sys/net/altq/altq_hfsc.c

   1 /*      $KAME: altq_hfsc.c,v 1.25 2004/04/17 10:54:48 kjc Exp $ */
   2 /*      $DragonFly: src/sys/net/altq/altq_hfsc.c,v 1.5 2005/11/22 00:24:35 dillon Exp $ */
   3
   4 /*
   5  * Copyright (c) 1997-1999 Carnegie Mellon University. All Rights Reserved.
   6  *
   7  * Permission to use, copy, modify, and distribute this software and
   8  * its documentation is hereby granted (including for commercial or
   9  * for-profit use), provided that both the copyright notice and this
  10  * permission notice appear in all copies of the software, derivative
  11  * works, or modified versions, and any portions thereof.
  12  *
  13  * THIS SOFTWARE IS EXPERIMENTAL AND IS KNOWN TO HAVE BUGS, SOME OF
  14  * WHICH MAY HAVE SERIOUS CONSEQUENCES.  CARNEGIE MELLON PROVIDES THIS
  15  * SOFTWARE IN ITS ``AS IS'' CONDITION, AND ANY EXPRESS OR IMPLIED
  16  * WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
  17  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE
  18  * DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL CARNEGIE MELLON UNIVERSITY BE LIABLE
  19  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR
  20  * CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT
  21  * OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR
  22  * BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF
  23  * LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
  24  * (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE
  25  * USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH
  26  * DAMAGE.
  27  *
  28  * Carnegie Mellon encourages (but does not require) users of this
  29  * software to return any improvements or extensions that they make,
  30  * and to grant Carnegie Mellon the rights to redistribute these
  31  * changes without encumbrance.
  32  */
  33 /*
  34  * H-FSC is described in Proceedings of SIGCOMM'97,
  35  * "A Hierarchical Fair Service Curve Algorithm for Link-Sharing,
  36  * Real-Time and Priority Service"
  37  * by Ion Stoica, Hui Zhang, and T. S. Eugene Ng.
  38  *
  39  * Oleg Cherevko <olwi@aq.ml.com.ua> added the upperlimit for link-sharing.
  40  * when a class has an upperlimit, the fit-time is computed from the
  41  * upperlimit service curve.  the link-sharing scheduler does not schedule
  42  * a class whose fit-time exceeds the current time.
  43  */
  44
  45 #include "opt_altq.h"
  46 #include "opt_inet.h"
  47 #include "opt_inet6.h"
  48
  49 #ifdef ALTQ_HFSC  /* hfsc is enabled by ALTQ_HFSC option in opt_altq.h */
  50
  51 #include <sys/param.h>
  52 #include <sys/malloc.h>
  53 #include <sys/mbuf.h>
  54 #include <sys/socket.h>
  55 #include <sys/systm.h>
  56 #include <sys/errno.h>
  57 #include <sys/queue.h>
  58 #include <sys/thread.h>
  59
  60 #include <net/if.h>
  61 #include <net/ifq_var.h>
  62 #include <netinet/in.h>
  63
  64 #include <net/pf/pfvar.h>
  65 #include <net/altq/altq.h>
  66 #include <net/altq/altq_hfsc.h>
  67
  68 #include <sys/thread2.h>
  69
  70 /*
  71  * function prototypes
  72  */
  73 static int      hfsc_clear_interface(struct hfsc_if *);
  74 static int      hfsc_request(struct ifaltq *, int, void *);
  75 static void     hfsc_purge(struct hfsc_if *);
  76 static struct hfsc_class *hfsc_class_create(struct hfsc_if *,
  77                                             struct service_curve *,
  78                                             struct service_curve *,
  79                                             struct service_curve *,
  80                                             struct hfsc_class *, int, int, int);
  81 static int      hfsc_class_destroy(struct hfsc_class *);
  82 static struct hfsc_class *hfsc_nextclass(struct hfsc_class *);
  83 static int      hfsc_enqueue(struct ifaltq *, struct mbuf *,
  84                              struct altq_pktattr *);
  85 static struct mbuf *hfsc_dequeue(struct ifaltq *, struct mbuf *, int);
  86
  87 static int      hfsc_addq(struct hfsc_class *, struct mbuf *);
  88 static struct mbuf *hfsc_getq(struct hfsc_class *);
  89 static struct mbuf *hfsc_pollq(struct hfsc_class *);
  90 static void     hfsc_purgeq(struct hfsc_class *);
  91
  92 static void     update_cfmin(struct hfsc_class *);
  93 static void     set_active(struct hfsc_class *, int);
  94 static void     set_passive(struct hfsc_class *);
  95
  96 static void     init_ed(struct hfsc_class *, int);
  97 static void     update_ed(struct hfsc_class *, int);
  98 static void     update_d(struct hfsc_class *, int);
  99 static void     init_vf(struct hfsc_class *, int);
 100 static void     update_vf(struct hfsc_class *, int, uint64_t);
 101 static ellist_t *ellist_alloc(void);
 102 static void     ellist_destroy(ellist_t *);
 103 static void     ellist_insert(struct hfsc_class *);
 104 static void     ellist_remove(struct hfsc_class *);
 105 static void     ellist_update(struct hfsc_class *);
 106 struct hfsc_class *ellist_get_mindl(ellist_t *, uint64_t);
 107 static actlist_t *actlist_alloc(void);
 108 static void     actlist_destroy(actlist_t *);
 109 static void     actlist_insert(struct hfsc_class *);
 110 static void     actlist_remove(struct hfsc_class *);
 111 static void     actlist_update(struct hfsc_class *);
 112
 113 static struct hfsc_class *actlist_firstfit(struct hfsc_class *, uint64_t);
 114
 115 static __inline uint64_t        seg_x2y(uint64_t, uint64_t);
 116 static __inline uint64_t        seg_y2x(uint64_t, uint64_t);
 117 static __inline uint64_t        m2sm(u_int);
 118 static __inline uint64_t        m2ism(u_int);
 119 static __inline uint64_t        d2dx(u_int);
 120 static u_int                    sm2m(uint64_t);
 121 static u_int                    dx2d(uint64_t);
 122
 123 static void     sc2isc(struct service_curve *, struct internal_sc *);
 124 static void     rtsc_init(struct runtime_sc *, struct internal_sc *,
 125                           uint64_t, uint64_t);
 126 static uint64_t rtsc_y2x(struct runtime_sc *, uint64_t);
 127 static uint64_t rtsc_x2y(struct runtime_sc *, uint64_t);
 128 static void     rtsc_min(struct runtime_sc *, struct internal_sc *,
 129                          uint64_t, uint64_t);
 130
 131 static void     get_class_stats(struct hfsc_classstats *, struct hfsc_class *);
 132 static struct hfsc_class *clh_to_clp(struct hfsc_if *, uint32_t);
 133
 134 /*
 135  * macros
 136  */
 137 #define is_a_parent_class(cl)   ((cl)->cl_children != NULL)
 138
 139 #define HT_INFINITY     0xffffffffffffffffLL    /* infinite time value */
 140
 141 int
 142 hfsc_pfattach(struct pf_altq *a)
 143 {
 144         struct ifnet *ifp;
 145         int error;
 146
 147         if ((ifp = ifunit(a->ifname)) == NULL || a->altq_disc == NULL)
 148                 return (EINVAL);
 149         crit_enter();
 150         error = altq_attach(&ifp->if_snd, ALTQT_HFSC, a->altq_disc,
 151             hfsc_enqueue, hfsc_dequeue, hfsc_request, NULL, NULL);
 152         crit_exit();
 153         return (error);
 154 }
 155
 156 int
 157 hfsc_add_altq(struct pf_altq *a)
 158 {
 159         struct hfsc_if *hif;
 160         struct ifnet *ifp;
 161
