xref: /linux/net/ipv4/tcp_cdg.c (revision 756ee1729b2feb3a45767da29e338f70f2086ba3)
12b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen /*
22b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen  * CAIA Delay-Gradient (CDG) congestion control
32b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen  *
42b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen  * This implementation is based on the paper:
52b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen  *   D.A. Hayes and G. Armitage. "Revisiting TCP congestion control using
62b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen  *   delay gradients." In IFIP Networking, pages 328-341. Springer, 2011.
72b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen  *
82b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen  * Scavenger traffic (Less-than-Best-Effort) should disable coexistence
92b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen  * heuristics using parameters use_shadow=0 and use_ineff=0.
102b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen  *
112b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen  * Parameters window, backoff_beta, and backoff_factor are crucial for
122b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen  * throughput and delay. Future work is needed to determine better defaults,
132b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen  * and to provide guidelines for use in different environments/contexts.
142b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen  *
152b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen  * Except for window, knobs are configured via /sys/module/tcp_cdg/parameters/.
162b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen  * Parameter window is only configurable when loading tcp_cdg as a module.
172b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen  *
182b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen  * Notable differences from paper/FreeBSD:
192b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen  *   o Using Hybrid Slow start and Proportional Rate Reduction.
202b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen  *   o Add toggle for shadow window mechanism. Suggested by David Hayes.
212b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen  *   o Add toggle for non-congestion loss tolerance.
222b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen  *   o Scaling parameter G is changed to a backoff factor;
232b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen  *     conversion is given by: backoff_factor = 1000/(G * window).
242b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen  *   o Limit shadow window to 2 * cwnd, or to cwnd when application limited.
252b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen  *   o More accurate e^-x.
262b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen  */
272b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen #include <linux/kernel.h>
282b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen #include <linux/random.h>
292b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen #include <linux/module.h>
302b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen #include <net/tcp.h>
312b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 
322b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen #define HYSTART_ACK_TRAIN	1
332b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen #define HYSTART_DELAY		2
342b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 
352b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen static int window __read_mostly = 8;
362b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen static unsigned int backoff_beta __read_mostly = 0.7071 * 1024; /* sqrt 0.5 */
372b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen static unsigned int backoff_factor __read_mostly = 42;
382b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen static unsigned int hystart_detect __read_mostly = 3;
392b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen static unsigned int use_ineff __read_mostly = 5;
402b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen static bool use_shadow __read_mostly = true;
412b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen static bool use_tolerance __read_mostly;
422b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 
432b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen module_param(window, int, 0444);
442b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen MODULE_PARM_DESC(window, "gradient window size (power of two <= 256)");
452b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen module_param(backoff_beta, uint, 0644);
462b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen MODULE_PARM_DESC(backoff_beta, "backoff beta (0-1024)");
472b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen module_param(backoff_factor, uint, 0644);
482b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen MODULE_PARM_DESC(backoff_factor, "backoff probability scale factor");
492b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen module_param(hystart_detect, uint, 0644);
502b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen MODULE_PARM_DESC(hystart_detect, "use Hybrid Slow start "
512b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 		 "(0: disabled, 1: ACK train, 2: delay threshold, 3: both)");
522b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen module_param(use_ineff, uint, 0644);
532b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen MODULE_PARM_DESC(use_ineff, "use ineffectual backoff detection (threshold)");
542b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen module_param(use_shadow, bool, 0644);
552b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen MODULE_PARM_DESC(use_shadow, "use shadow window heuristic");
562b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen module_param(use_tolerance, bool, 0644);
572b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen MODULE_PARM_DESC(use_tolerance, "use loss tolerance heuristic");
582b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 
592b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen struct minmax {
602b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	union {
612b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 		struct {
622b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 			s32 min;
632b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 			s32 max;
642b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 		};
652b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 		u64 v64;
662b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	};
672b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen };
682b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 
692b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen enum cdg_state {
702b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	CDG_UNKNOWN = 0,
712b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	CDG_NONFULL = 1,
722b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	CDG_FULL    = 2,
732b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	CDG_BACKOFF = 3,
742b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen };
752b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 
762b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen struct cdg {
772b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	struct minmax rtt;
782b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	struct minmax rtt_prev;
792b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	struct minmax *gradients;
802b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	struct minmax gsum;
812b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	bool gfilled;
822b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	u8  tail;
832b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	u8  state;
842b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	u8  delack;
852b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	u32 rtt_seq;
862b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	u32 undo_cwnd;
872b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	u32 shadow_wnd;
882b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	u16 backoff_cnt;
892b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	u16 sample_cnt;
902b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	s32 delay_min;
912b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	u32 last_ack;
922b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	u32 round_start;
932b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen };
942b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 
952b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen /**
962b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen  * nexp_u32 - negative base-e exponential
972b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen  * @ux: x in units of micro
982b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen  *
992b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen  * Returns exp(ux * -1e-6) * U32_MAX.
