "
 316                                 "completion id %x\n", tx_queue->queue,
 317                                 read_ptr);
 318                         efx_schedule_reset(efx, RESET_TYPE_TX_SKIP);
 319                         return;
 320                 }
 321
 322                 efx_dequeue_buffer(tx_queue, buffer);
 323                 buffer->continuation = 1;
 324                 buffer->len = 0;
 325
 326                 ++tx_queue->read_count;
 327                 read_ptr = tx_queue->read_count & mask;
 328         }
 329 }
 330
 331 /* Initiate a packet transmission on the specified TX queue.
 332  * Note that returning anything other than NETDEV_TX_OK will cause the
 333  * OS to free the skb.
 334  *
 335  * This function is split out from efx_hard_start_xmit to allow the
 336  * loopback test to direct packets via specific TX queues.  It is
 337  * therefore a non-static inline, so as not to penalise performance
 338  * for non-loopback transmissions.
 339  *
 340  * Context: netif_tx_lock held
 341  */
 342 inline int efx_xmit(struct efx_nic *efx,
 343                     struct efx_tx_queue *tx_queue, struct sk_buff *skb)
 344 {
 345         int rc;
 346
 347         /* Map fragments for DMA and add to TX queue */
 348         rc = efx_enqueue_skb(tx_queue, skb);
 349         if (unlikely(rc != NETDEV_TX_OK))
 350                 goto out;
 351
 352         /* Update last TX timer */
 353         efx->net_dev->trans_start = jiffies;
 354
 355  out:
 356         return rc;
 357 }
 358
 359 /* Initiate a packet transmission.  We use one channel per CPU
 360  * (sharing when we have more CPUs than channels).  On Falcon, the TX
 361  * completion events will be directed back to the CPU that transmitted
 362  * the packet, which should be cache-efficient.
 363  *
 364  * Context: non-blocking.
 365  * Note that returning anything other than NETDEV_TX_OK will cause the
 366  * OS to free the skb.
 367  */
 368 int efx_hard_start_xmit(struct sk_buff *skb, struct net_device *net_dev)
 369 {
 370         struct efx_nic *efx = netdev_priv(net_dev);
 371         struct efx_tx_queue *tx_queue;
 372
 373         if (likely(skb->ip_summed == CHECKSUM_PARTIAL))
 374                 tx_queue = &efx->tx_queue[EFX_TX_QUEUE_OFFLOAD_CSUM];
 375         else
 376                 tx_queue = &efx->tx_queue[EFX_TX_QUEUE_NO_CSUM];
 377
 378         return efx_xmit(efx, tx_queue, skb);
 379 }
 380
 381 void efx_xmit_done(struct efx_tx_queue *tx_queue, unsigned int index)
 382 {
 383         unsigned fill_level;
 384         struct efx_nic *efx = tx_queue->efx;
 385
 386         EFX_BUG_ON_PARANOID(index > efx->type->txd_ring_mask);
 387
 388         efx_dequeue_buffers(tx_queue, index);
 389
 390         /* See if we need to restart the netif queue.  This barrier
 391          * separates the update of read_count from the test of
 392          * stopped. */
 393         smp_mb();
 394         if (unlikely(tx_queue->stopped)) {
 395                 fill_level = tx_queue->insert_count - tx_queue->read_count;
 396                 if (fill_level < EFX_NETDEV_TX_THRESHOLD(tx_queue)) {
 397                         EFX_BUG_ON_PARANOID(!efx_dev_registered(efx));
 398
 399                         /* Do this under netif_tx_lock(), to avoid racing
 400                          * with efx_xmit(). */
 401                         netif_tx_lock(efx->net_dev);
 402                         if (tx_queue->stopped) {
 403                                 tx_queue->stopped = 0;
 404                                 efx_wake_queue(efx);
 405                         }
 406                         netif_tx_unlock(efx->net_dev);
 407                 }
 408         }
 409 }
 410
 411 int efx_probe_tx_queue(struct efx_tx_queue *tx_queue)
 412 {
