sys/netproto/802_11/wlan/ieee80211_power.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 2002-2008 Sam Leffler, Errno Consulting
   3  * All rights reserved.
   4  *
   5  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   6  * modification, are permitted provided that the following conditions
   7  * are met:
   8  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
   9  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  10  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  11  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  12  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  13  *
  14  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
  15  * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
  16  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
  17  * IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
  18  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
  19  * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
  20  * DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
  21  * THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
  22  * (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF
  23  * THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  24  *
  25  * $FreeBSD: head/sys/net80211/ieee80211_power.c 186302 2008-12-18 23:00:09Z sam $
  26  * $DragonFly$
  27  */
  28
  29 /*
  30  * IEEE 802.11 power save support.
  31  */
  32 #include "opt_wlan.h"
  33
  34 #include <sys/param.h>
  35 #include <sys/systm.h>
  36 #include <sys/kernel.h>
  37
  38 #include <sys/socket.h>
  39
  40 #include <net/if.h>
  41 #include <net/if_media.h>
  42 #include <net/ethernet.h>
  43 #include <net/route.h>
  44
  45 #include <netproto/802_11/ieee80211_var.h>
  46
  47 #include <net/bpf.h>
  48
  49 static void ieee80211_update_ps(struct ieee80211vap *, int);
  50 static int ieee80211_set_tim(struct ieee80211_node *, int);
  51
  52 MALLOC_DEFINE(M_80211_POWER, "80211power", "802.11 power save state");
  53
  54 void
  55 ieee80211_power_attach(struct ieee80211com *ic)
  56 {
  57 }
  58
  59 void
  60 ieee80211_power_detach(struct ieee80211com *ic)
  61 {
  62 }
  63
  64 void
  65 ieee80211_power_vattach(struct ieee80211vap *vap)
  66 {
  67         if (vap->iv_opmode == IEEE80211_M_HOSTAP ||
  68             vap->iv_opmode == IEEE80211_M_IBSS) {
  69                 /* NB: driver should override */
  70                 vap->iv_update_ps = ieee80211_update_ps;
  71                 vap->iv_set_tim = ieee80211_set_tim;
  72         }
  73 }
  74
  75 void
  76 ieee80211_power_latevattach(struct ieee80211vap *vap)
  77 {
  78         /*
  79          * Allocate these only if needed.  Beware that we
  80          * know adhoc mode doesn't support ATIM yet...
  81          */
  82         if (vap->iv_opmode == IEEE80211_M_HOSTAP) {
  83                 vap->iv_tim_len = howmany(vap->iv_max_aid,8) * sizeof(uint8_t);
  84                 vap->iv_tim_bitmap = (uint8_t *) kmalloc(vap->iv_tim_len,
  85                         M_80211_POWER, M_INTWAIT | M_ZERO);
  86                 if (vap->iv_tim_bitmap == NULL) {
  87                         kprintf("%s: no memory for TIM bitmap!\n", __func__);
  88                         /* XXX good enough to keep from crashing? */
  89                         vap->iv_tim_len = 0;
  90                 }
  91         }
  92 }
  93
  94 void
  95 ieee80211_power_vdetach(struct ieee80211vap *vap)
  96 {
  97         if (vap->iv_tim_bitmap != NULL) {
  98                 kfree(vap->iv_tim_bitmap, M_80211_POWER);
  99                 vap->iv_tim_bitmap = NULL;
 100         }
 101 }
 102
 103 void
 104 ieee80211_psq_init(struct ieee80211_psq *psq, const char *name)
 105 {
 106         memset(psq, 0, sizeof(psq));
 107         psq->psq_maxlen = IEEE80211_PS_MAX_QUEUE;
 108         IEEE80211_PSQ_INIT(psq, name);          /* OS-dependent setup */
 109 }
 110
 111 void
 112 ieee80211_psq_cleanup(struct ieee80211_psq *psq)
 113 {
 114 #if 0
 115         psq_drain(psq);                         /* XXX should not be needed? */
 116 #else
 117         KASSERT(psq->psq_len == 0, ("%d frames on ps q", psq->psq_len));
 118 #endif
 119         IEEE80211_PSQ_DESTROY(psq);             /* OS-dependent cleanup */
 120 }
 121
 122 /*
 123  * Return the highest priority frame in the ps queue.
