1f2b641a11ca2ee72344f351e71b2b46f7f838c4
[sliver-openvswitch.git] / lib / bond.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2008, 2009, 2010, 2011 Nicira Networks.
3  *
4  * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
5  * you may not use this file except in compliance with the License.
6  * You may obtain a copy of the License at:
7  *
8  *     http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
9  *
10  * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
11  * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
12  * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
13  * See the License for the specific language governing permissions and
14  * limitations under the License.
15  */
16
17 #include <config.h>
18
19 #include "bond.h"
20
21 #include <limits.h>
22 #include <stdint.h>
23 #include <stdlib.h>
24
25 #include "coverage.h"
26 #include "dynamic-string.h"
27 #include "flow.h"
28 #include "hmap.h"
29 #include "list.h"
30 #include "netdev.h"
31 #include "odp-util.h"
32 #include "ofpbuf.h"
33 #include "packets.h"
34 #include "poll-loop.h"
35 #include "tag.h"
36 #include "timeval.h"
37 #include "unixctl.h"
38 #include "vlog.h"
39
40 VLOG_DEFINE_THIS_MODULE(bond);
41
42 /* Bit-mask for hashing a flow down to a bucket.
43  * There are (BOND_MASK + 1) buckets. */
44 #define BOND_MASK 0xff
45
46 /* A hash bucket for mapping a flow to a slave.
47  * "struct bond" has an array of (BOND_MASK + 1) of these. */
48 struct bond_entry {
49     struct bond_slave *slave;   /* Assigned slave, NULL if unassigned. */
50     uint64_t tx_bytes;          /* Count of bytes recently transmitted. */
51     tag_type tag;               /* Tag for entry<->slave association. */
52     struct list list_node;      /* In bond_slave's 'entries' list. */
53 };
54
55 /* A bond slave, that is, one of the links comprising a bond. */
56 struct bond_slave {
57     struct hmap_node hmap_node; /* In struct bond's slaves hmap. */
58     struct bond *bond;          /* The bond that contains this slave. */
59     void *aux;                  /* Client-provided handle for this slave. */
60
61     struct netdev *netdev;      /* Network device, owned by the client. */
62     unsigned int change_seq;    /* Tracks changes in 'netdev'. */
63     char *name;                 /* Name (a copy of netdev_get_name(netdev)). */
64
65     /* Link status. */
66     long long delay_expires;    /* Time after which 'enabled' may change. */
67     bool enabled;               /* May be chosen for flows? */
68     bool may_enable;            /* Client considers this slave bondable. */
69     tag_type tag;               /* Tag associated with this slave. */
70
71     /* Rebalancing info.  Used only by bond_rebalance(). */
72     struct list bal_node;       /* In bond_rebalance()'s 'bals' list. */
73     struct list entries;        /* 'struct bond_entry's assigned here. */
74     uint64_t tx_bytes;          /* Sum across 'tx_bytes' of entries. */
75
76     /* BM_STABLE specific bonding info. */
77     uint32_t stb_id;            /* ID used for 'stb_slaves' ordering. */
78 };
79
80 /* A bond, that is, a set of network devices grouped to improve performance or
81  * robustness.  */
82 struct bond {
83     struct hmap_node hmap_node; /* In 'all_bonds' hmap. */
84     char *name;                 /* Name provided by client. */
85
86     /* Slaves. */
87     struct hmap slaves;
88
89     /* Bonding info. */
90     enum bond_mode balance;     /* Balancing mode, one of BM_*. */
91     struct bond_slave *active_slave;
92     tag_type no_slaves_tag;     /* Tag for flows when all slaves disabled. */
93     int updelay, downdelay;     /* Delay before slave goes up/down, in ms. */
94     bool lacp_negotiated;       /* LACP negotiations were successful. */
95     bool bond_revalidate;       /* True if flows need revalidation. */
96     uint32_t basis;             /* Basis for flow hash function. */
97
98     /* SLB specific bonding info. */
99     struct bond_entry *hash;     /* An array of (BOND_MASK + 1) elements. */
100     int rebalance_interval;      /* Interval between rebalances, in ms. */
101     long long int next_rebalance; /* Next rebalancing time. */
102     bool send_learning_packets;
103
104     /* BM_STABLE specific bonding info. */
105     tag_type stb_tag;               /* Tag associated with this bond. */
106
107     /* Legacy compatibility. */
108     long long int next_fake_iface_update; /* LLONG_MAX if disabled. */
109
110     /* Tag set saved for next bond_run().  This tag set is a kluge for cases
111      * where we can't otherwise provide revalidation feedback to the client.
112      * That's only unixctl commands now; I hope no other cases will arise. */
113     struct tag_set unixctl_tags;
114 };
115
116 static struct hmap all_bonds = HMAP_INITIALIZER(&all_bonds);
117
118 static void bond_entry_reset(struct bond *);
119 static struct bond_slave *bond_slave_lookup(struct bond *, const void *slave_);
120 static void bond_enable_slave(struct bond_slave *, bool enable,
121                               struct tag_set *);
122 static void bond_link_status_update(struct bond_slave *, struct tag_set *);
123 static void bond_choose_active_slave(struct bond *, struct tag_set *);
124 static bool bond_is_tcp_hash(const struct bond *);
125 static unsigned int bond_hash_src(const uint8_t mac[ETH_ADDR_LEN],
126                                   uint16_t vlan, uint32_t basis);
127 static unsigned int bond_hash_tcp(const struct flow *, uint16_t vlan,
128                                   uint32_t basis);
129 static struct bond_entry *lookup_bond_entry(const struct bond *,
130                                             const struct flow *,
131                                             uint16_t vlan);
132 static tag_type bond_get_active_slave_tag(const struct bond *);
133 static struct bond_slave *choose_output_slave(const struct bond *,
134                                               const struct flow *,
135                                               uint16_t vlan);
136 static void bond_update_fake_slave_stats(struct bond *);
137
138 /* Attempts to parse 's' as the name of a bond balancing mode.  If successful,
139  * stores the mode in '*balance' and returns true.  Otherwise returns false
140  * without modifying '*balance'. */
141 bool
142 bond_mode_from_string(enum bond_mode *balance, const char *s)
143 {
144     if (!strcmp(s, bond_mode_to_string(BM_TCP))) {
145         *balance = BM_TCP;
146     } else if (!strcmp(s, bond_mode_to_string(BM_SLB))) {
147         *balance = BM_SLB;
148     } else if (!strcmp(s, bond_mode_to_string(BM_STABLE))) {
149         *balance = BM_STABLE;
150     } else if (!strcmp(s, bond_mode_to_string(BM_AB))) {
151         *balance = BM_AB;
152     } else {
153         return false;
154     }
155     return true;
156 }
157
158 /* Returns a string representing 'balance'. */
159 const char *
160 bond_mode_to_string(enum bond_mode balance) {
161     switch (balance) {
162     case BM_TCP:
163         return "balance-tcp";
164     case BM_SLB:
165         return "balance-slb";
166     case BM_STABLE:
167         return "stable";
168     case BM_AB:
169         return "active-backup";
170     }
171     NOT_REACHED();
172 }
173
174 \f
175 /* Creates and returns a new bond whose configuration is initially taken from
176  * 's'.