 413         struct efx_nic *efx = tx_queue->efx;
 414         unsigned int txq_size;
 415         int i, rc;
 416
 417         EFX_LOG(efx, "creating TX queue %d\n", tx_queue->queue);
 418
 419         /* Allocate software ring */
 420         txq_size = (efx->type->txd_ring_mask + 1) * sizeof(*tx_queue->buffer);
 421         tx_queue->buffer = kzalloc(txq_size, GFP_KERNEL);
 422         if (!tx_queue->buffer)
 423                 return -ENOMEM;
 424         for (i = 0; i <= efx->type->txd_ring_mask; ++i)
 425                 tx_queue->buffer[i].continuation = 1;
 426
 427         /* Allocate hardware ring */
 428         rc = falcon_probe_tx(tx_queue);
 429         if (rc)
 430                 goto fail;
 431
 432         return 0;
 433
 434  fail:
 435         kfree(tx_queue->buffer);
 436         tx_queue->buffer = NULL;
 437         return rc;
 438 }
 439
 440 int efx_init_tx_queue(struct efx_tx_queue *tx_queue)
 441 {
 442         EFX_LOG(tx_queue->efx, "initialising TX queue %d\n", tx_queue->queue);
 443
 444         tx_queue->insert_count = 0;
 445         tx_queue->write_count = 0;
 446         tx_queue->read_count = 0;
 447         tx_queue->old_read_count = 0;
 448         BUG_ON(tx_queue->stopped);
 449
 450         /* Set up TX descriptor ring */
 451         return falcon_init_tx(tx_queue);
 452 }
 453
 454 void efx_release_tx_buffers(struct efx_tx_queue *tx_queue)
 455 {
 456         struct efx_tx_buffer *buffer;
 457
 458         if (!tx_queue->buffer)
 459                 return;
 460
 461         /* Free any buffers left in the ring */
 462         while (tx_queue->read_count != tx_queue->write_count) {
 463                 buffer = &tx_queue->buffer[tx_queue->read_count &
 464                                            tx_queue->efx->type->txd_ring_mask];
 465                 efx_dequeue_buffer(tx_queue, buffer);
 466                 buffer->continuation = 1;
 467                 buffer->len = 0;
 468
 469                 ++tx_queue->read_count;
 470         }
 471 }
 472
 473 void efx_fini_tx_queue(struct efx_tx_queue *tx_queue)
 474 {
 475         EFX_LOG(tx_queue->efx, "shutting down TX queue %d\n", tx_queue->queue);
 476
 477         /* Flush TX queue, remove descriptor ring */
 478         falcon_fini_tx(tx_queue);
 479
 480         efx_release_tx_buffers(tx_queue);
 481
 482         /* Free up TSO header cache */
 483         efx_fini_tso(tx_queue);
 484
 485         /* Release queue's stop on port, if any */
 486         if (tx_queue->stopped) {
 487                 tx_queue->stopped = 0;
 488                 efx_wake_queue(tx_queue->efx);
 489         }
 490 }
 491
 492 void efx_remove_tx_queue(struct efx_tx_queue *tx_queue)
 493 {
 494         EFX_LOG(tx_queue->efx, "destroying TX queue %d\n", tx_queue->queue);
 495         falcon_remove_tx(tx_queue);
 496
 497         kfree(tx_queue->buffer);
 498         tx_queue->buffer = NULL;
 499 }
 500
 501
 502 /* Efx TCP segmentation acceleration.
 503  *
 504  * Why?  Because by doing it here in the driver we can go significantly
 505  * faster than the GSO.
 506  *
 507  * Requires TX checksum offload support.
 508  */
 509
 510 /* Number of bytes inserted at the start of a TSO header buffer,
 511  * similar to NET_IP_ALIGN.
 512  */
 513 #if defined(__i386__) || defined(__x86_64__)
 514 #define TSOH_OFFSET     0
 515 #else
 516 #define TSOH_OFFSET     NET_IP_ALIGN
 517 #endif
 518
 519 #define TSOH_BUFFER(tsoh)       ((u8 *)(tsoh + 1) + TSOH_OFFSET)
 520
 521 /* Total size of struct efx_tso_header, buffer and padding */
 522 #define TSOH_SIZE(hdr_len)                                      \
 523         (sizeof(struct efx_tso_header) + TSOH_OFFSET + hdr_len)
 524
 525 /* Size of blocks on free list.  Larger blocks must be allocated from
 526  * the heap.
