datapath: VLAN actions should use push/pop semantics
[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
643     if (bond_is_balanced(bond)) {
644         lookup_bond_entry(bond, flow, vlan)->tx_bytes += n_bytes;
645     }
646 }
647
648 static struct bond_slave *
649 bond_slave_from_bal_node(struct list *bal)
650 {
651     return CONTAINER_OF(bal, struct bond_slave, bal_node);
652 }
653
654 static void
655 log_bals(struct bond *bond, const struct list *bals)
656 {
657     if (VLOG_IS_DBG_ENABLED()) {
658         struct ds ds = DS_EMPTY_INITIALIZER;
659         const struct bond_slave *slave;
660
661         LIST_FOR_EACH (slave, bal_node, bals) {
662             if (ds.length) {
663                 ds_put_char(&ds, ',');
664             }
665             ds_put_format(&ds, " %s %"PRIu64"kB",
666                           slave->name, slave->tx_bytes / 1024);
667
668             if (!slave->enabled) {
669                 ds_put_cstr(&ds, " (disabled)");
670             }
671             if (!list_is_empty(&slave->entries)) {
672                 struct bond_entry *e;
673
674                 ds_put_cstr(&ds, " (");
675                 LIST_FOR_EACH (e, list_node, &slave->entries) {
676                     if (&e->list_node != list_front(&slave->entries)) {
677                         ds_put_cstr(&ds, " + ");
678                     }
679                     ds_put_format(&ds, "h%td: %"PRIu64"kB",
680                                   e - bond->hash, e->tx_bytes / 1024);
681                 }
682                 ds_put_cstr(&ds, ")");
683             }
684         }
685         VLOG_DBG("bond %s:%s", bond->name, ds_cstr(&ds));
686         ds_destroy(&ds);
687     }
688 }
689
690 /* Shifts 'hash' from its current slave to 'to'. */
691 static void
692 bond_shift_load(struct bond_entry *hash, struct bond_slave *to,
693                 struct tag_set *set)
694 {
695     struct bond_slave *from = hash->slave;
696     struct bond *bond = from->bond;
697     uint64_t delta = hash->tx_bytes;
698
699     VLOG_INFO("bond %s: shift %"PRIu64"kB of load (with hash %td) "
700               "from %s to %s (now carrying %"PRIu64"kB and "
701               "%"PRIu64"kB load, respectively)",
702               bond->name, delta / 1024, hash - bond->hash,
703               from->name, to->name,
704               (from->tx_bytes - delta) / 1024,
705               (to->tx_bytes + delta) / 1024);
706
707     /* Shift load away from 'from' to 'to'. */
708     from->tx_bytes -= delta;
709     to->tx_bytes += delta;
710
711     /* Arrange for flows to be revalidated. */
712     tag_set_add(set, hash->tag);
713     hash->slave = to;
714     hash->tag = tag_create_random();
715 }
716
717 /* Pick and returns a bond_entry to migrate to 'to' (the least-loaded slave),
718  * given that doing so must decrease the ratio of the load on the two slaves by
719  * at least 0.1.  Returns NULL if there is no appropriate entry.