177  *
178  * The caller should register each slave on the new bond by calling
179  * bond_slave_register().  */
180 struct bond *
181 bond_create(const struct bond_settings *s)
182 {
183     struct bond *bond;
184
185     bond = xzalloc(sizeof *bond);
186     hmap_init(&bond->slaves);
187     bond->no_slaves_tag = tag_create_random();
188     bond->stb_tag = tag_create_random();
189     bond->next_fake_iface_update = LLONG_MAX;
190
191     bond_reconfigure(bond, s);
192
193     tag_set_init(&bond->unixctl_tags);
194
195     return bond;
196 }
197
198 /* Frees 'bond'. */
199 void
200 bond_destroy(struct bond *bond)
201 {
202     struct bond_slave *slave, *next_slave;
203
204     if (!bond) {
205         return;
206     }
207
208     hmap_remove(&all_bonds, &bond->hmap_node);
209
210     HMAP_FOR_EACH_SAFE (slave, next_slave, hmap_node, &bond->slaves) {
211         hmap_remove(&bond->slaves, &slave->hmap_node);
212         /* Client owns 'slave->netdev'. */
213         free(slave->name);
214         free(slave);
215     }
216     hmap_destroy(&bond->slaves);
217
218     free(bond->hash);
219     free(bond->name);
220     free(bond);
221 }
222
223 /* Updates 'bond''s overall configuration to 's'.
224  *
225  * The caller should register each slave on 'bond' by calling
226  * bond_slave_register().  This is optional if none of the slaves'
227  * configuration has changed.  In any case it can't hurt.
228  *
229  * Returns true if the configuration has changed in such a way that requires
230  * flow revalidation.
231  * */
232 bool
233 bond_reconfigure(struct bond *bond, const struct bond_settings *s)
234 {
235     bool revalidate = false;
236
237     if (!bond->name || strcmp(bond->name, s->name)) {
238         if (bond->name) {
239             hmap_remove(&all_bonds, &bond->hmap_node);
240             free(bond->name);
241         }
242         bond->name = xstrdup(s->name);
243         hmap_insert(&all_bonds, &bond->hmap_node, hash_string(bond->name, 0));
244     }
245
246     bond->updelay = s->up_delay;
247     bond->downdelay = s->down_delay;
248     bond->rebalance_interval = s->rebalance_interval;
249
250     if (bond->balance != s->balance) {
251         bond->balance = s->balance;
252         revalidate = true;
253     }
254
255     if (bond->basis != s->basis) {
256         bond->basis = s->basis;
257         revalidate = true;
258     }
259
260     if (s->fake_iface) {
261         if (bond->next_fake_iface_update == LLONG_MAX) {
262             bond->next_fake_iface_update = time_msec();
263         }
264     } else {
265         bond->next_fake_iface_update = LLONG_MAX;
266     }
267
268     if (bond->bond_revalidate) {
269         revalidate = true;
270         bond->bond_revalidate = false;
271     }
272
273     if (bond->balance == BM_AB || !bond->hash || revalidate) {
274         bond_entry_reset(bond);
275     }
276
277     return revalidate;
278 }
279
280 static void
281 bond_slave_set_netdev__(struct bond_slave *slave, struct netdev *netdev)
282 {
283     if (slave->netdev != netdev) {
284         slave->netdev = netdev;
285         slave->change_seq = 0;
286     }
287 }
288
289 /* Registers 'slave_' as a slave of 'bond'.  The 'slave_' pointer is an
290  * arbitrary client-provided pointer that uniquely identifies a slave within a
291  * bond.  If 'slave_' already exists within 'bond' then this function
292  * reconfigures the existing slave.
293  *
294  * 'stb_id' is used in BM_STABLE bonds to guarantee consistent slave choices
295  * across restarts and distributed vswitch instances.  It should be unique per
296  * slave, and preferably consistent across restarts and reconfigurations.
297  *
298  * 'netdev' must be the network device that 'slave_' represents.  It is owned
299  * by the client, so the client must not close it before either unregistering
300  * 'slave_' or destroying 'bond'.
301  */
302 void
303 bond_slave_register(struct bond *bond, void *slave_, uint32_t stb_id,
304                     struct netdev *netdev)
305 {
306     struct bond_slave *slave = bond_slave_lookup(bond, slave_);
307
308     if (!slave) {
309         slave = xzalloc(sizeof *slave);
310
311         hmap_insert(&bond->slaves, &slave->hmap_node, hash_pointer(slave_, 0));
312         slave->bond = bond;
313         slave->aux = slave_;
314         slave->delay_expires = LLONG_MAX;
315         slave->name = xstrdup(netdev_get_name(netdev));
316         bond->bond_revalidate = true;
317
318         slave->enabled = false;
319         bond_enable_slave(slave, netdev_get_carrier(netdev), NULL);
320     }
321
322     if (slave->stb_id != stb_id) {
323         slave->stb_id = stb_id;
324         bond->bond_revalidate = true;
325     }
326
327     bond_slave_set_netdev__(slave, netdev);
328
329     free(slave->name);
330     slave->name = xstrdup(netdev_get_name(netdev));
331 }
332
333 /* Updates the network device to be used with 'slave_' to 'netdev'.
334  *
335  * This is useful if the caller closes and re-opens the network device
336  * registered with bond_slave_register() but doesn't need to change anything
337  * else. */
338 void
339 bond_slave_set_netdev(struct bond *bond, void *slave_, struct netdev *netdev)
340 {
341     struct bond_slave *slave = bond_slave_lookup(bond, slave_);
342     if (slave) {
343         bond_slave_set_netdev__(slave, netdev);
344     }
345 }
346
347 /* Unregisters 'slave_' from 'bond'.  If 'bond' does not contain such a slave
348  * then this function has no effect.
349  *
350  * Unregistering a slave invalidates all flows. */
351 void
352 bond_slave_unregister(struct bond *bond, const void *slave_)
353 {
354     struct bond_slave *slave = bond_slave_lookup(bond, slave_);
355     bool del_active;
356
357     if (!slave) {
358         return;
359     }
360
361     bond_enable_slave(slave, false, NULL);
362
363     del_active = bond->active_slave == slave;
364     if (bond->hash) {
365         struct bond_entry *e;
366         for (e = bond->hash; e <= &bond->hash[BOND_MASK]; e++) {
367             if (e->slave == slave) {
368                 e->slave = NULL;
369             }
370         }
371     }
372
373     free(slave->name);
374
375     hmap_remove(&bond->slaves, &slave->hmap_node);
376     /* Client owns 'slave->netdev'. */
377     free(slave);
378
379     if (del_active) {
380         struct tag_set tags;
381
382         tag_set_init(&tags);
383         bond_choose_active_slave(bond, &tags);
384         bond->send_learning_packets = true;
385     }
386 }
387
388 /* Should be called on each slave in 'bond' before bond_run() to indicate
389  * whether or not 'slave_' may be enabled. This function is intended to allow
390  * other protocols to have some impact on bonding decisions.  For example LACP
391  * or high level link monitoring protocols may decide that a given slave should
392  * not be able to send traffic. */
393 void
394 bond_slave_set_may_enable(struct bond *bond, void *slave_, bool may_enable)
395 {
396     bond_slave_lookup(bond, slave_)->may_enable = may_enable;
397 }
398
399 /* Performs periodic maintenance on 'bond'.  The caller must provide 'tags' to
400  * allow tagged flows to be invalidated.