 162         if ((ifp = ifunit(a->ifname)) == NULL)
 163                 return (EINVAL);
 164         if (!ifq_is_ready(&ifp->if_snd))
 165                 return (ENODEV);
 166
 167         hif = malloc(sizeof(struct hfsc_if), M_ALTQ, M_WAITOK | M_ZERO);
 168
 169         hif->hif_eligible = ellist_alloc();
 170         hif->hif_ifq = &ifp->if_snd;
 171
 172         /* keep the state in pf_altq */
 173         a->altq_disc = hif;
 174
 175         return (0);
 176 }
 177
 178 int
 179 hfsc_remove_altq(struct pf_altq *a)
 180 {
 181         struct hfsc_if *hif;
 182
 183         if ((hif = a->altq_disc) == NULL)
 184                 return (EINVAL);
 185         a->altq_disc = NULL;
 186
 187         hfsc_clear_interface(hif);
 188         hfsc_class_destroy(hif->hif_rootclass);
 189
 190         ellist_destroy(hif->hif_eligible);
 191
 192         free(hif, M_ALTQ);
 193
 194         return (0);
 195 }
 196
 197 int
 198 hfsc_add_queue(struct pf_altq *a)
 199 {
 200         struct hfsc_if *hif;
 201         struct hfsc_class *cl, *parent;
 202         struct hfsc_opts *opts;
 203         struct service_curve rtsc, lssc, ulsc;
 204
 205         if ((hif = a->altq_disc) == NULL)
 206                 return (EINVAL);
 207
 208         opts = &a->pq_u.hfsc_opts;
 209
 210         if (a->parent_qid == HFSC_NULLCLASS_HANDLE && hif->hif_rootclass == NULL)
 211                 parent = NULL;
 212         else if ((parent = clh_to_clp(hif, a->parent_qid)) == NULL)
 213                 return (EINVAL);
 214
 215         if (a->qid == 0)
 216                 return (EINVAL);
 217
 218         if (clh_to_clp(hif, a->qid) != NULL)
 219                 return (EBUSY);
 220
 221         rtsc.m1 = opts->rtsc_m1;
 222         rtsc.d  = opts->rtsc_d;
 223         rtsc.m2 = opts->rtsc_m2;
 224         lssc.m1 = opts->lssc_m1;
 225         lssc.d  = opts->lssc_d;
 226         lssc.m2 = opts->lssc_m2;
 227         ulsc.m1 = opts->ulsc_m1;
 228         ulsc.d  = opts->ulsc_d;
 229         ulsc.m2 = opts->ulsc_m2;
 230
 231         cl = hfsc_class_create(hif, &rtsc, &lssc, &ulsc, parent, a->qlimit,
 232                                opts->flags, a->qid);
 233         if (cl == NULL)
 234                 return (ENOMEM);
 235
 236         return (0);
 237 }
 238
 239 int
 240 hfsc_remove_queue(struct pf_altq *a)
 241 {
 242         struct hfsc_if *hif;
 243         struct hfsc_class *cl;
 244
 245         if ((hif = a->altq_disc) == NULL)
 246                 return (EINVAL);
 247
 248         if ((cl = clh_to_clp(hif, a->qid)) == NULL)
 249                 return (EINVAL);
 250
 251         return (hfsc_class_destroy(cl));
 252 }
 253
 254 int
 255 hfsc_getqstats(struct pf_altq *a, void *ubuf, int *nbytes)
 256 {
 257         struct hfsc_if *hif;
 258         struct hfsc_class *cl;
 259         struct hfsc_classstats stats;
 260         int error = 0;
 261
 262         if ((hif = altq_lookup(a->ifname, ALTQT_HFSC)) == NULL)
 263                 return (EBADF);
 264
 265         if ((cl = clh_to_clp(hif, a->qid)) == NULL)
 266                 return (EINVAL);
 267
 268         if (*nbytes < sizeof(stats))
 269                 return (EINVAL);
 270
 271         get_class_stats(&stats, cl);
 272
 273         if ((error = copyout((caddr_t)&stats, ubuf, sizeof(stats))) != 0)
 274                 return (error);
 275         *nbytes = sizeof(stats);
 276         return (0);
 277 }
 278
 279 /*
 280  * bring the interface back to the initial state by discarding
 281  * all the filters and classes except the root class.
 282  */
 283 static int
 284 hfsc_clear_interface(struct hfsc_if *hif)
 285 {
 286         struct hfsc_class *cl;
 287
 288         if (hif->hif_rootclass == NULL)
 289                 return (0);
 290
 291
 292         /* clear out the classes */
 293         while ((cl = hif->hif_rootclass->cl_children) != NULL) {
 294                 /*
 295                  * remove the first leaf class found in the hierarchy
 296                  * then start over
 297                  */
 298                 for (; cl != NULL; cl = hfsc_nextclass(cl)) {
 299                         if (!is_a_parent_class(cl)) {
 300                                 hfsc_class_destroy(cl);
 301                                 break;
 302                         }
 303                 }
 304         }
 305
 306         return (0);
 307 }
 308
 309 static int
 310 hfsc_request(struct ifaltq *ifq, int req, void *arg)
 311 {
 312         struct hfsc_if *hif = (struct hfsc_if *)ifq->altq_disc;
 313
 314         crit_enter();
 315         switch (req) {
 316         case ALTRQ_PURGE:
 317                 hfsc_purge(hif);
 318                 break;
 319         }
 320         crit_exit();
 321         return (0);
 322 }
 323
 324 /* discard all the queued packets on the interface */
 325 static void
 326 hfsc_purge(struct hfsc_if *hif)
 327 {
 328         struct hfsc_class *cl;
 329
 330         for (cl = hif->hif_rootclass; cl != NULL; cl = hfsc_nextclass(cl)) {
 331                 if (!qempty(cl->cl_q))
 332                         hfsc_purgeq(cl);
 333         }
 334         if (ifq_is_enabled(hif->hif_ifq))
 335                 hif->hif_ifq->ifq_len = 0;
 336 }
 337
 338 struct hfsc_class *
 339 hfsc_class_create(struct hfsc_if *hif, struct service_curve *rsc,
 340                   struct service_curve *fsc, struct service_curve *usc,
 341                   struct hfsc_class *parent, int qlimit, int flags, int qid)
 342 {
 343         struct hfsc_class *cl, *p;
 344         int i;
 345
 346         if (hif->hif_classes >= HFSC_MAX_CLASSES)
 347                 return (NULL);
 348
 349 #ifndef ALTQ_RED
 350         if (flags & HFCF_RED) {
 351 #ifdef ALTQ_DEBUG
 352                 printf("hfsc_class_create: RED not configured for HFSC!\n");
 353 #endif
 354                 return (NULL);
 355         }
 356 #endif
 357
 358         cl = malloc(sizeof(*cl), M_ALTQ, M_WAITOK | M_ZERO);
 359         cl->cl_q = malloc(sizeof(*cl->cl_q), M_ALTQ, M_WAITOK | M_ZERO);
 360         cl->cl_actc = actlist_alloc();
 361
 362         if (qlimit == 0)
 363                 qlimit = 50;  /* use default */
 364         qlimit(cl->cl_q) = qlimit;
 365         qtype(cl->cl_q) = Q_DROPTAIL;
 366         qlen(cl->cl_q) = 0;
 367         cl->cl_flags = flags;
 368 #ifdef ALTQ_RED
 369         if (flags & (HFCF_RED|HFCF_RIO)) {
 370                 int red_flags, red_pkttime;
 371                 u_int m2;
 372
 373                 m2 = 0;
 374                 if (rsc != NULL && rsc->m2 > m2)
 375                         m2 = rsc->m2;
 376                 if (fsc != NULL && fsc->m2 > m2)
 377                         m2 = fsc->m2;
 378                 if (usc != NULL && usc->m2 > m2)
 379                         m2 = usc->m2;
 380
 381                 red_flags = 0;
 382                 if (flags & HFCF_ECN)
 383                         red_flags |= REDF_ECN;
 384 #ifdef ALTQ_RIO
 385                 if (flags & HFCF_CLEARDSCP)
 386                         red_flags |= RIOF_CLEARDSCP;
 387 #endif
 388                 if (m2 < 8)
 389                         red_pkttime = 1000 * 1000 * 1000; /* 1 sec */