 527  */
 528 #define TSOH_STD_SIZE           128
 529
 530 #define PTR_DIFF(p1, p2)  ((u8 *)(p1) - (u8 *)(p2))
 531 #define ETH_HDR_LEN(skb)  (skb_network_header(skb) - (skb)->data)
 532 #define SKB_TCP_OFF(skb)  PTR_DIFF(tcp_hdr(skb), (skb)->data)
 533 #define SKB_IPV4_OFF(skb) PTR_DIFF(ip_hdr(skb), (skb)->data)
 534
 535 /**
 536  * struct tso_state - TSO state for an SKB
 537  * @remaining_len: Bytes of data we've yet to segment
 538  * @seqnum: Current sequence number
 539  * @packet_space: Remaining space in current packet
 540  * @ifc: Input fragment cursor.
 541  *      Where we are in the current fragment of the incoming SKB.  These
 542  *      values get updated in place when we split a fragment over
 543  *      multiple packets.
 544  * @p: Parameters.
 545  *      These values are set once at the start of the TSO send and do
 546  *      not get changed as the routine progresses.
 547  *
 548  * The state used during segmentation.  It is put into this data structure
 549  * just to make it easy to pass into inline functions.
 550  */
 551 struct tso_state {
 552         unsigned remaining_len;
 553         unsigned seqnum;
 554         unsigned packet_space;
 555
 556         struct {
 557                 /* DMA address of current position */
 558                 dma_addr_t dma_addr;
 559                 /* Remaining length */
 560                 unsigned int len;
 561                 /* DMA address and length of the whole fragment */
 562                 unsigned int unmap_len;
 563                 dma_addr_t unmap_addr;
 564                 struct page *page;
 565                 unsigned page_off;
 566         } ifc;
 567
 568         struct {
 569                 /* The number of bytes of header */
 570                 unsigned int header_length;
 571
 572                 /* The number of bytes to put in each outgoing segment. */
 573                 int full_packet_size;
 574
 575                 /* Current IPv4 ID, host endian. */
 576                 unsigned ipv4_id;
 577         } p;
 578 };
 579
 580
 581 /*
 582  * Verify that our various assumptions about sk_buffs and the conditions
 583  * under which TSO will be attempted hold true.
 584  */
 585 static inline void efx_tso_check_safe(const struct sk_buff *skb)
 586 {
 587         EFX_BUG_ON_PARANOID(skb->protocol != htons(ETH_P_IP));
 588         EFX_BUG_ON_PARANOID(((struct ethhdr *)skb->data)->h_proto !=
 589                             skb->protocol);
 590         EFX_BUG_ON_PARANOID(ip_hdr(skb)->protocol != IPPROTO_TCP);
 591         EFX_BUG_ON_PARANOID((PTR_DIFF(tcp_hdr(skb), skb->data)
 592                              + (tcp_hdr(skb)->doff << 2u)) >
 593                             skb_headlen(skb));
 594 }
 595
 596
 597 /*
 598  * Allocate a page worth of efx_tso_header structures, and string them
 599  * into the tx_queue->tso_headers_free linked list. Return 0 or -ENOMEM.
 600  */
 601 static int efx_tsoh_block_alloc(struct efx_tx_queue *tx_queue)
 602 {
 603
 604         struct pci_dev *pci_dev = tx_queue->efx->pci_dev;
 605         struct efx_tso_header *tsoh;
 606         dma_addr_t dma_addr;
 607         u8 *base_kva, *kva;
 608
 609         base_kva = pci_alloc_consistent(pci_dev, PAGE_SIZE, &dma_addr);
 610         if (base_kva == NULL) {
 611                 EFX_ERR(tx_queue->efx, "Unable to allocate page for TSO"
 612                         " headers\n");
 613                 return -ENOMEM;
 614         }
 615
 616         /* pci_alloc_consistent() allocates pages. */
 617         EFX_BUG_ON_PARANOID(dma_addr & (PAGE_SIZE - 1u));
 618
 619         for (kva = base_kva; kva < base_kva + PAGE_SIZE; kva += TSOH_STD_SIZE) {
 620                 tsoh = (struct efx_tso_header *)kva;
 621                 tsoh->dma_addr = dma_addr + (TSOH_BUFFER(tsoh) - base_kva);