401  *
402  * The caller should check bond_should_send_learning_packets() afterward. */
403 void
404 bond_run(struct bond *bond, struct tag_set *tags, bool lacp_negotiated)
405 {
406     struct bond_slave *slave;
407     bool is_tcp_hash = bond_is_tcp_hash(bond);
408
409     bond->lacp_negotiated = lacp_negotiated;
410
411     /* Enable slaves based on link status and LACP feedback. */
412     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
413         bond_link_status_update(slave, tags);
414         slave->change_seq = netdev_change_seq(slave->netdev);
415     }
416     if (!bond->active_slave || !bond->active_slave->enabled) {
417         bond_choose_active_slave(bond, tags);
418     }
419
420     /* Update fake bond interface stats. */
421     if (time_msec() >= bond->next_fake_iface_update) {
422         bond_update_fake_slave_stats(bond);
423         bond->next_fake_iface_update = time_msec() + 1000;
424     }
425
426     if (is_tcp_hash != bond_is_tcp_hash(bond)) {
427         bond->bond_revalidate = true;
428     }
429
430     if (bond->bond_revalidate) {
431         bond->bond_revalidate = false;
432
433         bond_entry_reset(bond);
434         if (bond->balance != BM_STABLE) {
435             struct bond_slave *slave;
436
437             HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
438                 tag_set_add(tags, slave->tag);
439             }
440         } else {
441             tag_set_add(tags, bond->stb_tag);
442         }
443         tag_set_add(tags, bond->no_slaves_tag);
444     }
445
446     /* Invalidate any tags required by  */
447     tag_set_union(tags, &bond->unixctl_tags);
448     tag_set_init(&bond->unixctl_tags);
449 }
450
451 /* Causes poll_block() to wake up when 'bond' needs something to be done. */
452 void
453 bond_wait(struct bond *bond)
454 {
455     struct bond_slave *slave;
456
457     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
458         if (slave->delay_expires != LLONG_MAX) {
459             poll_timer_wait_until(slave->delay_expires);
460         }
461
462         if (slave->change_seq != netdev_change_seq(slave->netdev)) {
463             poll_immediate_wake();
464         }
465     }
466
467     if (bond->next_fake_iface_update != LLONG_MAX) {
468         poll_timer_wait_until(bond->next_fake_iface_update);
469     }
470
471     /* Ensure that any saved tags get revalidated right away. */
472     if (!tag_set_is_empty(&bond->unixctl_tags)) {
473         poll_immediate_wake();
474     }
475
476     /* We don't wait for bond->next_rebalance because rebalancing can only run
477      * at a flow account checkpoint.  ofproto does checkpointing on its own
478      * schedule and bond_rebalance() gets called afterward, so we'd just be
479      * waking up for no purpose. */
480 }
481 \f
482 /* MAC learning table interaction. */
483
484 static bool
485 may_send_learning_packets(const struct bond *bond)
486 {
487     return !bond->lacp_negotiated && bond->balance != BM_AB;
488 }
489
490 /* Returns true if 'bond' needs the client to send out packets to assist with
491  * MAC learning on 'bond'.  If this function returns true, then the client
492  * should iterate through its MAC learning table for the bridge on which 'bond'
493  * is located.  For each MAC that has been learned on a port other than 'bond',
494  * it should call bond_send_learning_packet().
495  *
496  * This function will only return true if 'bond' is in SLB mode and LACP is not
497  * negotiated.  Otherwise sending learning packets isn't necessary.
498  *
499  * Calling this function resets the state that it checks. */
500 bool
501 bond_should_send_learning_packets(struct bond *bond)
502 {
503     bool send = bond->send_learning_packets && may_send_learning_packets(bond);
504     bond->send_learning_packets = false;
505     return send;
506 }
507
508 /* Sends a gratuitous learning packet on 'bond' from 'eth_src' on 'vlan'.
509  *
510  * See bond_should_send_learning_packets() for description of usage. */
511 int
512 bond_send_learning_packet(struct bond *bond,
513                           const uint8_t eth_src[ETH_ADDR_LEN],
514                           uint16_t vlan)
515 {
516     struct bond_slave *slave;
517     struct ofpbuf packet;
518     struct flow flow;
519     int error;
520
521     assert(may_send_learning_packets(bond));
522     if (!bond->active_slave) {
523         /* Nowhere to send the learning packet. */
524         return 0;
525     }
526
527     memset(&flow, 0, sizeof flow);
528     memcpy(flow.dl_src, eth_src, ETH_ADDR_LEN);
529     slave = choose_output_slave(bond, &flow, vlan);
530
531     ofpbuf_init(&packet, 0);
532     compose_benign_packet(&packet, "Open vSwitch Bond Failover", 0xf177,
533                           eth_src);
534     if (vlan) {
535         eth_push_vlan(&packet, htons(vlan));
536     }
537     error = netdev_send(slave->netdev, &packet);
538     ofpbuf_uninit(&packet);
539
540     return error;
541 }
542 \f
543 /* Checks whether a packet that arrived on 'slave_' within 'bond', with an
544  * Ethernet destination address of 'eth_dst', should be admitted.
545  *
546  * The return value is one of the following:
547  *
548  *    - BV_ACCEPT: Admit the packet.
549  *
550  *    - BV_DROP: Drop the packet.
551  *
552  *    - BV_DROP_IF_MOVED: Consult the MAC learning table for the packet's
553  *      Ethernet source address and VLAN.  If there is none, or if the packet
554  *      is on the learned port, then admit the packet.  If a different port has
555  *      been learned, however, drop the packet (and do not use it for MAC
556  *      learning).