 124  */
 125 struct mbuf *
 126 ieee80211_node_psq_dequeue(struct ieee80211_node *ni, int *qlen)
 127 {
 128         struct ieee80211_psq *psq = &ni->ni_psq;
 129         struct ieee80211_psq_head *qhead;
 130         struct mbuf *m;
 131
 132         IEEE80211_PSQ_LOCK(psq);
 133         qhead = &psq->psq_head[0];
 134 again:
 135         if ((m = qhead->head) != NULL) {
 136                 if ((qhead->head = m->m_nextpkt) == NULL)
 137                         qhead->tail = NULL;
 138                 KASSERT(qhead->len > 0, ("qhead len %d", qhead->len));
 139                 qhead->len--;
 140                 KASSERT(psq->psq_len > 0, ("psq len %d", psq->psq_len));
 141                 psq->psq_len--;
 142                 m->m_nextpkt = NULL;
 143         }
 144         if (m == NULL && qhead == &psq->psq_head[0]) {
 145                 /* Algol-68 style for loop */
 146                 qhead = &psq->psq_head[1];
 147                 goto again;
 148         }
 149         if (qlen != NULL)
 150                 *qlen = psq->psq_len;
 151         IEEE80211_PSQ_UNLOCK(psq);
 152         return m;
 153 }
 154
 155 /*
 156  * Reclaim an mbuf from the ps q.  If marked with M_ENCAP
 157  * we assume there is a node reference that must be relcaimed.
 158  */
 159 static void
 160 psq_mfree(struct mbuf *m)
 161 {
 162         if (m->m_flags & M_ENCAP) {
 163                 struct ieee80211_node *ni = (void *) m->m_pkthdr.rcvif;
 164                 ieee80211_free_node(ni);
 165         }
 166         m->m_nextpkt = NULL;
 167         m_freem(m);
 168 }
 169
 170 /*
 171  * Clear any frames queued in the power save queue.
 172  * The number of frames that were present is returned.
 173  */
 174 static int
 175 psq_drain(struct ieee80211_psq *psq)
 176 {
 177         struct ieee80211_psq_head *qhead;
 178         struct mbuf *m;
 179         int qlen;
 180
 181         IEEE80211_PSQ_LOCK(psq);
 182         qlen = psq->psq_len;
 183         qhead = &psq->psq_head[0];
 184 again:
 185         while ((m = qhead->head) != NULL) {
 186                 qhead->head = m->m_nextpkt;
 187                 psq_mfree(m);
 188         }
 189         qhead->tail = NULL;
 190         qhead->len = 0;
 191         if (qhead == &psq->psq_head[0]) {       /* Algol-68 style for loop */
 192                 qhead = &psq->psq_head[1];
 193                 goto again;
 194         }
 195         psq->psq_len = 0;
 196         IEEE80211_PSQ_UNLOCK(psq);
 197
 198         return qlen;
 199 }
 200
 201 /*
 202  * Clear any frames queued in the power save queue.
 203  * The number of frames that were present is returned.
 204  */
 205 int
 206 ieee80211_node_psq_drain(struct ieee80211_node *ni)
 207 {
 208         return psq_drain(&ni->ni_psq);
 209 }
 210
 211 /*
 212  * Age frames on the power save queue. The aging interval is
 213  * 4 times the listen interval specified by the station.  This
 214  * number is factored into the age calculations when the frame
 215  * is placed on the queue.  We store ages as time differences
 216  * so we can check and/or adjust only the head of the list.
 217  * If a frame's age exceeds the threshold then discard it.
 218  * The number of frames discarded is returned so the caller
 219  * can check if it needs to adjust the tim.