 622                 tsoh->next = tx_queue->tso_headers_free;
 623                 tx_queue->tso_headers_free = tsoh;
 624         }
 625
 626         return 0;
 627 }
 628
 629
 630 /* Free up a TSO header, and all others in the same page. */
 631 static void efx_tsoh_block_free(struct efx_tx_queue *tx_queue,
 632                                 struct efx_tso_header *tsoh,
 633                                 struct pci_dev *pci_dev)
 634 {
 635         struct efx_tso_header **p;
 636         unsigned long base_kva;
 637         dma_addr_t base_dma;
 638
 639         base_kva = (unsigned long)tsoh & PAGE_MASK;
 640         base_dma = tsoh->dma_addr & PAGE_MASK;
 641
 642         p = &tx_queue->tso_headers_free;
 643         while (*p != NULL) {
 644                 if (((unsigned long)*p & PAGE_MASK) == base_kva)
 645                         *p = (*p)->next;
 646                 else
 647                         p = &(*p)->next;
 648         }
 649
 650         pci_free_consistent(pci_dev, PAGE_SIZE, (void *)base_kva, base_dma);
 651 }
 652
 653 static struct efx_tso_header *
 654 efx_tsoh_heap_alloc(struct efx_tx_queue *tx_queue, size_t header_len)
 655 {
 656         struct efx_tso_header *tsoh;
 657
 658         tsoh = kmalloc(TSOH_SIZE(header_len), GFP_ATOMIC | GFP_DMA);
 659         if (unlikely(!tsoh))
 660                 return NULL;
 661
 662         tsoh->dma_addr = pci_map_single(tx_queue->efx->pci_dev,
 663                                         TSOH_BUFFER(tsoh), header_len,
 664                                         PCI_DMA_TODEVICE);
 665         if (unlikely(pci_dma_mapping_error(tx_queue->efx->pci_dev,
 666                                            tsoh->dma_addr))) {
 667                 kfree(tsoh);
 668                 return NULL;
 669         }
 670
 671         tsoh->unmap_len = header_len;
 672         return tsoh;
 673 }
 674
 675 static void
 676 efx_tsoh_heap_free(struct efx_tx_queue *tx_queue, struct efx_tso_header *tsoh)
 677 {
 678         pci_unmap_single(tx_queue->efx->pci_dev,
 679                          tsoh->dma_addr, tsoh->unmap_len,
 680                          PCI_DMA_TODEVICE);
 681         kfree(tsoh);
 682 }
 683
 684 /**
 685  * efx_tx_queue_insert - push descriptors onto the TX queue
 686  * @tx_queue:           Efx TX queue
 687  * @dma_addr:           DMA address of fragment
 688  * @len:                Length of fragment
 689  * @skb:                Only non-null for end of last segment
 690  * @end_of_packet:      True if last fragment in a packet
 691  * @unmap_addr:         DMA address of fragment for unmapping
 692  * @unmap_len:          Only set this in last segment of a fragment
 693  *
 694  * Push descriptors onto the TX queue.  Return 0 on success or 1 if
 695  * @tx_queue full.
 696  */
 697 static int efx_tx_queue_insert(struct efx_tx_queue *tx_queue,
 698                                dma_addr_t dma_addr, unsigned len,
 699                                const struct sk_buff *skb, int end_of_packet,
 700                                dma_addr_t unmap_addr, unsigned unmap_len)
 701 {
 702         struct efx_tx_buffer *buffer;
 703         struct efx_nic *efx = tx_queue->efx;
 704         unsigned dma_len, fill_level, insert_ptr, misalign;
 705         int q_space;
 706
 707         EFX_BUG_ON_PARANOID(len <= 0);
 708
 709         fill_level = tx_queue->insert_count - tx_queue->old_read_count;
 710         /* -1 as there is no way to represent all descriptors used */
 711         q_space = efx->type->txd_ring_mask - 1 - fill_level;
 712
 713         while (1) {
 714                 if (unlikely(q_space-- <= 0)) {
 715                         /* It might be that completions have happened
 716                          * since the xmit path last checked.  Update
 717                          * the xmit path's copy of read_count.