557  */
558 enum bond_verdict
559 bond_check_admissibility(struct bond *bond, const void *slave_,
560                          const uint8_t eth_dst[ETH_ADDR_LEN], tag_type *tags)
561 {
562     struct bond_slave *slave = bond_slave_lookup(bond, slave_);
563
564     /* LACP bonds have very loose admissibility restrictions because we can
565      * assume the remote switch is aware of the bond and will "do the right
566      * thing".  However, as a precaution we drop packets on disabled slaves
567      * because no correctly implemented partner switch should be sending
568      * packets to them. */
569     if (bond->lacp_negotiated) {
570         return slave->enabled ? BV_ACCEPT : BV_DROP;
571     }
572
573     /* Drop all multicast packets on inactive slaves. */
574     if (eth_addr_is_multicast(eth_dst)) {
575         *tags |= bond_get_active_slave_tag(bond);
576         if (bond->active_slave != bond_slave_lookup(bond, slave_)) {
577             return BV_DROP;
578         }
579     }
580
581     /* Drop all packets which arrive on backup slaves.  This is similar to how
582      * Linux bonding handles active-backup bonds. */
583     if (bond->balance == BM_AB) {
584         *tags |= bond_get_active_slave_tag(bond);
585         if (bond->active_slave != slave) {
586             static struct vlog_rate_limit rl = VLOG_RATE_LIMIT_INIT(1, 5);
587
588             VLOG_WARN_RL(&rl, "active-backup bond received packet on backup"
589                          " slave (%s) destined for " ETH_ADDR_FMT,
590                          slave->name, ETH_ADDR_ARGS(eth_dst));
591             return BV_DROP;
592         }
593     }
594
595     /* Drop all packets for which we have learned a different input port,
596      * because we probably sent the packet on one slave and got it back on the
597      * other.  Gratuitous ARP packets are an exception to this rule: the host
598      * has moved to another switch.  The exception to the exception is if we
599      * locked the learning table to avoid reflections on bond slaves. */
600     return BV_DROP_IF_MOVED;
601 }
602
603 /* Returns the slave (registered on 'bond' by bond_slave_register()) to which
604  * a packet with the given 'flow' and 'vlan' should be forwarded.  Returns
605  * NULL if the packet should be dropped because no slaves are enabled.
606  *
607  * 'vlan' is not necessarily the same as 'flow->vlan_tci'.  First, 'vlan'
608  * should be a VID only (i.e. excluding the PCP bits).  Second,
609  * 'flow->vlan_tci' is the VLAN TCI that appeared on the packet (so it will be
610  * nonzero only for trunk ports), whereas 'vlan' is the logical VLAN that the
611  * packet belongs to (so for an access port it will be the access port's VLAN).
612  *
613  * Adds a tag to '*tags' that associates the flow with the returned slave.
614  */
615 void *
616 bond_choose_output_slave(struct bond *bond, const struct flow *flow,
617                          uint16_t vlan, tag_type *tags)
618 {
619     struct bond_slave *slave = choose_output_slave(bond, flow, vlan);
620     if (slave) {
621         *tags |= bond->balance == BM_STABLE ? bond->stb_tag : slave->tag;
622         return slave->aux;
623     } else {
624         *tags |= bond->no_slaves_tag;
625         return NULL;
626     }
627 }
628 \f
629 /* Rebalancing. */
630
631 static bool
632 bond_is_balanced(const struct bond *bond)
633 {
634     return bond->balance == BM_SLB || bond->balance == BM_TCP;
635 }
636
637 /* Notifies 'bond' that 'n_bytes' bytes were sent in 'flow' within 'vlan'. */
638 void
639 bond_account(struct bond *bond, const struct flow *flow, uint16_t vlan,
640              uint64_t n_bytes)
641 {
642     if (bond_is_balanced(bond)) {
643         lookup_bond_entry(bond, flow, vlan)->tx_bytes += n_bytes;
644     }
645 }
646
647 static struct bond_slave *
648 bond_slave_from_bal_node(struct list *bal)
649 {
650     return CONTAINER_OF(bal, struct bond_slave, bal_node);
651 }
652
653 static void
654 log_bals(struct bond *bond, const struct list *bals)
655 {
656     if (VLOG_IS_DBG_ENABLED()) {
657         struct ds ds = DS_EMPTY_INITIALIZER;
658         const struct bond_slave *slave;
659
660         LIST_FOR_EACH (slave, bal_node, bals) {
661             if (ds.length) {
662                 ds_put_char(&ds, ',');
663             }
664             ds_put_format(&ds, " %s %"PRIu64"kB",
665                           slave->name, slave->tx_bytes / 1024);
666
667             if (!slave->enabled) {
668                 ds_put_cstr(&ds, " (disabled)");
669             }
670             if (!list_is_empty(&slave->entries)) {
671                 struct bond_entry *e;
672
673                 ds_put_cstr(&ds, " (");
674                 LIST_FOR_EACH (e, list_node, &slave->entries) {
675                     if (&e->list_node != list_front(&slave->entries)) {
676                         ds_put_cstr(&ds, " + ");
677                     }
678                     ds_put_format(&ds, "h%td: %"PRIu64"kB",
679                                   e - bond->hash, e->tx_bytes / 1024);
680                 }
681                 ds_put_cstr(&ds, ")");
682             }
683         }
684         VLOG_DBG("bond %s:%s", bond->name, ds_cstr(&ds));
685         ds_destroy(&ds);
686     }
687 }
688
689 /* Shifts 'hash' from its current slave to 'to'. */
690 static void
691 bond_shift_load(struct bond_entry *hash, struct bond_slave *to,
692                 struct tag_set *set)
693 {
694     struct bond_slave *from = hash->slave;
695     struct bond *bond = from->bond;
696     uint64_t delta = hash->tx_bytes;
697
698     VLOG_INFO("bond %s: shift %"PRIu64"kB of load (with hash %td) "
699               "from %s to %s (now carrying %"PRIu64"kB and "
700               "%"PRIu64"kB load, respectively)",
701               bond->name, delta / 1024, hash - bond->hash,
702               from->name, to->name,
703               (from->tx_bytes - delta) / 1024,
704               (to->tx_bytes + delta) / 1024);
705
706     /* Shift load away from 'from' to 'to'. */
707     from->tx_bytes -= delta;
708     to->tx_bytes += delta;
709
710     /* Arrange for flows to be revalidated. */
711     tag_set_add(set, hash->tag);
712     hash->slave = to;
713     hash->tag = tag_create_random();
714 }
715
716 /* Pick and returns a bond_entry to migrate to 'to' (the least-loaded slave),
717  * given that doing so must decrease the ratio of the load on the two slaves by
718  * at least 0.1.  Returns NULL if there is no appropriate entry.
719  *
720  * The list of entries isn't sorted.  I don't know of a reason to prefer to
721  * shift away small hashes or large hashes. */
722 static struct bond_entry *
723 choose_entry_to_migrate(const struct bond_slave *from, uint64_t to_tx_bytes)
724 {
725     struct bond_entry *e;
726
727     if (list_is_short(&from->entries)) {
728         /* 'from' carries no more than one MAC hash, so shifting load away from
729          * it would be pointless. */
730         return NULL;
731     }
732
733     LIST_FOR_EACH (e, list_node, &from->entries) {
734         double old_ratio, new_ratio;
735         uint64_t delta;
736
737         if (to_tx_bytes == 0) {
738             /* Nothing on the new slave, move it. */
739             return e;
740         }
741
742         delta = e->tx_bytes;
743         old_ratio = (double)from->tx_bytes / to_tx_bytes;
744         new_ratio = (double)(from->tx_bytes - delta) / (to_tx_bytes + delta);
745         if (old_ratio - new_ratio > 0.1) {
746             /* Would decrease the ratio, move it. */
747             return e;
748         }
749     }
750
751     return NULL;
752 }
753
754 /* Inserts 'slave' into 'bals' so that descending order of 'tx_bytes' is
755  * maintained. */
756 static void
757 insert_bal(struct list *bals, struct bond_slave *slave)
758 {
759     struct bond_slave *pos;
760
761     LIST_FOR_EACH (pos, bal_node, bals) {
762         if (slave->tx_bytes > pos->tx_bytes) {
763             break;
764         }
765     }
766     list_insert(&pos->bal_node, &slave->bal_node);
767 }
768
769 /* Removes 'slave' from its current list and then inserts it into 'bals' so
770  * that descending order of 'tx_bytes' is maintained. */
771 static void
772 reinsert_bal(struct list *bals, struct bond_slave *slave)
773 {
774     list_remove(&slave->bal_node);
775     insert_bal(bals, slave);
776 }
777
778 /* If 'bond' needs rebalancing, does so.