 390                 else
 391                         red_pkttime = (int64_t)hif->hif_ifq->altq_ifp->if_mtu
 392                                 * 1000 * 1000 * 1000 / (m2 / 8);
 393                 if (flags & HFCF_RED) {
 394                         cl->cl_red = red_alloc(0, 0,
 395                             qlimit(cl->cl_q) * 10/100,
 396                             qlimit(cl->cl_q) * 30/100,
 397                             red_flags, red_pkttime);
 398                         if (cl->cl_red != NULL)
 399                                 qtype(cl->cl_q) = Q_RED;
 400                 }
 401 #ifdef ALTQ_RIO
 402                 else {
 403                         cl->cl_red = (red_t *)rio_alloc(0, NULL,
 404                             red_flags, red_pkttime);
 405                         if (cl->cl_red != NULL)
 406                                 qtype(cl->cl_q) = Q_RIO;
 407                 }
 408 #endif
 409         }
 410 #endif /* ALTQ_RED */
 411
 412         if (rsc != NULL && (rsc->m1 != 0 || rsc->m2 != 0)) {
 413                 cl->cl_rsc = malloc(sizeof(*cl->cl_rsc), M_ALTQ, M_WAITOK);
 414                 sc2isc(rsc, cl->cl_rsc);
 415                 rtsc_init(&cl->cl_deadline, cl->cl_rsc, 0, 0);
 416                 rtsc_init(&cl->cl_eligible, cl->cl_rsc, 0, 0);
 417         }
 418         if (fsc != NULL && (fsc->m1 != 0 || fsc->m2 != 0)) {
 419                 cl->cl_fsc = malloc(sizeof(*cl->cl_fsc), M_ALTQ, M_WAITOK);
 420                 if (cl->cl_fsc == NULL)
 421                         goto err_ret;
 422                 sc2isc(fsc, cl->cl_fsc);
 423                 rtsc_init(&cl->cl_virtual, cl->cl_fsc, 0, 0);
 424         }
 425         if (usc != NULL && (usc->m1 != 0 || usc->m2 != 0)) {
 426                 cl->cl_usc = malloc(sizeof(*cl->cl_usc), M_ALTQ, M_WAITOK);
 427                 if (cl->cl_usc == NULL)
 428                         goto err_ret;
 429                 sc2isc(usc, cl->cl_usc);
 430                 rtsc_init(&cl->cl_ulimit, cl->cl_usc, 0, 0);
 431         }
 432
 433         cl->cl_id = hif->hif_classid++;
 434         cl->cl_handle = qid;
 435         cl->cl_hif = hif;
 436         cl->cl_parent = parent;
 437
 438         crit_enter();
 439         hif->hif_classes++;
 440
 441         /*
 442          * find a free slot in the class table.  if the slot matching
 443          * the lower bits of qid is free, use this slot.  otherwise,
 444          * use the first free slot.
 445          */
 446         i = qid % HFSC_MAX_CLASSES;
 447         if (hif->hif_class_tbl[i] == NULL)
 448                 hif->hif_class_tbl[i] = cl;
 449         else {
 450                 for (i = 0; i < HFSC_MAX_CLASSES; i++) {
 451                         if (hif->hif_class_tbl[i] == NULL) {
 452                                 hif->hif_class_tbl[i] = cl;
 453                                 break;
 454                         }
 455                 }
 456                 if (i == HFSC_MAX_CLASSES) {
 457                         crit_exit();
 458                         goto err_ret;
 459                 }
 460         }
 461
 462         if (flags & HFCF_DEFAULTCLASS)
 463                 hif->hif_defaultclass = cl;
 464
 465         if (parent == NULL) {
 466                 /* this is root class */
 467                 hif->hif_rootclass = cl;
 468         } else if (parent->cl_children == NULL) {
 469                 /* add this class to the children list of the parent */
 470                 parent->cl_children = cl;
 471         } else {
 472                 p = parent->cl_children;
 473                 while (p->cl_siblings != NULL)
 474                         p = p->cl_siblings;
 475                 p->cl_siblings = cl;
 476         }
 477         crit_exit();
 478
 479         return (cl);
 480
 481  err_ret:
 482         if (cl->cl_actc != NULL)
 483                 actlist_destroy(cl->cl_actc);
 484         if (cl->cl_red != NULL) {
 485 #ifdef ALTQ_RIO
 486                 if (q_is_rio(cl->cl_q))
 487                         rio_destroy((rio_t *)cl->cl_red);
 488 #endif
 489 #ifdef ALTQ_RED
 490                 if (q_is_red(cl->cl_q))
 491                         red_destroy(cl->cl_red);
 492 #endif
 493         }
 494         if (cl->cl_fsc != NULL)
 495                 free(cl->cl_fsc, M_ALTQ);
 496         if (cl->cl_rsc != NULL)
 497                 free(cl->cl_rsc, M_ALTQ);
 498         if (cl->cl_usc != NULL)
 499                 free(cl->cl_usc, M_ALTQ);
 500         if (cl->cl_q != NULL)
 501                 free(cl->cl_q, M_ALTQ);
 502         free(cl, M_ALTQ);
 503         return (NULL);
 504 }
 505
 506 static int
 507 hfsc_class_destroy(struct hfsc_class *cl)
 508 {
 509         int i;
 510
 511         if (cl == NULL)
 512                 return (0);
 513
 514         if (is_a_parent_class(cl))
 515                 return (EBUSY);
 516
 517         crit_enter();
 518
 519         if (!qempty(cl->cl_q))
 520                 hfsc_purgeq(cl);
 521
 522         if (cl->cl_parent == NULL) {
 523                 /* this is root class */
 524         } else {
 525                 struct hfsc_class *p = cl->cl_parent->cl_children;
 526
 527                 if (p == cl) {
 528                         cl->cl_parent->cl_children = cl->cl_siblings;
 529                 } else {
 530                         do {
 531                                 if (p->cl_siblings == cl) {
 532                                         p->cl_siblings = cl->cl_siblings;
 533                                         break;
 534                                 }
 535                         } while ((p = p->cl_siblings) != NULL);
 536                 }
 537                 KKASSERT(p != NULL);
 538         }
 539
 540         for (i = 0; i < HFSC_MAX_CLASSES; i++) {
 541                 if (cl->cl_hif->hif_class_tbl[i] == cl) {
 542                         cl->cl_hif->hif_class_tbl[i] = NULL;
 543                         break;
 544                 }
 545         }
 546
 547         cl->cl_hif->hif_classes--;
 548         crit_exit();
 549
 550         actlist_destroy(cl->cl_actc);
 551
 552         if (cl->cl_red != NULL) {
 553 #ifdef ALTQ_RIO
 554                 if (q_is_rio(cl->cl_q))
 555                         rio_destroy((rio_t *)cl->cl_red);
 556 #endif
 557 #ifdef ALTQ_RED
 558                 if (q_is_red(cl->cl_q))
 559                         red_destroy(cl->cl_red);
 560 #endif
 561         }
 562
 563         if (cl == cl->cl_hif->hif_rootclass)
 564                 cl->cl_hif->hif_rootclass = NULL;
 565         if (cl == cl->cl_hif->hif_defaultclass)
 566                 cl->cl_hif->hif_defaultclass = NULL;
 567
 568         if (cl->cl_usc != NULL)
 569                 free(cl->cl_usc, M_ALTQ);
 570         if (cl->cl_fsc != NULL)
 571                 free(cl->cl_fsc, M_ALTQ);
 572         if (cl->cl_rsc != NULL)
 573                 free(cl->cl_rsc, M_ALTQ);
 574         free(cl->cl_q, M_ALTQ);
 575         free(cl, M_ALTQ);
 576
 577         return (0);
 578 }
 579
 580 /*
 581  * hfsc_nextclass returns the next class in the tree.