 718                          */
 719                         ++tx_queue->stopped;
 720                         /* This memory barrier protects the change of
 721                          * stopped from the access of read_count. */
 722                         smp_mb();
 723                         tx_queue->old_read_count =
 724                                 *(volatile unsigned *)&tx_queue->read_count;
 725                         fill_level = (tx_queue->insert_count
 726                                       - tx_queue->old_read_count);
 727                         q_space = efx->type->txd_ring_mask - 1 - fill_level;
 728                         if (unlikely(q_space-- <= 0))
 729                                 return 1;
 730                         smp_mb();
 731                         --tx_queue->stopped;
 732                 }
 733
 734                 insert_ptr = tx_queue->insert_count & efx->type->txd_ring_mask;
 735                 buffer = &tx_queue->buffer[insert_ptr];
 736                 ++tx_queue->insert_count;
 737
 738                 EFX_BUG_ON_PARANOID(tx_queue->insert_count -
 739                                     tx_queue->read_count >
 740                                     efx->type->txd_ring_mask);
 741
 742                 efx_tsoh_free(tx_queue, buffer);
 743                 EFX_BUG_ON_PARANOID(buffer->len);
 744                 EFX_BUG_ON_PARANOID(buffer->unmap_len);
 745                 EFX_BUG_ON_PARANOID(buffer->skb);
 746                 EFX_BUG_ON_PARANOID(buffer->continuation != 1);
 747                 EFX_BUG_ON_PARANOID(buffer->tsoh);
 748
 749                 buffer->dma_addr = dma_addr;
 750
 751                 /* Ensure we do not cross a boundary unsupported by H/W */
 752                 dma_len = (~dma_addr & efx->type->tx_dma_mask) + 1;
 753
 754                 misalign = (unsigned)dma_addr & efx->type->bug5391_mask;
 755                 if (misalign && dma_len + misalign > 512)
 756                         dma_len = 512 - misalign;
 757
 758                 /* If there is enough space to send then do so */
 759                 if (dma_len >= len)
 760                         break;
 761
 762                 buffer->len = dma_len; /* Don't set the other members */
 763                 dma_addr += dma_len;
 764                 len -= dma_len;
 765         }
 766
 767         EFX_BUG_ON_PARANOID(!len);
 768         buffer->len = len;
 769         buffer->skb = skb;
 770         buffer->continuation = !end_of_packet;
 771         buffer->unmap_addr = unmap_addr;
 772         buffer->unmap_len = unmap_len;
 773         return 0;
 774 }
 775
 776
 777 /*
 778  * Put a TSO header into the TX queue.
 779  *
 780  * This is special-cased because we know that it is small enough to fit in
 781  * a single fragment, and we know it doesn't cross a page boundary.  It
 782  * also allows us to not worry about end-of-packet etc.
 783  */
 784 static inline void efx_tso_put_header(struct efx_tx_queue *tx_queue,
 785                                       struct efx_tso_header *tsoh, unsigned len)
 786 {
 787         struct efx_tx_buffer *buffer;
 788
 789         buffer = &tx_queue->buffer[tx_queue->insert_count &
 790                                    tx_queue->efx->type->txd_ring_mask];
 791         efx_tsoh_free(tx_queue, buffer);
 792         EFX_BUG_ON_PARANOID(buffer->len);
 793         EFX_BUG_ON_PARANOID(buffer->unmap_len);
 794         EFX_BUG_ON_PARANOID(buffer->skb);
 795         EFX_BUG_ON_PARANOID(buffer->continuation != 1);
 796         EFX_BUG_ON_PARANOID(buffer->tsoh);
 797         buffer->len = len;
 798         buffer->dma_addr = tsoh->dma_addr;
 799         buffer->tsoh = tsoh;
 800
 801         ++tx_queue->insert_count;
 802 }
 803
 804
 805 /* Remove descriptors put into a tx_queue. */
 806 static void efx_enqueue_unwind(struct efx_tx_queue *tx_queue)
 807 {
 808         struct efx_tx_buffer *buffer;
 809
 810         /* Work backwards until we hit the original insert pointer value */
 811         while (tx_queue->insert_count != tx_queue->write_count) {
 812                 --tx_queue->insert_count;
 813                 buffer = &tx_queue->buffer[tx_queue->insert_count &
 814                                            tx_queue->efx->type->txd_ring_mask];
 815                 efx_tsoh_free(tx_queue, buffer);
 816                 EFX_BUG_ON_PARANOID(buffer->skb);
 817                 buffer->len = 0;
 818                 buffer->continuation = 1;
 819                 if (buffer->unmap_len) {
 820                         pci_unmap_page(tx_queue->efx->pci_dev,
 821                                        buffer->unmap_addr,
 822                                        buffer->unmap_len, PCI_DMA_TODEVICE);
 823                         buffer->unmap_len = 0;
 824                 }
 825         }
 826 }
 827
 828
 829 /* Parse the SKB header and initialise state. */
 830 static inline void tso_start(struct tso_state *st, const struct sk_buff *skb)
 831 {
 832         /* All ethernet/IP/TCP headers combined size is TCP header size
 833          * plus offset of TCP header relative to start of packet.