779  *
780  * The caller should have called bond_account() for each active flow, to ensure
781  * that flow data is consistently accounted at this point. */
782 void
783 bond_rebalance(struct bond *bond, struct tag_set *tags)
784 {
785     struct bond_slave *slave;
786     struct bond_entry *e;
787     struct list bals;
788
789     if (!bond_is_balanced(bond) || time_msec() < bond->next_rebalance) {
790         return;
791     }
792     bond->next_rebalance = time_msec() + bond->rebalance_interval;
793
794     /* Add each bond_entry to its slave's 'entries' list.
795      * Compute each slave's tx_bytes as the sum of its entries' tx_bytes. */
796     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
797         slave->tx_bytes = 0;
798         list_init(&slave->entries);
799     }
800     for (e = &bond->hash[0]; e <= &bond->hash[BOND_MASK]; e++) {
801         if (e->slave && e->tx_bytes) {
802             e->slave->tx_bytes += e->tx_bytes;
803             list_push_back(&e->slave->entries, &e->list_node);
804         }
805     }
806
807     /* Add enabled slaves to 'bals' in descending order of tx_bytes.
808      *
809      * XXX This is O(n**2) in the number of slaves but it could be O(n lg n)
810      * with a proper list sort algorithm. */
811     list_init(&bals);
812     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
813         if (slave->enabled) {
814             insert_bal(&bals, slave);
815         }
816     }
817     log_bals(bond, &bals);
818
819     /* Shift load from the most-loaded slaves to the least-loaded slaves. */
820     while (!list_is_short(&bals)) {
821         struct bond_slave *from = bond_slave_from_bal_node(list_front(&bals));
822         struct bond_slave *to = bond_slave_from_bal_node(list_back(&bals));
823         uint64_t overload;
824
825         overload = from->tx_bytes - to->tx_bytes;
826         if (overload < to->tx_bytes >> 5 || overload < 100000) {
827             /* The extra load on 'from' (and all less-loaded slaves), compared
828              * to that of 'to' (the least-loaded slave), is less than ~3%, or
829              * it is less than ~1Mbps.  No point in rebalancing. */
830             break;
831         }
832
833         /* 'from' is carrying significantly more load than 'to', and that load
834          * is split across at least two different hashes. */
835         e = choose_entry_to_migrate(from, to->tx_bytes);
836         if (e) {
837             bond_shift_load(e, to, tags);
838
839             /* Delete element from from->entries.
840              *
841              * We don't add the element to to->hashes.  That would only allow
842              * 'e' to be migrated to another slave in this rebalancing run, and
843              * there is no point in doing that. */
844             list_remove(&e->list_node);
845
846             /* Re-sort 'bals'. */
847             reinsert_bal(&bals, from);
848             reinsert_bal(&bals, to);
849         } else {
850             /* Can't usefully migrate anything away from 'from'.
851              * Don't reconsider it. */
852             list_remove(&from->bal_node);
853         }
854     }
855
856     /* Implement exponentially weighted moving average.  A weight of 1/2 causes
857      * historical data to decay to <1% in 7 rebalancing runs.  1,000,000 bytes
858      * take 20 rebalancing runs to decay to 0 and get deleted entirely. */
859     for (e = &bond->hash[0]; e <= &bond->hash[BOND_MASK]; e++) {
860         e->tx_bytes /= 2;
861         if (!e->tx_bytes) {
862             e->slave = NULL;
863         }
864     }
865 }
866 \f
867 /* Bonding unixctl user interface functions. */
868
869 static struct bond *
870 bond_find(const char *name)
871 {
872     struct bond *bond;
873
874     HMAP_FOR_EACH_WITH_HASH (bond, hmap_node, hash_string(name, 0),
875                              &all_bonds) {
876         if (!strcmp(bond->name, name)) {
877             return bond;
878         }
879     }
880     return NULL;
881 }
882
883 static struct bond_slave *
884 bond_lookup_slave(struct bond *bond, const char *slave_name)
885 {
886     struct bond_slave *slave;
887
888     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
889         if (!strcmp(slave->name, slave_name)) {
890             return slave;
891         }
892     }
893     return NULL;
894 }
895
896 static void
897 bond_unixctl_list(struct unixctl_conn *conn,
898                   const char *args OVS_UNUSED, void *aux OVS_UNUSED)
899 {
900     struct ds ds = DS_EMPTY_INITIALIZER;
901     const struct bond *bond;
902
903     ds_put_cstr(&ds, "bond\ttype\tslaves\n");
904
905     HMAP_FOR_EACH (bond, hmap_node, &all_bonds) {
906         const struct bond_slave *slave;
907         size_t i;
908
909         ds_put_format(&ds, "%s\t%s\t",
910                       bond->name, bond_mode_to_string(bond->balance));
911
912         i = 0;
913         HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
914             if (i++ > 0) {
915                 ds_put_cstr(&ds, ", ");
916             }
917             ds_put_cstr(&ds, slave->name);
918         }
919         ds_put_char(&ds, '\n');
920     }
921     unixctl_command_reply(conn, 200, ds_cstr(&ds));
922     ds_destroy(&ds);
923 }
924
925 static void
926 bond_unixctl_show(struct unixctl_conn *conn,
927                   const char *args, void *aux OVS_UNUSED)
928 {
929     struct ds ds = DS_EMPTY_INITIALIZER;
930     const struct bond_slave *slave;
931     const struct bond *bond;
932
933     bond = bond_find(args);
934     if (!bond) {
935         unixctl_command_reply(conn, 501, "no such bond");
936         return;
937     }
938
939     ds_put_format(&ds, "bond_mode: %s\n",
940                   bond_mode_to_string(bond->balance));
941
942     if (bond->balance != BM_AB) {
943         ds_put_format(&ds, "bond-hash-algorithm: %s\n",
944                       bond_is_tcp_hash(bond) ? "balance-tcp" : "balance-slb");
945     }
946
947     ds_put_format(&ds, "bond-hash-basis: %"PRIu32"\n", bond->basis);
948
949     ds_put_format(&ds, "updelay: %d ms\n", bond->updelay);
950     ds_put_format(&ds, "downdelay: %d ms\n", bond->downdelay);
951
952     if (bond_is_balanced(bond)) {
953         ds_put_format(&ds, "next rebalance: %lld ms\n",
954                       bond->next_rebalance - time_msec());
955     }
956
957     ds_put_format(&ds, "lacp_negotiated: %s\n",
958                   bond->lacp_negotiated ? "true" : "false");
959
960     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
961         struct bond_entry *be;
962
963         /* Basic info. */
964         ds_put_format(&ds, "\nslave %s: %s\n",