 582  *   usage:
 583  *      for (cl = hif->hif_rootclass; cl != NULL; cl = hfsc_nextclass(cl))
 584  *              do_something;
 585  */
 586 static struct hfsc_class *
 587 hfsc_nextclass(struct hfsc_class *cl)
 588 {
 589         if (cl->cl_children != NULL) {
 590                 cl = cl->cl_children;
 591         } else if (cl->cl_siblings != NULL) {
 592                 cl = cl->cl_siblings;
 593         } else {
 594                 while ((cl = cl->cl_parent) != NULL) {
 595                         if (cl->cl_siblings != NULL) {
 596                                 cl = cl->cl_siblings;
 597                                 break;
 598                         }
 599                 }
 600         }
 601
 602         return (cl);
 603 }
 604
 605 /*
 606  * hfsc_enqueue is an enqueue function to be registered to
 607  * (*altq_enqueue) in struct ifaltq.
 608  */
 609 static int
 610 hfsc_enqueue(struct ifaltq *ifq, struct mbuf *m, struct altq_pktattr *pktattr)
 611 {
 612         struct hfsc_if  *hif = (struct hfsc_if *)ifq->altq_disc;
 613         struct hfsc_class *cl;
 614         int len;
 615
 616         /* grab class set by classifier */
 617         if ((m->m_flags & M_PKTHDR) == 0) {
 618                 /* should not happen */
 619                 if_printf(ifq->altq_ifp, "altq: packet does not have pkthdr\n");
 620                 m_freem(m);
 621                 return (ENOBUFS);
 622         }
 623         crit_enter();
 624         if (m->m_pkthdr.fw_flags & ALTQ_MBUF_TAGGED)
 625                 cl = clh_to_clp(hif, m->m_pkthdr.altq_qid);
 626         else
 627                 cl = NULL;
 628         if (cl == NULL || is_a_parent_class(cl)) {
 629                 cl = hif->hif_defaultclass;
 630                 if (cl == NULL) {
 631                         m_freem(m);
 632                         crit_exit();
 633                         return (ENOBUFS);
 634                 }
 635         }
 636         cl->cl_pktattr = NULL;
 637         len = m_pktlen(m);
 638         if (hfsc_addq(cl, m) != 0) {
 639                 /* drop occurred.  mbuf was freed in hfsc_addq. */
 640                 PKTCNTR_ADD(&cl->cl_stats.drop_cnt, len);
 641                 crit_exit();
 642                 return (ENOBUFS);
 643         }
 644         ifq->ifq_len++;
 645         cl->cl_hif->hif_packets++;
 646
 647         /* successfully queued. */
 648         if (qlen(cl->cl_q) == 1)
 649                 set_active(cl, m_pktlen(m));
 650         crit_exit();
 651         return (0);
 652 }
 653
 654 /*
 655  * hfsc_dequeue is a dequeue function to be registered to
 656  * (*altq_dequeue) in struct ifaltq.
 657  *
 658  * note: ALTDQ_POLL returns the next packet without removing the packet
 659  *      from the queue.  ALTDQ_REMOVE is a normal dequeue operation.
 660  *      ALTDQ_REMOVE must return the same packet if called immediately
 661  *      after ALTDQ_POLL.
 662  */
 663 static struct mbuf *
 664 hfsc_dequeue(struct ifaltq *ifq, struct mbuf *mpolled, int op)
 665 {
 666         struct hfsc_if  *hif = (struct hfsc_if *)ifq->altq_disc;
 667         struct hfsc_class *cl;
 668         struct mbuf *m;
 669         int len, next_len;
 670         int realtime = 0;
 671         uint64_t cur_time;
 672
 673         if (hif->hif_packets == 0) {
 674                 /* no packet in the tree */
 675                 return (NULL);
 676         }
 677
 678         crit_enter();
 679         cur_time = read_machclk();
 680
 681         if (op == ALTDQ_REMOVE && hif->hif_pollcache != NULL) {
 682                 cl = hif->hif_pollcache;
 683                 hif->hif_pollcache = NULL;
 684                 /* check if the class was scheduled by real-time criteria */
 685                 if (cl->cl_rsc != NULL)
 686                         realtime = (cl->cl_e <= cur_time);
 687         } else {
 688                 /*
 689                  * if there are eligible classes, use real-time criteria.
 690                  * find the class with the minimum deadline among
 691                  * the eligible classes.
 692                  */
 693                 if ((cl = ellist_get_mindl(hif->hif_eligible, cur_time)) != NULL) {
 694                         realtime = 1;
 695                 } else {
 696 #ifdef ALTQ_DEBUG
 697                         int fits = 0;
 698 #endif
 699                         /*
 700                          * use link-sharing criteria
 701                          * get the class with the minimum vt in the hierarchy
 702                          */
 703                         cl = hif->hif_rootclass;
 704                         while (is_a_parent_class(cl)) {
 705
 706                                 cl = actlist_firstfit(cl, cur_time);
 707                                 if (cl == NULL) {
 708 #ifdef ALTQ_DEBUG
 709                                         if (fits > 0)
 710                                                 printf("%d fit but none found\n",fits);
 711 #endif
 712                                         m = NULL;
 713                                         goto done;
 714                                 }
 715                                 /*
 716                                  * update parent's cl_cvtmin.
 717                                  * don't update if the new vt is smaller.
 718                                  */
 719                                 if (cl->cl_parent->cl_cvtmin < cl->cl_vt)
 720                                         cl->cl_parent->cl_cvtmin = cl->cl_vt;
 721 #ifdef ALTQ_DEBUG
 722                                 fits++;
 723 #endif
 724                         }
 725                 }
 726
 727                 if (op == ALTDQ_POLL) {
 728                         hif->hif_pollcache = cl;
 729                         m = hfsc_pollq(cl);
 730                         goto done;
 731                 }
 732         }
 733
 734         m = hfsc_getq(cl);
 735         if (m == NULL)
 736                 panic("hfsc_dequeue:");
 737         len = m_pktlen(m);
 738         cl->cl_hif->hif_packets--;
 739         ifq->ifq_len--;
 740         PKTCNTR_ADD(&cl->cl_stats.xmit_cnt, len);
 741
 742         update_vf(cl, len, cur_time);
 743         if (realtime)
 744                 cl->cl_cumul += len;
 745
 746         if (!qempty(cl->cl_q)) {
 747                 if (cl->cl_rsc != NULL) {
 748                         /* update ed */
 749                         next_len = m_pktlen(qhead(cl->cl_q));
 750
 751                         if (realtime)
 752                                 update_ed(cl, next_len);
 753                         else
 754                                 update_d(cl, next_len);
 755                 }
 756         } else {
 757                 /* the class becomes passive */
 758                 set_passive(cl);
 759         }
 760 done:
 761         crit_exit();
 762         KKASSERT(mpolled == NULL || m == mpolled);
 763         return (m);
 764 }
 765
 766 static int
 767 hfsc_addq(struct hfsc_class *cl, struct mbuf *m)
 768 {
 769
 770 #ifdef ALTQ_RIO
 771         if (q_is_rio(cl->cl_q))
 772                 return rio_addq((rio_t *)cl->cl_red, cl->cl_q,
 773                                 m, cl->cl_pktattr);
 774 #endif
 775 #ifdef ALTQ_RED
 776         if (q_is_red(cl->cl_q))
 777                 return red_addq(cl->cl_red, cl->cl_q, m, cl->cl_pktattr);
 778 #endif
 779         if (qlen(cl->cl_q) >= qlimit(cl->cl_q)) {
 780                 m_freem(m);
 781                 return (-1);
 782         }
 783
 784         if (cl->cl_flags & HFCF_CLEARDSCP)
 785                 write_dsfield(m, cl->cl_pktattr, 0);
 786
 787         _addq(cl->cl_q, m);
 788
 789         return (0);
 790 }
 791
 792 static struct mbuf *
 793 hfsc_getq(struct hfsc_class *cl)
 794 {
 795 #ifdef ALTQ_RIO
 796         if (q_is_rio(cl->cl_q))
 797                 return rio_getq((rio_t *)cl->cl_red, cl->cl_q);
 798 #endif
 799 #ifdef ALTQ_RED
 800         if (q_is_red(cl->cl_q))
 801                 return red_getq(cl->cl_red, cl->cl_q);
 802 #endif
 803         return _getq(cl->cl_q);
 804 }
 805
 806 static struct mbuf *
 807 hfsc_pollq(struct hfsc_class *cl)
 808 {
 809         return qhead(cl->cl_q);
 810 }
 811
 812 static void
 813 hfsc_purgeq(struct hfsc_class *cl)
 814 {
 815         struct mbuf *m;
 816
 817         if (qempty(cl->cl_q))
 818                 return;
 819
 820         while ((m = _getq(cl->cl_q)) != NULL) {
 821                 PKTCNTR_ADD(&cl->cl_stats.drop_cnt, m_pktlen(m));
 822                 m_freem(m);
 823                 cl->cl_hif->hif_packets--;
 824                 cl->cl_hif->hif_ifq->ifq_len--;
 825         }
 826         KKASSERT(qlen(cl->cl_q) == 0);
 827
 828         update_vf(cl, 0, 0);    /* remove cl from the actlist */
 829         set_passive(cl);
 830 }
 831
 832 static void
 833 set_active(struct hfsc_class *cl, int len)
 834 {
 835         if (cl->cl_rsc != NULL)
 836                 init_ed(cl, len);
 837         if (cl->cl_fsc != NULL)
 838                 init_vf(cl, len);
 839
 840         cl->cl_stats.period++;
 841 }
 842
 843 static void
 844 set_passive(struct hfsc_class *cl)
 845 {
 846         if (cl->cl_rsc != NULL)
 847                 ellist_remove(cl);
 848
 849         /*
 850          * actlist is now handled in update_vf() so that update_vf(cl, 0, 0)
 851          * needs to be called explicitly to remove a class from actlist
 852          */
 853 }
 854
 855 static void
 856 init_ed(struct hfsc_class *cl, int next_len)
 857 {
 858         uint64_t cur_time;
 859
 860         cur_time = read_machclk();
 861
 862         /* update the deadline curve */
 863         rtsc_min(&cl->cl_deadline, cl->cl_rsc, cur_time, cl->cl_cumul);
 864
 865         /*
 866          * update the eligible curve.