 834          */
 835         st->p.header_length = ((tcp_hdr(skb)->doff << 2u)
 836                                + PTR_DIFF(tcp_hdr(skb), skb->data));
 837         st->p.full_packet_size = (st->p.header_length
 838                                   + skb_shinfo(skb)->gso_size);
 839
 840         st->p.ipv4_id = ntohs(ip_hdr(skb)->id);
 841         st->seqnum = ntohl(tcp_hdr(skb)->seq);
 842
 843         EFX_BUG_ON_PARANOID(tcp_hdr(skb)->urg);
 844         EFX_BUG_ON_PARANOID(tcp_hdr(skb)->syn);
 845         EFX_BUG_ON_PARANOID(tcp_hdr(skb)->rst);
 846
 847         st->packet_space = st->p.full_packet_size;
 848         st->remaining_len = skb->len - st->p.header_length;
 849 }
 850
 851
 852 /**
 853  * tso_get_fragment - record fragment details and map for DMA
 854  * @st:                 TSO state
 855  * @efx:                Efx NIC
 856  * @data:               Pointer to fragment data
 857  * @len:                Length of fragment
 858  *
 859  * Record fragment details and map for DMA.  Return 0 on success, or
 860  * -%ENOMEM if DMA mapping fails.
 861  */
 862 static inline int tso_get_fragment(struct tso_state *st, struct efx_nic *efx,
 863                                    int len, struct page *page, int page_off)
 864 {
 865
 866         st->ifc.unmap_addr = pci_map_page(efx->pci_dev, page, page_off,
 867                                           len, PCI_DMA_TODEVICE);
 868         if (likely(!pci_dma_mapping_error(efx->pci_dev, st->ifc.unmap_addr))) {
 869                 st->ifc.unmap_len = len;
 870                 st->ifc.len = len;
 871                 st->ifc.dma_addr = st->ifc.unmap_addr;
 872                 st->ifc.page = page;
 873                 st->ifc.page_off = page_off;
 874                 return 0;
 875         }
 876         return -ENOMEM;
 877 }
 878
 879
 880 /**
 881  * tso_fill_packet_with_fragment - form descriptors for the current fragment
 882  * @tx_queue:           Efx TX queue
 883  * @skb:                Socket buffer
 884  * @st:                 TSO state
 885  *
 886  * Form descriptors for the current fragment, until we reach the end
 887  * of fragment or end-of-packet.  Return 0 on success, 1 if not enough
 888  * space in @tx_queue.
 889  */
 890 static inline int tso_fill_packet_with_fragment(struct efx_tx_queue *tx_queue,
 891                                                 const struct sk_buff *skb,
 892                                                 struct tso_state *st)
 893 {
 894
 895         int n, end_of_packet, rc;
 896
 897         if (st->ifc.len == 0)
 898                 return 0;
 899         if (st->packet_space == 0)
 900                 return 0;
 901
 902         EFX_BUG_ON_PARANOID(st->ifc.len <= 0);
 903         EFX_BUG_ON_PARANOID(st->packet_space <= 0);
 904
 905         n = min(st->ifc.len, st->packet_space);
 906
 907         st->packet_space -= n;
 908         st->remaining_len -= n;
 909         st->ifc.len -= n;
 910         st->ifc.page_off += n;
 911         end_of_packet = st->remaining_len == 0 || st->packet_space == 0;
 912
 913         rc = efx_tx_queue_insert(tx_queue, st->ifc.dma_addr, n,
 914                                  st->remaining_len ? NULL : skb,
 915                                  end_of_packet, st->ifc.unmap_addr,
 916                                  st->ifc.len ? 0 : st->ifc.unmap_len);
 917
 918         st->ifc.dma_addr += n;
 919
 920         return rc;
 921 }
 922
 923
 924 /**
 925  * tso_start_new_packet - generate a new header and prepare for the new packet
 926  * @tx_queue:           Efx TX queue
 927  * @skb:                Socket buffer
 928  * @st:                 TSO state
 929  *
 930  * Generate a new header and prepare for the new packet.  Return 0 on
 931  * success, or -1 if failed to alloc header.