 220  */
 221 int
 222 ieee80211_node_psq_age(struct ieee80211_node *ni)
 223 {
 224         struct ieee80211_psq *psq = &ni->ni_psq;
 225         int discard = 0;
 226
 227         if (psq->psq_len != 0) {
 228 #ifdef IEEE80211_DEBUG
 229                 struct ieee80211vap *vap = ni->ni_vap;
 230 #endif
 231                 struct ieee80211_psq_head *qhead;
 232                 struct mbuf *m;
 233
 234                 IEEE80211_PSQ_LOCK(psq);
 235                 qhead = &psq->psq_head[0];
 236         again:
 237                 while ((m = qhead->head) != NULL &&
 238                     M_AGE_GET(m) < IEEE80211_INACT_WAIT) {
 239                         IEEE80211_NOTE(vap, IEEE80211_MSG_POWER, ni,
 240                              "discard frame, age %u", M_AGE_GET(m));
 241                         if ((qhead->head = m->m_nextpkt) == NULL)
 242                                 qhead->tail = NULL;
 243                         KASSERT(qhead->len > 0, ("qhead len %d", qhead->len));
 244                         qhead->len--;
 245                         KASSERT(psq->psq_len > 0, ("psq len %d", psq->psq_len));
 246                         psq->psq_len--;
 247                         psq_mfree(m);
 248                         discard++;
 249                 }
 250                 if (qhead == &psq->psq_head[0]) { /* Algol-68 style for loop */
 251                         qhead = &psq->psq_head[1];
 252                         goto again;
 253                 }
 254                 if (m != NULL)
 255                         M_AGE_SUB(m, IEEE80211_INACT_WAIT);
 256                 IEEE80211_PSQ_UNLOCK(psq);
 257
 258                 IEEE80211_NOTE(vap, IEEE80211_MSG_POWER, ni,
 259                     "discard %u frames for age", discard);
 260                 IEEE80211_NODE_STAT_ADD(ni, ps_discard, discard);
 261         }
 262         return discard;
 263 }
 264
 265 /*
 266  * Handle a change in the PS station occupancy.
 267  */
 268 static void
 269 ieee80211_update_ps(struct ieee80211vap *vap, int nsta)
 270 {
 271
 272         KASSERT(vap->iv_opmode == IEEE80211_M_HOSTAP ||
 273                 vap->iv_opmode == IEEE80211_M_IBSS,
 274                 ("operating mode %u", vap->iv_opmode));
 275 }
 276
 277 /*
 278  * Indicate whether there are frames queued for a station in power-save mode.
 279  */
 280 static int
 281 ieee80211_set_tim(struct ieee80211_node *ni, int set)
 282 {
 283         struct ieee80211vap *vap = ni->ni_vap;
 284         struct ieee80211com *ic = ni->ni_ic;
 285         uint16_t aid;
 286         int changed;
 287
 288         KASSERT(vap->iv_opmode == IEEE80211_M_HOSTAP ||
 289                 vap->iv_opmode == IEEE80211_M_IBSS,
 290                 ("operating mode %u", vap->iv_opmode));
 291
 292         aid = IEEE80211_AID(ni->ni_associd);
 293         KASSERT(aid < vap->iv_max_aid,
 294                 ("bogus aid %u, max %u", aid, vap->iv_max_aid));
 295
 296         IEEE80211_LOCK(ic);
 297         changed = (set != (isset(vap->iv_tim_bitmap, aid) != 0));
 298         if (changed) {
 299                 if (set) {
 300                         setbit(vap->iv_tim_bitmap, aid);
 301                         vap->iv_ps_pending++;
 302                 } else {
 303                         clrbit(vap->iv_tim_bitmap, aid);
 304                         vap->iv_ps_pending--;
 305                 }
 306                 /* NB: we know vap is in RUN state so no need to check */
 307                 vap->iv_update_beacon(vap, IEEE80211_BEACON_TIM);
 308         }
 309         IEEE80211_UNLOCK(ic);
 310
 311         return changed;
 312 }
 313
 314 /*
 315  * Save an outbound packet for a node in power-save sleep state.
 316  * The new packet is placed on the node's saved queue, and the TIM
 317  * is changed, if necessary.
 318  */
 319 int
 320 ieee80211_pwrsave(struct ieee80211_node *ni, struct mbuf *m)
 321 {
 322         struct ieee80211_psq *psq = &ni->ni_psq;
 323         struct ieee80211vap *vap = ni->ni_vap;
 324         struct ieee80211com *ic = ni->ni_ic;
 325         struct ieee80211_psq_head *qhead;
 326         int qlen, age;
 327
 328         IEEE80211_PSQ_LOCK(psq);
 329         if (psq->psq_len >= psq->psq_maxlen) {
 330                 psq->psq_drops++;
 331                 IEEE80211_PSQ_UNLOCK(psq);
 332                 IEEE80211_NOTE(vap, IEEE80211_MSG_ANY, ni,
 333                     "pwr save q overflow, drops %d (size %d)",
 334                     psq->psq_drops, psq->psq_len);
 335 #ifdef IEEE80211_DEBUG
 336                 if (ieee80211_msg_dumppkts(vap))
 337                         ieee80211_dump_pkt(ni->ni_ic, mtod(m, caddr_t),
 338                             m->m_len, -1, -1);
 339 #endif
 340                 psq_mfree(m);
 341                 return ENOSPC;
 342         }
 343         /*
 344          * Tag the frame with it's expiry time and insert it in
 345          * the appropriate queue.  The aging interval is 4 times
 346          * the listen interval specified by the station. Frames
 347          * that sit around too long are reclaimed using this
 348          * information.