 867          * for concave, it is equal to the deadline curve.
 868          * for convex, it is a linear curve with slope m2.
 869          */
 870         cl->cl_eligible = cl->cl_deadline;
 871         if (cl->cl_rsc->sm1 <= cl->cl_rsc->sm2) {
 872                 cl->cl_eligible.dx = 0;
 873                 cl->cl_eligible.dy = 0;
 874         }
 875
 876         /* compute e and d */
 877         cl->cl_e = rtsc_y2x(&cl->cl_eligible, cl->cl_cumul);
 878         cl->cl_d = rtsc_y2x(&cl->cl_deadline, cl->cl_cumul + next_len);
 879
 880         ellist_insert(cl);
 881 }
 882
 883 static void
 884 update_ed(struct hfsc_class *cl, int next_len)
 885 {
 886         cl->cl_e = rtsc_y2x(&cl->cl_eligible, cl->cl_cumul);
 887         cl->cl_d = rtsc_y2x(&cl->cl_deadline, cl->cl_cumul + next_len);
 888
 889         ellist_update(cl);
 890 }
 891
 892 static void
 893 update_d(struct hfsc_class *cl, int next_len)
 894 {
 895         cl->cl_d = rtsc_y2x(&cl->cl_deadline, cl->cl_cumul + next_len);
 896 }
 897
 898 static void
 899 init_vf(struct hfsc_class *cl, int len)
 900 {
 901         struct hfsc_class *max_cl, *p;
 902         uint64_t vt, f, cur_time;
 903         int go_active;
 904
 905         cur_time = 0;
 906         go_active = 1;
 907         for ( ; cl->cl_parent != NULL; cl = cl->cl_parent) {
 908                 if (go_active && cl->cl_nactive++ == 0)
 909                         go_active = 1;
 910                 else
 911                         go_active = 0;
 912
 913                 if (go_active) {
 914                         max_cl = actlist_last(cl->cl_parent->cl_actc);
 915                         if (max_cl != NULL) {
 916                                 /*
 917                                  * set vt to the average of the min and max
 918                                  * classes.  if the parent's period didn't
 919                                  * change, don't decrease vt of the class.
 920                                  */
 921                                 vt = max_cl->cl_vt;
 922                                 if (cl->cl_parent->cl_cvtmin != 0)
 923                                         vt = (cl->cl_parent->cl_cvtmin + vt)/2;
 924
 925                                 if (cl->cl_parent->cl_vtperiod !=
 926                                     cl->cl_parentperiod || vt > cl->cl_vt)
 927                                         cl->cl_vt = vt;
 928                         } else {
 929                                 /*
 930                                  * first child for a new parent backlog period.
 931                                  * add parent's cvtmax to vtoff of children
 932                                  * to make a new vt (vtoff + vt) larger than
 933                                  * the vt in the last period for all children.
 934                                  */
 935                                 vt = cl->cl_parent->cl_cvtmax;
 936                                 for (p = cl->cl_parent->cl_children; p != NULL;
 937                                      p = p->cl_siblings)
 938                                         p->cl_vtoff += vt;
 939                                 cl->cl_vt = 0;
 940                                 cl->cl_parent->cl_cvtmax = 0;
 941                                 cl->cl_parent->cl_cvtmin = 0;
 942                         }
 943                         cl->cl_initvt = cl->cl_vt;
 944
 945                         /* update the virtual curve */
 946                         vt = cl->cl_vt + cl->cl_vtoff;
 947                         rtsc_min(&cl->cl_virtual, cl->cl_fsc, vt, cl->cl_total);
 948                         if (cl->cl_virtual.x == vt) {
 949                                 cl->cl_virtual.x -= cl->cl_vtoff;
 950                                 cl->cl_vtoff = 0;
 951                         }
 952                         cl->cl_vtadj = 0;
 953
 954                         cl->cl_vtperiod++;  /* increment vt period */
 955                         cl->cl_parentperiod = cl->cl_parent->cl_vtperiod;
 956                         if (cl->cl_parent->cl_nactive == 0)
 957                                 cl->cl_parentperiod++;
 958                         cl->cl_f = 0;
 959
 960                         actlist_insert(cl);
 961
 962                         if (cl->cl_usc != NULL) {
 963                                 /* class has upper limit curve */
 964                                 if (cur_time == 0)
 965                                         cur_time = read_machclk();
 966
 967                                 /* update the ulimit curve */
 968                                 rtsc_min(&cl->cl_ulimit, cl->cl_usc, cur_time,
 969                                     cl->cl_total);
 970                                 /* compute myf */
 971                                 cl->cl_myf = rtsc_y2x(&cl->cl_ulimit,
 972                                     cl->cl_total);
 973                                 cl->cl_myfadj = 0;
 974                         }
 975                 }
 976
 977                 if (cl->cl_myf > cl->cl_cfmin)
 978                         f = cl->cl_myf;
 979                 else
 980                         f = cl->cl_cfmin;
 981                 if (f != cl->cl_f) {
 982                         cl->cl_f = f;
 983                         update_cfmin(cl->cl_parent);
 984                 }
 985         }
 986 }
 987
 988 static void
 989 update_vf(struct hfsc_class *cl, int len, uint64_t cur_time)
 990 {
 991         uint64_t f, myf_bound, delta;
 992         int go_passive;
 993
 994         go_passive = qempty(cl->cl_q);
 995
 996         for (; cl->cl_parent != NULL; cl = cl->cl_parent) {
 997                 cl->cl_total += len;
 998
 999                 if (cl->cl_fsc == NULL || cl->cl_nactive == 0)
1000                         continue;
1001
1002                 if (go_passive && --cl->cl_nactive == 0)
1003                         go_passive = 1;
1004                 else
1005                         go_passive = 0;
1006
1007                 if (go_passive) {
1008                         /* no more active child, going passive */
1009
1010                         /* update cvtmax of the parent class */
1011                         if (cl->cl_vt > cl->cl_parent->cl_cvtmax)
1012                                 cl->cl_parent->cl_cvtmax = cl->cl_vt;
1013
1014                         /* remove this class from the vt list */
1015                         actlist_remove(cl);
1016
1017                         update_cfmin(cl->cl_parent);
1018
1019                         continue;
1020                 }
1021
1022                 /*
1023                  * update vt and f
1024                  */
1025                 cl->cl_vt = rtsc_y2x(&cl->cl_virtual, cl->cl_total)
1026                     - cl->cl_vtoff + cl->cl_vtadj;
1027
1028                 /*
1029                  * if vt of the class is smaller than cvtmin,
1030                  * the class was skipped in the past due to non-fit.