965                       slave->name, slave->enabled ? "enabled" : "disabled");
966         if (slave == bond->active_slave) {
967             ds_put_cstr(&ds, "\tactive slave\n");
968         }
969         if (slave->delay_expires != LLONG_MAX) {
970             ds_put_format(&ds, "\t%s expires in %lld ms\n",
971                           slave->enabled ? "downdelay" : "updelay",
972                           slave->delay_expires - time_msec());
973         }
974
975         ds_put_format(&ds, "\tmay_enable: %s\n",
976                       slave->may_enable ? "true" : "false");
977
978         if (!bond_is_balanced(bond)) {
979             continue;
980         }
981
982         /* Hashes. */
983         for (be = bond->hash; be <= &bond->hash[BOND_MASK]; be++) {
984             int hash = be - bond->hash;
985
986             if (be->slave != slave) {
987                 continue;
988             }
989
990             ds_put_format(&ds, "\thash %d: %"PRIu64" kB load\n",
991                           hash, be->tx_bytes / 1024);
992
993             if (bond->balance != BM_SLB) {
994                 continue;
995             }
996
997             /* XXX How can we list the MACs assigned to hashes? */
998         }
999     }
1000     unixctl_command_reply(conn, 200, ds_cstr(&ds));
1001     ds_destroy(&ds);
1002 }
1003
1004 static void
1005 bond_unixctl_migrate(struct unixctl_conn *conn, const char *args_,
1006                      void *aux OVS_UNUSED)
1007 {
1008     char *args = (char *) args_;
1009     char *save_ptr = NULL;
1010     char *bond_s, *hash_s, *slave_s;
1011     struct bond *bond;
1012     struct bond_slave *slave;
1013     struct bond_entry *entry;
1014     int hash;
1015
1016     bond_s = strtok_r(args, " ", &save_ptr);
1017     hash_s = strtok_r(NULL, " ", &save_ptr);
1018     slave_s = strtok_r(NULL, " ", &save_ptr);
1019     if (!slave_s) {
1020         unixctl_command_reply(conn, 501,
1021                               "usage: bond/migrate BOND HASH SLAVE");
1022         return;
1023     }
1024
1025     bond = bond_find(bond_s);
1026     if (!bond) {
1027         unixctl_command_reply(conn, 501, "no such bond");
1028         return;
1029     }
1030
1031     if (bond->balance != BM_SLB) {
1032         unixctl_command_reply(conn, 501, "not an SLB bond");
1033         return;
1034     }
1035
1036     if (strspn(hash_s, "0123456789") == strlen(hash_s)) {
1037         hash = atoi(hash_s) & BOND_MASK;
1038     } else {
1039         unixctl_command_reply(conn, 501, "bad hash");
1040         return;
1041     }
1042
1043     slave = bond_lookup_slave(bond, slave_s);
1044     if (!slave) {
1045         unixctl_command_reply(conn, 501, "no such slave");
1046         return;
1047     }
1048
1049     if (!slave->enabled) {
1050         unixctl_command_reply(conn, 501, "cannot migrate to disabled slave");
1051         return;
1052     }
1053
1054     entry = &bond->hash[hash];
1055     tag_set_add(&bond->unixctl_tags, entry->tag);
1056     entry->slave = slave;
1057     entry->tag = tag_create_random();
1058     unixctl_command_reply(conn, 200, "migrated");
1059 }
1060
1061 static void
1062 bond_unixctl_set_active_slave(struct unixctl_conn *conn, const char *args_,
1063                               void *aux OVS_UNUSED)
1064 {
1065     char *args = (char *) args_;
1066     char *save_ptr = NULL;
1067     char *bond_s, *slave_s;
1068     struct bond *bond;
1069     struct bond_slave *slave;
1070
1071     bond_s = strtok_r(args, " ", &save_ptr);
1072     slave_s = strtok_r(NULL, " ", &save_ptr);
1073     if (!slave_s) {
1074         unixctl_command_reply(conn, 501,
1075                               "usage: bond/set-active-slave BOND SLAVE");
1076         return;
1077     }
1078
1079     bond = bond_find(bond_s);
1080     if (!bond) {
1081         unixctl_command_reply(conn, 501, "no such bond");
1082         return;
1083     }
1084
1085     slave = bond_lookup_slave(bond, slave_s);
1086     if (!slave) {
1087         unixctl_command_reply(conn, 501, "no such slave");
1088         return;
1089     }
1090
1091     if (!slave->enabled) {
1092         unixctl_command_reply(conn, 501, "cannot make disabled slave active");
1093         return;
1094     }
1095
1096     if (bond->active_slave != slave) {
1097         tag_set_add(&bond->unixctl_tags, bond_get_active_slave_tag(bond));
1098         bond->active_slave = slave;
1099         bond->active_slave->tag = tag_create_random();
1100         VLOG_INFO("bond %s: active interface is now %s",
1101                   bond->name, slave->name);
1102         bond->send_learning_packets = true;
1103         unixctl_command_reply(conn, 200, "done");
1104     } else {
1105         unixctl_command_reply(conn, 200, "no change");
1106     }
1107 }
1108
1109 static void
1110 enable_slave(struct unixctl_conn *conn, const char *args_, bool enable)
1111 {
1112     char *args = (char *) args_;
1113     char *save_ptr = NULL;
1114     char *bond_s, *slave_s;
1115     struct bond *bond;
1116     struct bond_slave *slave;
1117
1118     bond_s = strtok_r(args, " ", &save_ptr);
1119     slave_s = strtok_r(NULL, " ", &save_ptr);
1120     if (!slave_s) {
1121         char *usage = xasprintf("usage: bond/%s-slave BOND SLAVE",
1122                                 enable ? "enable" : "disable");
1123         unixctl_command_reply(conn, 501, usage);
1124         free(usage);
1125         return;
1126     }
1127
1128     bond = bond_find(bond_s);
1129     if (!bond) {
1130         unixctl_command_reply(conn, 501, "no such bond");
1131         return;
1132     }
1133
1134     slave = bond_lookup_slave(bond, slave_s);
1135     if (!slave) {
1136         unixctl_command_reply(conn, 501, "no such slave");
1137         return;
1138     }
1139
1140     bond_enable_slave(slave, enable, &bond->unixctl_tags);
1141     unixctl_command_reply(conn, 501, enable ? "enabled" : "disabled");
1142 }
1143
1144 static void
1145 bond_unixctl_enable_slave(struct unixctl_conn *conn, const char *args,
1146                           void *aux OVS_UNUSED)
1147 {
1148     enable_slave(conn, args, true);
1149 }
1150
1151 static void
1152 bond_unixctl_disable_slave(struct unixctl_conn *conn, const char *args,
1153                            void *aux OVS_UNUSED)
1154 {
1155     enable_slave(conn, args, false);
1156 }
1157
1158 static void
1159 bond_unixctl_hash(struct unixctl_conn *conn, const char *args_,
1160                   void *aux OVS_UNUSED)
1161 {
1162     char *args = (char *) args_;
1163     uint8_t mac[ETH_ADDR_LEN];
1164     uint8_t hash;
1165     char *hash_cstr;
1166     unsigned int vlan;
1167     uint32_t basis;
1168     char *mac_s, *vlan_s, *basis_s;
1169     char *save_ptr = NULL;