 349          */
 350         /* TU -> secs.  XXX handle overflow? */
 351         age = IEEE80211_TU_TO_MS((ni->ni_intval * ic->ic_bintval) << 2) / 1000;
 352         /*
 353          * Encapsulated frames go on the high priority queue,
 354          * other stuff goes on the low priority queue.  We use
 355          * this to order frames returned out of the driver
 356          * ahead of frames we collect in ieee80211_start.
 357          */
 358         if (m->m_flags & M_ENCAP)
 359                 qhead = &psq->psq_head[0];
 360         else
 361                 qhead = &psq->psq_head[1];
 362         if (qhead->tail == NULL) {
 363                 struct mbuf *mh;
 364
 365                 qhead->head = m;
 366                 /*
 367                  * Take care to adjust age when inserting the first
 368                  * frame of a queue and the other queue already has
 369                  * frames.  We need to preserve the age difference
 370                  * relationship so ieee80211_node_psq_age works.
 371                  */
 372                 if (qhead == &psq->psq_head[1]) {
 373                         mh = psq->psq_head[0].head;
 374                         if (mh != NULL)
 375                                 age-= M_AGE_GET(mh);
 376                 } else {
 377                         mh = psq->psq_head[1].head;
 378                         if (mh != NULL) {
 379                                 int nage = M_AGE_GET(mh) - age;
 380                                 /* XXX is clamping to zero good 'nuf? */
 381                                 M_AGE_SET(mh, nage < 0 ? 0 : nage);
 382                         }
 383                 }
 384         } else {
 385                 qhead->tail->m_nextpkt = m;
 386                 age -= M_AGE_GET(qhead->head);
 387         }
 388         KASSERT(age >= 0, ("age %d", age));
 389         M_AGE_SET(m, age);
 390         m->m_nextpkt = NULL;
 391         qhead->tail = m;
 392         qhead->len++;
 393         qlen = ++(psq->psq_len);
 394         IEEE80211_PSQ_UNLOCK(psq);
 395
 396         IEEE80211_NOTE(vap, IEEE80211_MSG_POWER, ni,
 397             "save frame with age %d, %u now queued", age, qlen);
 398
 399         if (qlen == 1 && vap->iv_set_tim != NULL)
 400                 vap->iv_set_tim(ni, 1);
 401
 402         return 0;
 403 }
 404
 405 /*
 406  * Move frames from the ps q to the vap's send queue
 407  * and/or the driver's send queue; and kick the start
 408  * method for each, as appropriate.  Note we're careful
 409  * to preserve packet ordering here.