1031                  * if so, we need to adjust vtadj.
1032                  */
1033                 if (cl->cl_vt < cl->cl_parent->cl_cvtmin) {
1034                         cl->cl_vtadj += cl->cl_parent->cl_cvtmin - cl->cl_vt;
1035                         cl->cl_vt = cl->cl_parent->cl_cvtmin;
1036                 }
1037
1038                 /* update the vt list */
1039                 actlist_update(cl);
1040
1041                 if (cl->cl_usc != NULL) {
1042                         cl->cl_myf = cl->cl_myfadj
1043                             + rtsc_y2x(&cl->cl_ulimit, cl->cl_total);
1044
1045                         /*
1046                          * if myf lags behind by more than one clock tick
1047                          * from the current time, adjust myfadj to prevent
1048                          * a rate-limited class from going greedy.
1049                          * in a steady state under rate-limiting, myf
1050                          * fluctuates within one clock tick.
1051                          */
1052                         myf_bound = cur_time - machclk_per_tick;
1053                         if (cl->cl_myf < myf_bound) {
1054                                 delta = cur_time - cl->cl_myf;
1055                                 cl->cl_myfadj += delta;
1056                                 cl->cl_myf += delta;
1057                         }
1058                 }
1059
1060                 /* cl_f is max(cl_myf, cl_cfmin) */
1061                 if (cl->cl_myf > cl->cl_cfmin)
1062                         f = cl->cl_myf;
1063                 else
1064                         f = cl->cl_cfmin;
1065                 if (f != cl->cl_f) {
1066                         cl->cl_f = f;
1067                         update_cfmin(cl->cl_parent);
1068                 }
1069         }
1070 }
1071
1072 static void
1073 update_cfmin(struct hfsc_class *cl)
1074 {
1075         struct hfsc_class *p;
1076         uint64_t cfmin;
1077
1078         if (TAILQ_EMPTY(cl->cl_actc)) {
1079                 cl->cl_cfmin = 0;
1080                 return;
1081         }
1082         cfmin = HT_INFINITY;
1083         TAILQ_FOREACH(p, cl->cl_actc, cl_actlist) {
1084                 if (p->cl_f == 0) {
1085                         cl->cl_cfmin = 0;
1086                         return;
1087                 }
1088                 if (p->cl_f < cfmin)
1089                         cfmin = p->cl_f;
1090         }
1091         cl->cl_cfmin = cfmin;
1092 }
1093
1094 /*
1095  * TAILQ based ellist and actlist implementation
1096  * (ion wanted to make a calendar queue based implementation)
1097  */
1098 /*
1099  * eligible list holds backlogged classes being sorted by their eligible times.
1100  * there is one eligible list per interface.
1101  */
1102
1103 static ellist_t *
1104 ellist_alloc(void)
1105 {
1106         ellist_t *head;
1107
1108         head = malloc(sizeof(ellist_t *), M_ALTQ, M_WAITOK);
1109         TAILQ_INIT(head);
1110         return (head);
1111 }
1112
1113 static void
1114 ellist_destroy(ellist_t *head)
1115 {
1116         free(head, M_ALTQ);
1117 }
1118
1119 static void
1120 ellist_insert(struct hfsc_class *cl)
1121 {
1122         struct hfsc_if *hif = cl->cl_hif;
1123         struct hfsc_class *p;
1124
1125         /* check the last entry first */
1126         if ((p = TAILQ_LAST(hif->hif_eligible, _eligible)) == NULL ||
1127             p->cl_e <= cl->cl_e) {
1128                 TAILQ_INSERT_TAIL(hif->hif_eligible, cl, cl_ellist);
1129                 return;
1130         }
1131
1132         TAILQ_FOREACH(p, hif->hif_eligible, cl_ellist) {
1133                 if (cl->cl_e < p->cl_e) {
1134                         TAILQ_INSERT_BEFORE(p, cl, cl_ellist);
1135                         return;
1136                 }
1137         }
1138         KKASSERT(0); /* should not reach here */
1139 }
1140
1141 static void
1142 ellist_remove(struct hfsc_class *cl)
1143 {
1144         struct hfsc_if *hif = cl->cl_hif;
1145
1146         TAILQ_REMOVE(hif->hif_eligible, cl, cl_ellist);
1147 }
1148
1149 static void
1150 ellist_update(struct hfsc_class *cl)
1151 {
1152         struct hfsc_if *hif = cl->cl_hif;
1153         struct hfsc_class *p, *last;
1154
1155         /*
1156          * the eligible time of a class increases monotonically.
1157          * if the next entry has a larger eligible time, nothing to do.
1158          */
1159         p = TAILQ_NEXT(cl, cl_ellist);
1160         if (p == NULL || cl->cl_e <= p->cl_e)
1161                 return;
1162
1163         /* check the last entry */
1164         last = TAILQ_LAST(hif->hif_eligible, _eligible);
1165         KKASSERT(last != NULL);
1166         if (last->cl_e <= cl->cl_e) {
1167                 TAILQ_REMOVE(hif->hif_eligible, cl, cl_ellist);
1168                 TAILQ_INSERT_TAIL(hif->hif_eligible, cl, cl_ellist);
1169                 return;
1170         }
1171
1172         /*
1173          * the new position must be between the next entry
1174          * and the last entry
1175          */
1176         while ((p = TAILQ_NEXT(p, cl_ellist)) != NULL) {
1177                 if (cl->cl_e < p->cl_e) {
1178                         TAILQ_REMOVE(hif->hif_eligible, cl, cl_ellist);
1179                         TAILQ_INSERT_BEFORE(p, cl, cl_ellist);
1180                         return;
1181                 }
1182         }
1183         KKASSERT(0); /* should not reach here */
1184 }
1185
1186 /* find the class with the minimum deadline among the eligible classes */
1187 struct hfsc_class *
1188 ellist_get_mindl(ellist_t *head, uint64_t cur_time)
1189 {
1190         struct hfsc_class *p, *cl = NULL;
1191
1192         TAILQ_FOREACH(p, head, cl_ellist) {
1193                 if (p->cl_e > cur_time)
1194                         break;
1195                 if (cl == NULL || p->cl_d < cl->cl_d)
1196                         cl = p;
1197         }
1198         return (cl);
1199 }
1200
1201 /*
1202  * active children list holds backlogged child classes being sorted
1203  * by their virtual time.
1204  * each intermediate class has one active children list.