1002b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen  */
1012b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen static u32 __pure nexp_u32(u32 ux)
1022b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen {
1032b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	static const u16 v[] = {
1042b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 		/* exp(-x)*65536-1 for x = 0, 0.000256, 0.000512, ... */
1052b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 		65535,
1062b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 		65518, 65501, 65468, 65401, 65267, 65001, 64470, 63422,
1072b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 		61378, 57484, 50423, 38795, 22965, 8047,  987,   14,
1082b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	};
1092b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	u32 msb = ux >> 8;
1102b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	u32 res;
1112b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	int i;
1122b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 
1132b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	/* Cut off when ux >= 2^24 (actual result is <= 222/U32_MAX). */
1142b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	if (msb > U16_MAX)
1152b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 		return 0;
1162b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 
1172b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	/* Scale first eight bits linearly: */
1182b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	res = U32_MAX - (ux & 0xff) * (U32_MAX / 1000000);
1192b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 
1202b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	/* Obtain e^(x + y + ...) by computing e^x * e^y * ...: */
1212b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	for (i = 1; msb; i++, msb >>= 1) {
1222b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 		u32 y = v[i & -(msb & 1)] + U32_C(1);
1232b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 
1242b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 		res = ((u64)res * y) >> 16;
1252b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	}
1262b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 
1272b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	return res;
1282b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen }
1292b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 
1302b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen /* Based on the HyStart algorithm (by Ha et al.) that is implemented in
1312b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen  * tcp_cubic. Differences/experimental changes:
1322b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen  *   o Using Hayes' delayed ACK filter.
1332b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen  *   o Using a usec clock for the ACK train.
1342b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen  *   o Reset ACK train when application limited.
1352b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen  *   o Invoked at any cwnd (i.e. also when cwnd < 16).
1362b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen  *   o Invoked only when cwnd < ssthresh (i.e. not when cwnd == ssthresh).
1372b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen  */
1382b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen static void tcp_cdg_hystart_update(struct sock *sk)
1392b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen {
1402b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	struct cdg *ca = inet_csk_ca(sk);
1412b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	struct tcp_sock *tp = tcp_sk(sk);
1422b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 
1432b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	ca->delay_min = min_not_zero(ca->delay_min, ca->rtt.min);
1442b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	if (ca->delay_min == 0)
1452b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 		return;
1462b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 
1472b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	if (hystart_detect & HYSTART_ACK_TRAIN) {
148758f0d4bSKenneth Klette Jonassen 		u32 now_us = div_u64(local_clock(), NSEC_PER_USEC);
1492b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 
1502b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 		if (ca->last_ack == 0 || !tcp_is_cwnd_limited(sk)) {
1512b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 			ca->last_ack = now_us;
1522b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 			ca->round_start = now_us;
1532b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 		} else if (before(now_us, ca->last_ack + 3000)) {
1542b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 			u32 base_owd = max(ca->delay_min / 2U, 125U);
1552b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 
1562b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 			ca->last_ack = now_us;
1572b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 			if (after(now_us, ca->round_start + base_owd)) {
158c10d9310SEric Dumazet 				NET_INC_STATS(sock_net(sk),
1592b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 					      LINUX_MIB_TCPHYSTARTTRAINDETECT);
160c10d9310SEric Dumazet 				NET_ADD_STATS(sock_net(sk),
1612b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 					      LINUX_MIB_TCPHYSTARTTRAINCWND,
1622b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 					      tp->snd_cwnd);
1632b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 				tp->snd_ssthresh = tp->snd_cwnd;
1642b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 				return;
1652b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 			}
1662b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 		}
1672b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	}
1682b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 
1692b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	if (hystart_detect & HYSTART_DELAY) {
1702b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 		if (ca->sample_cnt < 8) {
1712b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 			ca->sample_cnt++;
1722b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 		} else {
1732b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 			s32 thresh = max(ca->delay_min + ca->delay_min / 8U,
1742b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 					 125U);
1752b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 
1762b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 			if (ca->rtt.min > thresh) {
177c10d9310SEric Dumazet 				NET_INC_STATS(sock_net(sk),
1782b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 					      LINUX_MIB_TCPHYSTARTDELAYDETECT);
179c10d9310SEric Dumazet 				NET_ADD_STATS(sock_net(sk),
1802b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 					      LINUX_MIB_TCPHYSTARTDELAYCWND,