 932  */
 933 static inline int tso_start_new_packet(struct efx_tx_queue *tx_queue,
 934                                        const struct sk_buff *skb,
 935                                        struct tso_state *st)
 936 {
 937         struct efx_tso_header *tsoh;
 938         struct iphdr *tsoh_iph;
 939         struct tcphdr *tsoh_th;
 940         unsigned ip_length;
 941         u8 *header;
 942
 943         /* Allocate a DMA-mapped header buffer. */
 944         if (likely(TSOH_SIZE(st->p.header_length) <= TSOH_STD_SIZE)) {
 945                 if (tx_queue->tso_headers_free == NULL) {
 946                         if (efx_tsoh_block_alloc(tx_queue))
 947                                 return -1;
 948                 }
 949                 EFX_BUG_ON_PARANOID(!tx_queue->tso_headers_free);
 950                 tsoh = tx_queue->tso_headers_free;
 951                 tx_queue->tso_headers_free = tsoh->next;
 952                 tsoh->unmap_len = 0;
 953         } else {
 954                 tx_queue->tso_long_headers++;
 955                 tsoh = efx_tsoh_heap_alloc(tx_queue, st->p.header_length);
 956                 if (unlikely(!tsoh))
 957                         return -1;
 958         }
 959
 960         header = TSOH_BUFFER(tsoh);
 961         tsoh_th = (struct tcphdr *)(header + SKB_TCP_OFF(skb));
 962         tsoh_iph = (struct iphdr *)(header + SKB_IPV4_OFF(skb));
 963
 964         /* Copy and update the headers. */
 965         memcpy(header, skb->data, st->p.header_length);
 966
 967         tsoh_th->seq = htonl(st->seqnum);
 968         st->seqnum += skb_shinfo(skb)->gso_size;
 969         if (st->remaining_len > skb_shinfo(skb)->gso_size) {
 970                 /* This packet will not finish the TSO burst. */
 971                 ip_length = st->p.full_packet_size - ETH_HDR_LEN(skb);
 972                 tsoh_th->fin = 0;
 973                 tsoh_th->psh = 0;
 974         } else {
 975                 /* This packet will be the last in the TSO burst. */
 976                 ip_length = (st->p.header_length - ETH_HDR_LEN(skb)
 977                              + st->remaining_len);
 978                 tsoh_th->fin = tcp_hdr(skb)->fin;
 979                 tsoh_th->psh = tcp_hdr(skb)->psh;
 980         }
 981         tsoh_iph->tot_len = htons(ip_length);
 982
 983         /* Linux leaves suitable gaps in the IP ID space for us to fill. */
 984         tsoh_iph->id = htons(st->p.ipv4_id);
 985         st->p.ipv4_id++;
 986
 987         st->packet_space = skb_shinfo(skb)->gso_size;
 988         ++tx_queue->tso_packets;
 989
 990         /* Form a descriptor for this header. */
 991         efx_tso_put_header(tx_queue, tsoh, st->p.header_length);
 992
 993         return 0;
 994 }
 995
 996
 997 /**
 998  * efx_enqueue_skb_tso - segment and transmit a TSO socket buffer
 999  * @tx_queue:           Efx TX queue
1000  * @skb:                Socket buffer
1001  *
1002  * Context: You must hold netif_tx_lock() to call this function.
1003  *
1004  * Add socket buffer @skb to @tx_queue, doing TSO or return != 0 if
1005  * @skb was not enqueued.  In all cases @skb is consumed.  Return
1006  * %NETDEV_TX_OK or %NETDEV_TX_BUSY.
1007  */
1008 static int efx_enqueue_skb_tso(struct efx_tx_queue *tx_queue,
1009                                const struct sk_buff *skb)
1010 {
1011         int frag_i, rc, rc2 = NETDEV_TX_OK;
1012         struct tso_state state;
1013         skb_frag_t *f;
1014
1015         /* Verify TSO is safe - these checks should never fail. */
1016         efx_tso_check_safe(skb);
1017
1018         EFX_BUG_ON_PARANOID(tx_queue->write_count != tx_queue->insert_count);
1019
1020         tso_start(&state, skb);
1021
1022         /* Assume that skb header area contains exactly the headers, and
1023          * all payload is in the frag list.