1205  */
1206 static actlist_t *
1207 actlist_alloc(void)
1208 {
1209         actlist_t *head;
1210
1211         head = malloc(sizeof(*head), M_ALTQ, M_WAITOK);
1212         TAILQ_INIT(head);
1213         return (head);
1214 }
1215
1216 static void
1217 actlist_destroy(actlist_t *head)
1218 {
1219         free(head, M_ALTQ);
1220 }
1221 static void
1222 actlist_insert(struct hfsc_class *cl)
1223 {
1224         struct hfsc_class *p;
1225
1226         /* check the last entry first */
1227         if ((p = TAILQ_LAST(cl->cl_parent->cl_actc, _active)) == NULL
1228             || p->cl_vt <= cl->cl_vt) {
1229                 TAILQ_INSERT_TAIL(cl->cl_parent->cl_actc, cl, cl_actlist);
1230                 return;
1231         }
1232
1233         TAILQ_FOREACH(p, cl->cl_parent->cl_actc, cl_actlist) {
1234                 if (cl->cl_vt < p->cl_vt) {
1235                         TAILQ_INSERT_BEFORE(p, cl, cl_actlist);
1236                         return;
1237                 }
1238         }
1239         KKASSERT(0); /* should not reach here */
1240 }
1241
1242 static void
1243 actlist_remove(struct hfsc_class *cl)
1244 {
1245         TAILQ_REMOVE(cl->cl_parent->cl_actc, cl, cl_actlist);
1246 }
1247
1248 static void
1249 actlist_update(struct hfsc_class *cl)
1250 {
1251         struct hfsc_class *p, *last;
1252
1253         /*
1254          * the virtual time of a class increases monotonically during its
1255          * backlogged period.
1256          * if the next entry has a larger virtual time, nothing to do.
1257          */
1258         p = TAILQ_NEXT(cl, cl_actlist);
1259         if (p == NULL || cl->cl_vt < p->cl_vt)
1260                 return;
1261
1262         /* check the last entry */
1263         last = TAILQ_LAST(cl->cl_parent->cl_actc, _active);
1264         KKASSERT(last != NULL);
1265         if (last->cl_vt <= cl->cl_vt) {
1266                 TAILQ_REMOVE(cl->cl_parent->cl_actc, cl, cl_actlist);
1267                 TAILQ_INSERT_TAIL(cl->cl_parent->cl_actc, cl, cl_actlist);
1268                 return;
1269         }
1270
1271         /*
1272          * the new position must be between the next entry
1273          * and the last entry
1274          */
1275         while ((p = TAILQ_NEXT(p, cl_actlist)) != NULL) {
1276                 if (cl->cl_vt < p->cl_vt) {
1277                         TAILQ_REMOVE(cl->cl_parent->cl_actc, cl, cl_actlist);
1278                         TAILQ_INSERT_BEFORE(p, cl, cl_actlist);
1279                         return;
1280                 }
1281         }
1282         KKASSERT(0); /* should not reach here */
1283 }
1284
1285 static struct hfsc_class *
1286 actlist_firstfit(struct hfsc_class *cl, uint64_t cur_time)
1287 {
1288         struct hfsc_class *p;
1289
1290         TAILQ_FOREACH(p, cl->cl_actc, cl_actlist) {
1291                 if (p->cl_f <= cur_time)
1292                         return (p);
1293         }
1294         return (NULL);
1295 }
1296
1297 /*
1298  * service curve support functions
1299  *
1300  *  external service curve parameters
1301  *      m: bits/sec
1302  *      d: msec
1303  *  internal service curve parameters
1304  *      sm: (bytes/tsc_interval) << SM_SHIFT
1305  *      ism: (tsc_count/byte) << ISM_SHIFT
1306  *      dx: tsc_count
1307  *
1308  * SM_SHIFT and ISM_SHIFT are scaled in order to keep effective digits.
1309  * we should be able to handle 100K-1Gbps linkspeed with 200Hz-1GHz CPU
1310  * speed.  SM_SHIFT and ISM_SHIFT are selected to have at least 3 effective
1311  * digits in decimal using the following table.
1312  *
1313  *  bits/sec    100Kbps     1Mbps     10Mbps     100Mbps    1Gbps
1314  *  ----------+-------------------------------------------------------
1315  *  bytes/nsec  12.5e-6    125e-6     1250e-6    12500e-6   125000e-6
1316  *  sm(500MHz)  25.0e-6    250e-6     2500e-6    25000e-6   250000e-6
1317  *  sm(200MHz)  62.5e-6    625e-6     6250e-6    62500e-6   625000e-6
1318  *
1319  *  nsec/byte   80000      8000       800        80         8
1320  *  ism(500MHz) 40000      4000       400        40         4
1321  *  ism(200MHz) 16000      1600       160        16         1.6
1322  */
1323 #define SM_SHIFT        24
1324 #define ISM_SHIFT       10
1325
1326 #define SM_MASK         ((1LL << SM_SHIFT) - 1)
1327 #define ISM_MASK        ((1LL << ISM_SHIFT) - 1)
1328
1329 static __inline uint64_t
1330 seg_x2y(uint64_t x, uint64_t sm)
1331 {
1332         uint64_t y;
1333
1334         /*
1335          * compute
1336          *      y = x * sm >> SM_SHIFT
1337          * but divide it for the upper and lower bits to avoid overflow
1338          */
1339         y = (x >> SM_SHIFT) * sm + (((x & SM_MASK) * sm) >> SM_SHIFT);
1340         return (y);
1341 }
1342
1343 static __inline uint64_t
1344 seg_y2x(uint64_t y, uint64_t ism)
1345 {
1346         uint64_t x;
1347
1348         if (y == 0)
1349                 x = 0;
1350         else if (ism == HT_INFINITY)
1351                 x = HT_INFINITY;
1352         else
1353                 x = (y >> ISM_SHIFT) * ism + (((y & ISM_MASK) * ism) >> ISM_SHIFT);
1354
1355         return (x);
1356 }
1357
1358 static __inline uint64_t
1359 m2sm(u_int m)
1360 {
1361         uint64_t sm;
1362
1363         sm = ((uint64_t)m << SM_SHIFT) / 8 / machclk_freq;
1364         return (sm);
1365 }
1366
1367 static __inline uint64_t
1368 m2ism(u_int m)
1369 {
1370         uint64_t ism;
1371
1372         if (m == 0)
1373                 ism = HT_INFINITY;
1374         else
1375                 ism = ((uint64_t)machclk_freq << ISM_SHIFT) * 8 / m;
1376         return (ism);
1377 }
1378
1379 static __inline uint64_t
1380 d2dx(u_int d)
1381 {
1382         uint64_t dx;
1383
1384         dx = ((uint64_t)d * machclk_freq) / 1000;
1385         return (dx);
1386 }
1387
1388 static u_int
1389 sm2m(uint64_t sm)
1390 {
1391         uint64_t m;
1392
1393         m = (sm * 8 * machclk_freq) >> SM_SHIFT;
1394         return ((u_int)m);
1395 }
1396
1397 static u_int
1398 dx2d(uint64_t dx)
1399 {
1400         uint64_t d;
1401
1402         d = dx * 1000 / machclk_freq;
1403         return ((u_int)d);
1404 }
1405
1406 static void
1407 sc2isc(struct service_curve *sc, struct internal_sc *isc)
1408 {
1409         isc->sm1 = m2sm(sc->m1);
1410         isc->ism1 = m2ism(sc->m1);
1411         isc->dx = d2dx(sc->d);
1412         isc->dy = seg_x2y(isc->dx, isc->sm1);
1413         isc->sm2 = m2sm(sc->m2);
1414         isc->ism2 = m2ism(sc->m2);
1415 }
1416
1417 /*
1418  * initialize the runtime service curve with the given internal
1419  * service curve starting at (x, y).