1812b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 					      tp->snd_cwnd);
1822b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 				tp->snd_ssthresh = tp->snd_cwnd;
1832b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 			}
1842b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 		}
1852b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	}
1862b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen }
1872b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 
1882b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen static s32 tcp_cdg_grad(struct cdg *ca)
1892b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen {
1902b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	s32 gmin = ca->rtt.min - ca->rtt_prev.min;
1912b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	s32 gmax = ca->rtt.max - ca->rtt_prev.max;
1922b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	s32 grad;
1932b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 
1942b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	if (ca->gradients) {
1952b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 		ca->gsum.min += gmin - ca->gradients[ca->tail].min;
1962b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 		ca->gsum.max += gmax - ca->gradients[ca->tail].max;
1972b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 		ca->gradients[ca->tail].min = gmin;
1982b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 		ca->gradients[ca->tail].max = gmax;
1992b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 		ca->tail = (ca->tail + 1) & (window - 1);
2002b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 		gmin = ca->gsum.min;
2012b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 		gmax = ca->gsum.max;
2022b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	}
2032b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 
2042b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	/* We keep sums to ignore gradients during cwnd reductions;
2052b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	 * the paper's smoothed gradients otherwise simplify to:
2062b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	 * (rtt_latest - rtt_oldest) / window.
2072b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	 *
2082b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	 * We also drop division by window here.
2092b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	 */
2102b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	grad = gmin > 0 ? gmin : gmax;
2112b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 
2122b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	/* Extrapolate missing values in gradient window: */
2132b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	if (!ca->gfilled) {
2142b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 		if (!ca->gradients && window > 1)
2152b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 			grad *= window; /* Memory allocation failed. */
2162b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 		else if (ca->tail == 0)
2172b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 			ca->gfilled = true;
2182b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 		else
2192b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 			grad = (grad * window) / (int)ca->tail;
2202b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	}
2212b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 
2222b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	/* Backoff was effectual: */
2232b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	if (gmin <= -32 || gmax <= -32)
2242b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 		ca->backoff_cnt = 0;
2252b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 
2262b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	if (use_tolerance) {
2272b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 		/* Reduce small variations to zero: */
2282b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 		gmin = DIV_ROUND_CLOSEST(gmin, 64);
2292b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 		gmax = DIV_ROUND_CLOSEST(gmax, 64);
2302b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 
2312b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 		if (gmin > 0 && gmax <= 0)
2322b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 			ca->state = CDG_FULL;
2332b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 		else if ((gmin > 0 && gmax > 0) || gmax < 0)
2342b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 			ca->state = CDG_NONFULL;
2352b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	}
2362b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	return grad;
2372b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen }
2382b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 
2392b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen static bool tcp_cdg_backoff(struct sock *sk, u32 grad)
2402b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen {
2412b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	struct cdg *ca = inet_csk_ca(sk);
2422b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	struct tcp_sock *tp = tcp_sk(sk);
2432b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 
2442b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	if (prandom_u32() <= nexp_u32(grad * backoff_factor))
2452b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 		return false;
2462b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 
2472b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	if (use_ineff) {
2482b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 		ca->backoff_cnt++;
2492b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 		if (ca->backoff_cnt > use_ineff)
2502b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 			return false;
2512b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	}
2522b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 
2532b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	ca->shadow_wnd = max(ca->shadow_wnd, tp->snd_cwnd);
2542b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	ca->state = CDG_BACKOFF;
2552b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	tcp_enter_cwr(sk);
2562b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	return true;
2572b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen }
2582b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 
2592b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen /* Not called in CWR or Recovery state. */
2602b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen static void tcp_cdg_cong_avoid(struct sock *sk, u32 ack, u32 acked)
2612b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen {
2622b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	struct cdg *ca = inet_csk_ca(sk);
2632b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	struct tcp_sock *tp = tcp_sk(sk);
2642b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	u32 prior_snd_cwnd;