1024          */
1025         if (skb_headlen(skb) == state.p.header_length) {
1026                 /* Grab the first payload fragment. */
1027                 EFX_BUG_ON_PARANOID(skb_shinfo(skb)->nr_frags < 1);
1028                 frag_i = 0;
1029                 f = &skb_shinfo(skb)->frags[frag_i];
1030                 rc = tso_get_fragment(&state, tx_queue->efx,
1031                                       f->size, f->page, f->page_offset);
1032                 if (rc)
1033                         goto mem_err;
1034         } else {
1035                 /* It may look like this code fragment assumes that the
1036                  * skb->data portion does not cross a page boundary, but
1037                  * that is not the case.  It is guaranteed to be direct
1038                  * mapped memory, and therefore is physically contiguous,
1039                  * and so DMA will work fine.  kmap_atomic() on this region
1040                  * will just return the direct mapping, so that will work
1041                  * too.
1042                  */
1043                 int page_off = (unsigned long)skb->data & (PAGE_SIZE - 1);
1044                 int hl = state.p.header_length;
1045                 rc = tso_get_fragment(&state, tx_queue->efx,
1046                                       skb_headlen(skb) - hl,
1047                                       virt_to_page(skb->data), page_off + hl);
1048                 if (rc)
1049                         goto mem_err;
1050                 frag_i = -1;
1051         }
1052
1053         if (tso_start_new_packet(tx_queue, skb, &state) < 0)
1054                 goto mem_err;
1055
1056         while (1) {
1057                 rc = tso_fill_packet_with_fragment(tx_queue, skb, &state);
1058                 if (unlikely(rc))
1059                         goto stop;
1060
1061                 /* Move onto the next fragment? */
1062                 if (state.ifc.len == 0) {
1063                         if (++frag_i >= skb_shinfo(skb)->nr_frags)
1064                                 /* End of payload reached. */
1065                                 break;
1066                         f = &skb_shinfo(skb)->frags[frag_i];
1067                         rc = tso_get_fragment(&state, tx_queue->efx,
1068                                               f->size, f->page, f->page_offset);
1069                         if (rc)
1070                                 goto mem_err;
1071                 }
1072
1073                 /* Start at new packet? */
1074                 if (state.packet_space == 0 &&
1075                     tso_start_new_packet(tx_queue, skb, &state) < 0)
1076                         goto mem_err;
1077         }
1078
1079         /* Pass off to hardware */
1080         falcon_push_buffers(tx_queue);
1081
1082         tx_queue->tso_bursts++;
1083         return NETDEV_TX_OK;
1084
1085  mem_err:
1086         EFX_ERR(tx_queue->efx, "Out of memory for TSO headers, or PCI mapping"
1087                 " error\n");
1088         dev_kfree_skb_any((struct sk_buff *)skb);
1089         goto unwind;
1090
1091  stop:
1092         rc2 = NETDEV_TX_BUSY;
1093
1094         /* Stop the queue if it wasn't stopped before. */
1095         if (tx_queue->stopped == 1)
1096                 efx_stop_queue(tx_queue->efx);
1097
1098  unwind:
1099         /* Free the DMA mapping we were in the process of writing out */
1100         if (state.ifc.unmap_len)
1101                 pci_unmap_page(tx_queue->efx->pci_dev, state.ifc.unmap_addr,
1102                                state.ifc.unmap_len, PCI_DMA_TODEVICE);
1103
1104         efx_enqueue_unwind(tx_queue);
1105         return rc2;
1106 }
1107
1108
1109 /*
1110  * Free up all TSO datastructures associated with tx_queue. This
1111  * routine should be called only once the tx_queue is both empty and
1112  * will no longer be used.
1113  */
1114 static void efx_fini_tso(struct efx_tx_queue *tx_queue)
1115 {
1116         unsigned i;
1117
1118         if (tx_queue->buffer) {
1119                 for (i = 0; i <= tx_queue->efx->type->txd_ring_mask; ++i)
1120                         efx_tsoh_free(tx_queue, &tx_queue->buffer[i]);
1121         }
1122
1123         while (tx_queue->tso_headers_free != NULL)
1124                 efx_tsoh_block_free(tx_queue, tx_queue->tso_headers_free,
1125                                     tx_queue->efx->pci_dev);
1126 }