1420  */
1421 static void
1422 rtsc_init(struct runtime_sc *rtsc, struct internal_sc *isc, uint64_t x, uint64_t y)
1423 {
1424         rtsc->x = x;
1425         rtsc->y = y;
1426         rtsc->sm1 = isc->sm1;
1427         rtsc->ism1 = isc->ism1;
1428         rtsc->dx = isc->dx;
1429         rtsc->dy = isc->dy;
1430         rtsc->sm2 = isc->sm2;
1431         rtsc->ism2 = isc->ism2;
1432 }
1433
1434 /*
1435  * calculate the y-projection of the runtime service curve by the
1436  * given x-projection value
1437  */
1438 static uint64_t
1439 rtsc_y2x(struct runtime_sc *rtsc, uint64_t y)
1440 {
1441         uint64_t x;
1442
1443         if (y < rtsc->y) {
1444                 x = rtsc->x;
1445         } else if (y <= rtsc->y + rtsc->dy) {
1446                 /* x belongs to the 1st segment */
1447                 if (rtsc->dy == 0)
1448                         x = rtsc->x + rtsc->dx;
1449                 else
1450                         x = rtsc->x + seg_y2x(y - rtsc->y, rtsc->ism1);
1451         } else {
1452                 /* x belongs to the 2nd segment */
1453                 x = rtsc->x + rtsc->dx
1454                     + seg_y2x(y - rtsc->y - rtsc->dy, rtsc->ism2);
1455         }
1456         return (x);
1457 }
1458
1459 static uint64_t
1460 rtsc_x2y(struct runtime_sc *rtsc, uint64_t x)
1461 {
1462         uint64_t y;
1463
1464         if (x <= rtsc->x) {
1465                 y = rtsc->y;
1466         } else if (x <= rtsc->x + rtsc->dx) {
1467                 /* y belongs to the 1st segment */
1468                 y = rtsc->y + seg_x2y(x - rtsc->x, rtsc->sm1);
1469         } else
1470                 /* y belongs to the 2nd segment */
1471                 y = rtsc->y + rtsc->dy
1472                     + seg_x2y(x - rtsc->x - rtsc->dx, rtsc->sm2);
1473         return (y);
1474 }
1475
1476 /*
1477  * update the runtime service curve by taking the minimum of the current
1478  * runtime service curve and the service curve starting at (x, y).
1479  */
1480 static void
1481 rtsc_min(struct runtime_sc *rtsc, struct internal_sc *isc, uint64_t x, uint64_t y)
1482 {
1483         uint64_t y1, y2, dx, dy;
1484
1485         if (isc->sm1 <= isc->sm2) {
1486                 /* service curve is convex */
1487                 y1 = rtsc_x2y(rtsc, x);
1488                 if (y1 < y)
1489                         /* the current rtsc is smaller */
1490                         return;
1491                 rtsc->x = x;
1492                 rtsc->y = y;
1493                 return;
1494         }
1495
1496         /*
1497          * service curve is concave
1498          * compute the two y values of the current rtsc
1499          *      y1: at x
1500          *      y2: at (x + dx)
1501          */
1502         y1 = rtsc_x2y(rtsc, x);
1503         if (y1 <= y) {
1504                 /* rtsc is below isc, no change to rtsc */
1505                 return;
1506         }
1507
1508         y2 = rtsc_x2y(rtsc, x + isc->dx);
1509         if (y2 >= y + isc->dy) {
1510                 /* rtsc is above isc, replace rtsc by isc */
1511                 rtsc->x = x;
1512                 rtsc->y = y;
1513                 rtsc->dx = isc->dx;
1514                 rtsc->dy = isc->dy;
1515                 return;
1516         }
1517
1518         /*
1519          * the two curves intersect
1520          * compute the offsets (dx, dy) using the reverse
1521          * function of seg_x2y()
1522          *      seg_x2y(dx, sm1) == seg_x2y(dx, sm2) + (y1 - y)
1523          */
1524         dx = ((y1 - y) << SM_SHIFT) / (isc->sm1 - isc->sm2);
1525         /*
1526          * check if (x, y1) belongs to the 1st segment of rtsc.
1527          * if so, add the offset.
1528          */
1529         if (rtsc->x + rtsc->dx > x)
1530                 dx += rtsc->x + rtsc->dx - x;
1531         dy = seg_x2y(dx, isc->sm1);
1532
1533         rtsc->x = x;
1534         rtsc->y = y;
1535         rtsc->dx = dx;
1536         rtsc->dy = dy;
1537 }
1538
1539 static void
1540 get_class_stats(struct hfsc_classstats *sp, struct hfsc_class *cl)
1541 {
1542         sp->class_id = cl->cl_id;
1543         sp->class_handle = cl->cl_handle;
1544
1545         if (cl->cl_rsc != NULL) {
1546                 sp->rsc.m1 = sm2m(cl->cl_rsc->sm1);
1547                 sp->rsc.d = dx2d(cl->cl_rsc->dx);
1548                 sp->rsc.m2 = sm2m(cl->cl_rsc->sm2);
1549         } else {
1550                 sp->rsc.m1 = 0;
1551                 sp->rsc.d = 0;
1552                 sp->rsc.m2 = 0;
1553         }
1554         if (cl->cl_fsc != NULL) {
1555                 sp->fsc.m1 = sm2m(cl->cl_fsc->sm1);
1556                 sp->fsc.d = dx2d(cl->cl_fsc->dx);
1557                 sp->fsc.m2 = sm2m(cl->cl_fsc->sm2);
1558         } else {
1559                 sp->fsc.m1 = 0;
1560                 sp->fsc.d = 0;
1561                 sp->fsc.m2 = 0;
1562         }
1563         if (cl->cl_usc != NULL) {
1564                 sp->usc.m1 = sm2m(cl->cl_usc->sm1);
1565                 sp->usc.d = dx2d(cl->cl_usc->dx);
1566                 sp->usc.m2 = sm2m(cl->cl_usc->sm2);
1567         } else {
1568                 sp->usc.m1 = 0;
1569                 sp->usc.d = 0;
1570                 sp->usc.m2 = 0;
1571         }
1572
1573         sp->total = cl->cl_total;
1574         sp->cumul = cl->cl_cumul;
1575
1576         sp->d = cl->cl_d;
1577         sp->e = cl->cl_e;
1578         sp->vt = cl->cl_vt;
1579         sp->f = cl->cl_f;
1580
1581         sp->initvt = cl->cl_initvt;
1582         sp->vtperiod = cl->cl_vtperiod;
1583         sp->parentperiod = cl->cl_parentperiod;
1584         sp->nactive = cl->cl_nactive;
1585         sp->vtoff = cl->cl_vtoff;
1586         sp->cvtmax = cl->cl_cvtmax;
1587         sp->myf = cl->cl_myf;
1588         sp->cfmin = cl->cl_cfmin;
1589         sp->cvtmin = cl->cl_cvtmin;
1590         sp->myfadj = cl->cl_myfadj;
1591         sp->vtadj = cl->cl_vtadj;
1592
1593         sp->cur_time = read_machclk();
1594         sp->machclk_freq = machclk_freq;
1595
1596         sp->qlength = qlen(cl->cl_q);
1597         sp->qlimit = qlimit(cl->cl_q);
1598         sp->xmit_cnt = cl->cl_stats.xmit_cnt;
1599         sp->drop_cnt = cl->cl_stats.drop_cnt;
1600         sp->period = cl->cl_stats.period;
1601
1602         sp->qtype = qtype(cl->cl_q);
1603 #ifdef ALTQ_RED
1604         if (q_is_red(cl->cl_q))
1605                 red_getstats(cl->cl_red, &sp->red[0]);
1606 #endif
1607 #ifdef ALTQ_RIO
1608         if (q_is_rio(cl->cl_q))
1609                 rio_getstats((rio_t *)cl->cl_red, &sp->red[0]);
1610 #endif
1611 }
1612
1613 /* convert a class handle to the corresponding class pointer */
1614 static struct hfsc_class *
1615 clh_to_clp(struct hfsc_if *hif, uint32_t chandle)
1616 {
1617         int i;
1618         struct hfsc_class *cl;
1619
1620         if (chandle == 0)
1621                 return (NULL);
1622         /*
1623          * first, try optimistically the slot matching the lower bits of
1624          * the handle.  if it fails, do the linear table search.
1625          */
1626         i = chandle % HFSC_MAX_CLASSES;
1627         if ((cl = hif->hif_class_tbl[i]) != NULL && cl->cl_handle == chandle)
1628                 return (cl);
1629         for (i = 0; i < HFSC_MAX_CLASSES; i++)
1630                 if ((cl = hif->hif_class_tbl[i]) != NULL &&
1631                     cl->cl_handle == chandle)
1632                         return (cl);
1633         return (NULL);
1634 }
1635
1636 #endif /* ALTQ_HFSC */