 410  */
 411 static void
 412 pwrsave_flushq(struct ieee80211_node *ni)
 413 {
 414         struct ieee80211_psq *psq = &ni->ni_psq;
 415         struct ieee80211vap *vap = ni->ni_vap;
 416         struct ieee80211_psq_head *qhead;
 417         struct ifnet *parent, *ifp;
 418
 419         IEEE80211_NOTE(vap, IEEE80211_MSG_POWER, ni,
 420             "flush ps queue, %u packets queued", psq->psq_len);
 421
 422         IEEE80211_PSQ_LOCK(psq);
 423         qhead = &psq->psq_head[0];      /* 802.11 frames */
 424         if (qhead->head != NULL) {
 425                 /* XXX could dispatch through vap and check M_ENCAP */
 426                 parent = vap->iv_ic->ic_ifp;
 427                 /* XXX need different driver interface */
 428                 /* XXX bypasses q max and OACTIVE */
 429                 IF_PREPEND_LIST(&parent->if_snd, qhead->head, qhead->tail,
 430                     qhead->len);
 431                 qhead->head = qhead->tail = NULL;
 432                 qhead->len = 0;
 433         } else
 434                 parent = NULL;
 435
 436         qhead = &psq->psq_head[1];      /* 802.3 frames */
 437         if (qhead->head != NULL) {
 438                 ifp = vap->iv_ifp;
 439                 /* XXX need different driver interface */
 440                 /* XXX bypasses q max and OACTIVE */
 441                 IF_PREPEND_LIST(&ifp->if_snd, qhead->head, qhead->tail,
 442                     qhead->len);
 443                 qhead->head = qhead->tail = NULL;
 444                 qhead->len = 0;
 445         } else
 446                 ifp = NULL;
 447         psq->psq_len = 0;
 448         IEEE80211_PSQ_UNLOCK(psq);
 449
 450         /* NB: do this outside the psq lock */
 451         /* XXX packets might get reordered if parent is OACTIVE */
 452         if (parent != NULL)
 453                 parent->if_start(parent);
 454         if (ifp != NULL)
 455                 ifp->if_start(ifp);
 456 }
 457
 458 /*
 459  * Handle station power-save state change.
 460  */
 461 void
 462 ieee80211_node_pwrsave(struct ieee80211_node *ni, int enable)
 463 {
 464         struct ieee80211vap *vap = ni->ni_vap;
 465         int update;
 466
 467         update = 0;
 468         if (enable) {
 469                 if ((ni->ni_flags & IEEE80211_NODE_PWR_MGT) == 0) {
 470                         vap->iv_ps_sta++;
 471                         update = 1;
 472                 }
 473                 ni->ni_flags |= IEEE80211_NODE_PWR_MGT;
 474                 IEEE80211_NOTE(vap, IEEE80211_MSG_POWER, ni,
 475                     "power save mode on, %u sta's in ps mode", vap->iv_ps_sta);
 476
 477                 if (update)
 478                         vap->iv_update_ps(vap, vap->iv_ps_sta);
 479         } else {
 480                 if (ni->ni_flags & IEEE80211_NODE_PWR_MGT) {
 481                         vap->iv_ps_sta--;
 482                         update = 1;
 483                 }
 484                 ni->ni_flags &= ~IEEE80211_NODE_PWR_MGT;
 485                 IEEE80211_NOTE(vap, IEEE80211_MSG_POWER, ni,
 486                     "power save mode off, %u sta's in ps mode", vap->iv_ps_sta);
 487
 488                 /* NB: order here is intentional so TIM is clear before flush */
 489                 if (vap->iv_set_tim != NULL)
 490                         vap->iv_set_tim(ni, 0);
 491                 if (update) {
 492                         /* NB if no sta's in ps, driver should flush mc q */
 493                         vap->iv_update_ps(vap, vap->iv_ps_sta);
 494                 }
 495                 if (ni->ni_psq.psq_len != 0)
 496                         pwrsave_flushq(ni);
 497         }
 498 }
 499
 500 /*
 501  * Handle power-save state change in station mode.
 502  */
 503 void
 504 ieee80211_sta_pwrsave(struct ieee80211vap *vap, int enable)
 505 {
 506         struct ieee80211_node *ni = vap->iv_bss;
 507
 508         if (!((enable != 0) ^ ((ni->ni_flags & IEEE80211_NODE_PWR_MGT) != 0)))
 509                 return;
 510
 511         IEEE80211_NOTE(vap, IEEE80211_MSG_POWER, ni,
 512             "sta power save mode %s", enable ? "on" : "off");
 513         if (!enable) {
 514                 ni->ni_flags &= ~IEEE80211_NODE_PWR_MGT;
 515                 ieee80211_send_nulldata(ieee80211_ref_node(ni));
 516                 /*
 517                  * Flush any queued frames; we can do this immediately
 518                  * because we know they'll be queued behind the null
 519                  * data frame we send the ap.
 520                  * XXX can we use a data frame to take us out of ps?
 521                  */
 522                 if (ni->ni_psq.psq_len != 0)
 523                         pwrsave_flushq(ni);
 524         } else {
 525                 ni->ni_flags |= IEEE80211_NODE_PWR_MGT;
 526                 ieee80211_send_nulldata(ieee80211_ref_node(ni));
 527         }
 528 }