1170
1171     mac_s  = strtok_r(args, " ", &save_ptr);
1172     vlan_s = strtok_r(NULL, " ", &save_ptr);
1173     basis_s = strtok_r(NULL, " ", &save_ptr);
1174
1175     if (vlan_s) {
1176         if (sscanf(vlan_s, "%u", &vlan) != 1) {
1177             unixctl_command_reply(conn, 501, "invalid vlan");
1178             return;
1179         }
1180     } else {
1181         vlan = 0;
1182     }
1183
1184     if (basis_s) {
1185         if (sscanf(basis_s, "%"PRIu32, &basis) != 1) {
1186             unixctl_command_reply(conn, 501, "invalid basis");
1187             return;
1188         }
1189     } else {
1190         basis = 0;
1191     }
1192
1193     if (sscanf(mac_s, ETH_ADDR_SCAN_FMT, ETH_ADDR_SCAN_ARGS(mac))
1194         == ETH_ADDR_SCAN_COUNT) {
1195         hash = bond_hash_src(mac, vlan, basis) & BOND_MASK;
1196
1197         hash_cstr = xasprintf("%u", hash);
1198         unixctl_command_reply(conn, 200, hash_cstr);
1199         free(hash_cstr);
1200     } else {
1201         unixctl_command_reply(conn, 501, "invalid mac");
1202     }
1203 }
1204
1205 void
1206 bond_init(void)
1207 {
1208     unixctl_command_register("bond/list", "", bond_unixctl_list, NULL);
1209     unixctl_command_register("bond/show", "port", bond_unixctl_show, NULL);
1210     unixctl_command_register("bond/migrate", "port hash slave",
1211                              bond_unixctl_migrate, NULL);
1212     unixctl_command_register("bond/set-active-slave", "port slave",
1213                              bond_unixctl_set_active_slave, NULL);
1214     unixctl_command_register("bond/enable-slave", "port slave",
1215                              bond_unixctl_enable_slave, NULL);
1216     unixctl_command_register("bond/disable-slave", "port slave",
1217                              bond_unixctl_disable_slave, NULL);
1218     unixctl_command_register("bond/hash", "mac [vlan] [basis]",
1219                              bond_unixctl_hash, NULL);
1220 }
1221 \f
1222 static void
1223 bond_entry_reset(struct bond *bond)
1224 {
1225     if (bond->balance != BM_AB) {
1226         size_t hash_len = (BOND_MASK + 1) * sizeof *bond->hash;
1227
1228         if (!bond->hash) {
1229             bond->hash = xmalloc(hash_len);
1230         }
1231         memset(bond->hash, 0, hash_len);
1232
1233         bond->next_rebalance = time_msec() + bond->rebalance_interval;
1234     } else {
1235         free(bond->hash);
1236         bond->hash = NULL;
1237     }
1238 }
1239
1240 static struct bond_slave *
1241 bond_slave_lookup(struct bond *bond, const void *slave_)
1242 {
1243     struct bond_slave *slave;
1244
1245     HMAP_FOR_EACH_IN_BUCKET (slave, hmap_node, hash_pointer(slave_, 0),
1246                              &bond->slaves) {
1247         if (slave->aux == slave_) {
1248             return slave;
1249         }
1250     }
1251
1252     return NULL;
1253 }
1254
1255 static void
1256 bond_enable_slave(struct bond_slave *slave, bool enable, struct tag_set *tags)
1257 {
1258     struct bond *bond = slave->bond;
1259     slave->delay_expires = LLONG_MAX;
1260     if (enable != slave->enabled) {
1261         slave->enabled = enable;
1262         if (!slave->enabled) {
1263             VLOG_WARN("interface %s: disabled", slave->name);
1264             if (tags) {
1265                 tag_set_add(tags, slave->tag);
1266             }
1267         } else {
1268             VLOG_WARN("interface %s: enabled", slave->name);
1269             slave->tag = tag_create_random();
1270         }
1271
1272         if (bond->balance == BM_STABLE) {
1273             bond->bond_revalidate = true;
1274         }
1275     }
1276 }
1277
1278 static void
1279 bond_link_status_update(struct bond_slave *slave, struct tag_set *tags)
1280 {
1281     struct bond *bond = slave->bond;
1282     bool up;
1283
1284     up = netdev_get_carrier(slave->netdev) && slave->may_enable;
1285     if ((up == slave->enabled) != (slave->delay_expires == LLONG_MAX)) {
1286         static struct vlog_rate_limit rl = VLOG_RATE_LIMIT_INIT(5, 20);
1287         VLOG_INFO_RL(&rl, "interface %s: link state %s",
1288                      slave->name, up ? "up" : "down");
1289         if (up == slave->enabled) {
1290             slave->delay_expires = LLONG_MAX;
1291             VLOG_INFO_RL(&rl, "interface %s: will not be %s",
1292                          slave->name, up ? "disabled" : "enabled");
1293         } else {
1294             int delay = (bond->lacp_negotiated ? 0
1295                          : up ? bond->updelay : bond->downdelay);
1296             slave->delay_expires = time_msec() + delay;
1297             if (delay) {
1298                 VLOG_INFO_RL(&rl, "interface %s: will be %s if it stays %s "
1299                              "for %d ms",
1300                              slave->name,
1301                              up ? "enabled" : "disabled",
1302                              up ? "up" : "down",
1303                              delay);
1304             }
1305         }
1306     }
1307
1308     if (time_msec() >= slave->delay_expires) {
1309         bond_enable_slave(slave, up, tags);
1310     }
1311 }
1312
1313 static bool
1314 bond_is_tcp_hash(const struct bond *bond)
1315 {
1316     return (bond->balance == BM_TCP && bond->lacp_negotiated)
1317         || bond->balance == BM_STABLE;
1318 }
1319
1320 static unsigned int
1321 bond_hash_src(const uint8_t mac[ETH_ADDR_LEN], uint16_t vlan, uint32_t basis)
1322 {
1323     return hash_3words(hash_bytes(mac, ETH_ADDR_LEN, 0), vlan, basis);
1324 }
1325
1326 static unsigned int
1327 bond_hash_tcp(const struct flow *flow, uint16_t vlan, uint32_t basis)
1328 {
1329     struct flow hash_flow = *flow;
1330     hash_flow.vlan_tci = htons(vlan);
1331
1332     /* The symmetric quality of this hash function is not required, but
1333      * flow_hash_symmetric_l4 already exists, and is sufficient for our
1334      * purposes, so we use it out of convenience. */
1335     return flow_hash_symmetric_l4(&hash_flow, basis);
1336 }
1337
1338 static unsigned int
1339 bond_hash(const struct bond *bond, const struct flow *flow, uint16_t vlan)
1340 {
1341     assert(bond->balance != BM_AB);
1342
1343     return (bond_is_tcp_hash(bond)
1344             ? bond_hash_tcp(flow, vlan, bond->basis)
1345             : bond_hash_src(flow->dl_src, vlan, bond->basis));
1346 }
1347
1348 static struct bond_entry *
1349 lookup_bond_entry(const struct bond *bond, const struct flow *flow,
1350                   uint16_t vlan)
1351 {
1352     return &bond->hash[bond_hash(bond, flow, vlan) & BOND_MASK];
1353 }
1354
1355 /* This function uses Highest Random Weight hashing to choose an output slave.