2652b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	u32 incr;
2662b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 
26776174004SYuchung Cheng 	if (tcp_in_slow_start(tp) && hystart_detect)
2682b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 		tcp_cdg_hystart_update(sk);
2692b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 
2702b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	if (after(ack, ca->rtt_seq) && ca->rtt.v64) {
2712b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 		s32 grad = 0;
2722b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 
2732b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 		if (ca->rtt_prev.v64)
2742b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 			grad = tcp_cdg_grad(ca);
2752b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 		ca->rtt_seq = tp->snd_nxt;
2762b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 		ca->rtt_prev = ca->rtt;
2772b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 		ca->rtt.v64 = 0;
2782b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 		ca->last_ack = 0;
2792b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 		ca->sample_cnt = 0;
2802b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 
2812b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 		if (grad > 0 && tcp_cdg_backoff(sk, grad))
2822b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 			return;
2832b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	}
2842b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 
2852b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	if (!tcp_is_cwnd_limited(sk)) {
2862b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 		ca->shadow_wnd = min(ca->shadow_wnd, tp->snd_cwnd);
2872b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 		return;
2882b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	}
2892b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 
2902b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	prior_snd_cwnd = tp->snd_cwnd;
2912b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	tcp_reno_cong_avoid(sk, ack, acked);
2922b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 
2932b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	incr = tp->snd_cwnd - prior_snd_cwnd;
2942b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	ca->shadow_wnd = max(ca->shadow_wnd, ca->shadow_wnd + incr);
2952b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen }
2962b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 
297*756ee172SLawrence Brakmo static void tcp_cdg_acked(struct sock *sk, const struct ack_sample *sample)
2982b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen {
2992b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	struct cdg *ca = inet_csk_ca(sk);
3002b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	struct tcp_sock *tp = tcp_sk(sk);
3012b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 
302*756ee172SLawrence Brakmo 	if (sample->rtt_us <= 0)
3032b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 		return;
3042b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 
3052b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	/* A heuristic for filtering delayed ACKs, adapted from:
3062b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	 * D.A. Hayes. "Timing enhancements to the FreeBSD kernel to support
3072b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	 * delay and rate based TCP mechanisms." TR 100219A. CAIA, 2010.
3082b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	 */
3092b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	if (tp->sacked_out == 0) {
310*756ee172SLawrence Brakmo 		if (sample->pkts_acked == 1 && ca->delack) {
3112b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 			/* A delayed ACK is only used for the minimum if it is
3122b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 			 * provenly lower than an existing non-zero minimum.
3132b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 			 */
314*756ee172SLawrence Brakmo 			ca->rtt.min = min(ca->rtt.min, sample->rtt_us);
3152b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 			ca->delack--;
3162b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 			return;
317*756ee172SLawrence Brakmo 		} else if (sample->pkts_acked > 1 && ca->delack < 5) {
3182b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 			ca->delack++;
3192b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 		}
3202b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	}
3212b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 
322*756ee172SLawrence Brakmo 	ca->rtt.min = min_not_zero(ca->rtt.min, sample->rtt_us);
323*756ee172SLawrence Brakmo 	ca->rtt.max = max(ca->rtt.max, sample->rtt_us);
3242b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen }
3252b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 
3262b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen static u32 tcp_cdg_ssthresh(struct sock *sk)
3272b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen {
3282b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	struct cdg *ca = inet_csk_ca(sk);
3292b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	struct tcp_sock *tp = tcp_sk(sk);
3302b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 
3312b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	ca->undo_cwnd = tp->snd_cwnd;
3322b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 
3332b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	if (ca->state == CDG_BACKOFF)
3342b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 		return max(2U, (tp->snd_cwnd * min(1024U, backoff_beta)) >> 10);
3352b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 
3362b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	if (ca->state == CDG_NONFULL && use_tolerance)
3372b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 		return tp->snd_cwnd;
3382b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 
3392b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	ca->shadow_wnd = min(ca->shadow_wnd >> 1, tp->snd_cwnd);
3402b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	if (use_shadow)
3412b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 		return max3(2U, ca->shadow_wnd, tp->snd_cwnd >> 1);
3422b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	return max(2U, tp->snd_cwnd >> 1);
3432b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen }
3442b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 
3452b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen static u32 tcp_cdg_undo_cwnd(struct sock *sk)
3462b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen {
3472b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	struct cdg *ca = inet_csk_ca(sk);
3482b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 
3492b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	return max(tcp_sk(sk)->snd_cwnd, ca->undo_cwnd);
3502b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen }
3512b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 
3522b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen static void tcp_cdg_cwnd_event(struct sock *sk, const enum tcp_ca_event ev)
3532b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen {
3542b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	struct cdg *ca = inet_csk_ca(sk);
3552b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	struct tcp_sock *tp = tcp_sk(sk);
3562b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	struct minmax *gradients;
3572b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 
3582b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	switch (ev) {
3592b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	case CA_EVENT_CWND_RESTART:
3602b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 		gradients = ca->gradients;
3612b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 		if (gradients)
3622b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 			memset(gradients, 0, window * sizeof(gradients[0]));
3632b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 		memset(ca, 0, sizeof(*ca));
3642b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 
3652b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 		ca->gradients = gradients;
3662b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 		ca->rtt_seq = tp->snd_nxt;
3672b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 		ca->shadow_wnd = tp->snd_cwnd;
3682b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 		break;
3692b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	case CA_EVENT_COMPLETE_CWR:
3702b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 		ca->state = CDG_UNKNOWN;
3712b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 		ca->rtt_seq = tp->snd_nxt;
3722b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 		ca->rtt_prev = ca->rtt;
3732b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 		ca->rtt.v64 = 0;
3742b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 		break;
3752b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	default:
3762b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 		break;
3772b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	}
3782b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen }
3792b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 
3802b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen static void tcp_cdg_init(struct sock *sk)
3812b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen {
3822b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	struct cdg *ca = inet_csk_ca(sk);
3832b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	struct tcp_sock *tp = tcp_sk(sk);
3842b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 
3852b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	/* We silently fall back to window = 1 if allocation fails. */
3862b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	if (window > 1)
3872b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 		ca->gradients = kcalloc(window, sizeof(ca->gradients[0]),
3882b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 					GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN);
3892b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	ca->rtt_seq = tp->snd_nxt;
3902b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	ca->shadow_wnd = tp->snd_cwnd;
3912b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen }
3922b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 
3932b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen static void tcp_cdg_release(struct sock *sk)
3942b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen {
3952b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	struct cdg *ca = inet_csk_ca(sk);
3962b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 
3972b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	kfree(ca->gradients);
3982b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen }
3992b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 
4002b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen struct tcp_congestion_ops tcp_cdg __read_mostly = {
4012b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	.cong_avoid = tcp_cdg_cong_avoid,
4022b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	.cwnd_event = tcp_cdg_cwnd_event,
4032b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	.pkts_acked = tcp_cdg_acked,
4042b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	.undo_cwnd = tcp_cdg_undo_cwnd,
4052b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	.ssthresh = tcp_cdg_ssthresh,
4062b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	.release = tcp_cdg_release,
4072b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	.init = tcp_cdg_init,
4082b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	.owner = THIS_MODULE,
4092b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	.name = "cdg",
4102b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen };
4112b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 
4122b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen static int __init tcp_cdg_register(void)
4132b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen {
4142b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	if (backoff_beta > 1024 || window < 1 || window > 256)
4152b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 		return -ERANGE;
4162b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	if (!is_power_of_2(window))
4172b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 		return -EINVAL;
4182b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 
4192b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	BUILD_BUG_ON(sizeof(struct cdg) > ICSK_CA_PRIV_SIZE);
4202b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	tcp_register_congestion_control(&tcp_cdg);
4212b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	return 0;
4222b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen }
4232b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 
4242b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen static void __exit tcp_cdg_unregister(void)
4252b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen {
4262b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 	tcp_unregister_congestion_control(&tcp_cdg);
4272b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen }
4282b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen 
4292b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen module_init(tcp_cdg_register);
4302b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen module_exit(tcp_cdg_unregister);
4312b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen MODULE_AUTHOR("Kenneth Klette Jonassen");
4322b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen MODULE_LICENSE("GPL");
4332b0a8c9eSKenneth Klette Jonassen MODULE_DESCRIPTION("TCP CDG");
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