1356  * This approach only reassigns a minimal number of flows when slaves are
1357  * enabled or disabled.  Unfortunately, it has O(n) performance against the
1358  * number of slaves.  There exist algorithms which are O(1), but have slightly
1359  * more complex implementations and require the use of memory.  This may need
1360  * to be reimplemented if it becomes a performance bottleneck. */
1361 static struct bond_slave *
1362 choose_stb_slave(const struct bond *bond, const struct flow *flow,
1363                  uint16_t vlan)
1364 {
1365     struct bond_slave *best, *slave;
1366     uint32_t best_hash, flow_hash;
1367
1368     best = NULL;
1369     best_hash = 0;
1370     flow_hash = bond_hash(bond, flow, vlan);
1371     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
1372         if (slave->enabled) {
1373             uint32_t hash;
1374
1375             hash = hash_2words(flow_hash, slave->stb_id);
1376             if (!best || hash > best_hash) {
1377                 best = slave;
1378                 best_hash = hash;
1379             }
1380         }
1381     }
1382
1383     return best;
1384 }
1385
1386 static struct bond_slave *
1387 choose_output_slave(const struct bond *bond, const struct flow *flow,
1388                     uint16_t vlan)
1389 {
1390     struct bond_entry *e;
1391
1392     switch (bond->balance) {
1393     case BM_AB:
1394         return bond->active_slave;
1395
1396     case BM_STABLE:
1397         return choose_stb_slave(bond, flow, vlan);
1398     case BM_SLB:
1399     case BM_TCP:
1400         e = lookup_bond_entry(bond, flow, vlan);
1401         if (!e->slave || !e->slave->enabled) {
1402             e->slave = CONTAINER_OF(hmap_random_node(&bond->slaves),
1403                                     struct bond_slave, hmap_node);
1404             if (!e->slave->enabled) {
1405                 e->slave = bond->active_slave;
1406             }
1407             e->tag = tag_create_random();
1408         }
1409         return e->slave;
1410
1411     default:
1412         NOT_REACHED();
1413     }
1414 }
1415
1416 static struct bond_slave *
1417 bond_choose_slave(const struct bond *bond)
1418 {
1419     struct bond_slave *slave, *best;
1420
1421     /* Find an enabled slave. */
1422     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
1423         if (slave->enabled) {
1424             return slave;
1425         }
1426     }
1427
1428     /* All interfaces are disabled.  Find an interface that will be enabled
1429      * after its updelay expires.  */
1430     best = NULL;
1431     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
1432         if (slave->delay_expires != LLONG_MAX
1433             && slave->may_enable
1434             && (!best || slave->delay_expires < best->delay_expires)) {
1435             best = slave;
1436         }
1437     }
1438     return best;
1439 }
1440
1441 static void
1442 bond_choose_active_slave(struct bond *bond, struct tag_set *tags)
1443 {
1444     static struct vlog_rate_limit rl = VLOG_RATE_LIMIT_INIT(5, 20);
1445     struct bond_slave *old_active_slave = bond->active_slave;
1446
1447     bond->active_slave = bond_choose_slave(bond);
1448     if (bond->active_slave) {
1449         if (bond->active_slave->enabled) {
1450             VLOG_INFO_RL(&rl, "bond %s: active interface is now %s",
1451                          bond->name, bond->active_slave->name);
1452         } else {
1453             VLOG_INFO_RL(&rl, "bond %s: active interface is now %s, skipping "
1454                          "remaining %lld ms updelay (since no interface was "
1455                          "enabled)", bond->name, bond->active_slave->name,
1456                          bond->active_slave->delay_expires - time_msec());
1457             bond_enable_slave(bond->active_slave, true, tags);
1458         }
1459
1460         if (!old_active_slave) {
1461             tag_set_add(tags, bond->no_slaves_tag);
1462         }
1463
1464         bond->send_learning_packets = true;
1465     } else if (old_active_slave) {
1466         VLOG_WARN_RL(&rl, "bond %s: all interfaces disabled", bond->name);
1467     }
1468 }
1469
1470 /* Returns the tag for 'bond''s active slave, or 'bond''s no_slaves_tag if
1471  * there is no active slave. */
1472 static tag_type
1473 bond_get_active_slave_tag(const struct bond *bond)
1474 {
1475     return (bond->active_slave
1476             ? bond->active_slave->tag
1477             : bond->no_slaves_tag);
1478 }
1479
1480 /* Attempts to make the sum of the bond slaves' statistics appear on the fake
1481  * bond interface. */
1482 static void
1483 bond_update_fake_slave_stats(struct bond *bond)
1484 {
1485     struct netdev_stats bond_stats;
1486     struct bond_slave *slave;
1487     struct netdev *bond_dev;
1488
1489     memset(&bond_stats, 0, sizeof bond_stats);
1490
1491     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
1492         struct netdev_stats slave_stats;
1493
1494         if (!netdev_get_stats(slave->netdev, &slave_stats)) {
1495             /* XXX: We swap the stats here because they are swapped back when
1496              * reported by the internal device.  The reason for this is
1497              * internal devices normally represent packets going into the
1498              * system but when used as fake bond device they represent packets
1499              * leaving the system.  We really should do this in the internal
1500              * device itself because changing it here reverses the counts from
1501              * the perspective of the switch.  However, the internal device
1502              * doesn't know what type of device it represents so we have to do
1503              * it here for now. */
1504             bond_stats.tx_packets += slave_stats.rx_packets;
1505             bond_stats.tx_bytes += slave_stats.rx_bytes;
1506             bond_stats.rx_packets += slave_stats.tx_packets;
1507             bond_stats.rx_bytes += slave_stats.tx_bytes;
1508         }
1509     }
1510
1511     if (!netdev_open(bond->name, "system", &bond_dev)) {
1512         netdev_set_stats(bond_dev, &bond_stats);
1513         netdev_close(bond_dev);
1514     }
1515 }