720  *
721  * The list of entries isn't sorted.  I don't know of a reason to prefer to
722  * shift away small hashes or large hashes. */
723 static struct bond_entry *
724 choose_entry_to_migrate(const struct bond_slave *from, uint64_t to_tx_bytes)
725 {
726     struct bond_entry *e;
727
728     if (list_is_short(&from->entries)) {
729         /* 'from' carries no more than one MAC hash, so shifting load away from
730          * it would be pointless. */
731         return NULL;
732     }
733
734     LIST_FOR_EACH (e, list_node, &from->entries) {
735         double old_ratio, new_ratio;
736         uint64_t delta;
737
738         if (to_tx_bytes == 0) {
739             /* Nothing on the new slave, move it. */
740             return e;
741         }
742
743         delta = e->tx_bytes;
744         old_ratio = (double)from->tx_bytes / to_tx_bytes;
745         new_ratio = (double)(from->tx_bytes - delta) / (to_tx_bytes + delta);
746         if (old_ratio - new_ratio > 0.1) {
747             /* Would decrease the ratio, move it. */
748             return e;
749         }
750     }
751
752     return NULL;
753 }
754
755 /* Inserts 'slave' into 'bals' so that descending order of 'tx_bytes' is
756  * maintained. */
757 static void
758 insert_bal(struct list *bals, struct bond_slave *slave)
759 {
760     struct bond_slave *pos;
761
762     LIST_FOR_EACH (pos, bal_node, bals) {
763         if (slave->tx_bytes > pos->tx_bytes) {
764             break;
765         }
766     }
767     list_insert(&pos->bal_node, &slave->bal_node);
768 }
769
770 /* Removes 'slave' from its current list and then inserts it into 'bals' so
771  * that descending order of 'tx_bytes' is maintained. */
772 static void
773 reinsert_bal(struct list *bals, struct bond_slave *slave)
774 {
775     list_remove(&slave->bal_node);
776     insert_bal(bals, slave);
777 }
778
779 /* If 'bond' needs rebalancing, does so.
780  *
781  * The caller should have called bond_account() for each active flow, to ensure
782  * that flow data is consistently accounted at this point. */
783 void
784 bond_rebalance(struct bond *bond, struct tag_set *tags)
785 {
786     struct bond_slave *slave;
787     struct bond_entry *e;
788     struct list bals;
789
790     if (!bond_is_balanced(bond) || time_msec() < bond->next_rebalance) {
791         return;
792     }
793     bond->next_rebalance = time_msec() + bond->rebalance_interval;
794
795     /* Add each bond_entry to its slave's 'entries' list.
796      * Compute each slave's tx_bytes as the sum of its entries' tx_bytes. */
797     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
798         slave->tx_bytes = 0;
799         list_init(&slave->entries);
800     }
801     for (e = &bond->hash[0]; e <= &bond->hash[BOND_MASK]; e++) {
802         if (e->slave && e->tx_bytes) {
803             e->slave->tx_bytes += e->tx_bytes;
804             list_push_back(&e->slave->entries, &e->list_node);
805         }
806     }
807
808     /* Add enabled slaves to 'bals' in descending order of tx_bytes.
809      *
810      * XXX This is O(n**2) in the number of slaves but it could be O(n lg n)
811      * with a proper list sort algorithm. */
812     list_init(&bals);
813     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
814         if (slave->enabled) {
815             insert_bal(&bals, slave);
816         }
817     }
818     log_bals(bond, &bals);
819
820     /* Shift load from the most-loaded slaves to the least-loaded slaves. */
821     while (!list_is_short(&bals)) {
822         struct bond_slave *from = bond_slave_from_bal_node(list_front(&bals));
823         struct bond_slave *to = bond_slave_from_bal_node(list_back(&bals));
824         uint64_t overload;
825
826         overload = from->tx_bytes - to->tx_bytes;
827         if (overload < to->tx_bytes >> 5 || overload < 100000) {
828             /* The extra load on 'from' (and all less-loaded slaves), compared
829              * to that of 'to' (the least-loaded slave), is less than ~3%, or
830              * it is less than ~1Mbps.  No point in rebalancing. */
831             break;
832         }
833
834         /* 'from' is carrying significantly more load than 'to', and that load
835          * is split across at least two different hashes. */
836         e = choose_entry_to_migrate(from, to->tx_bytes);
837         if (e) {
838             bond_shift_load(e, to, tags);
839
840             /* Delete element from from->entries.
841              *
842              * We don't add the element to to->hashes.  That would only allow
843              * 'e' to be migrated to another slave in this rebalancing run, and
844              * there is no point in doing that. */
845             list_remove(&e->list_node);
846
847             /* Re-sort 'bals'. */
848             reinsert_bal(&bals, from);
849             reinsert_bal(&bals, to);
850         } else {
851             /* Can't usefully migrate anything away from 'from'.
852              * Don't reconsider it. */
853             list_remove(&from->bal_node);
854         }
855     }
856
857     /* Implement exponentially weighted moving average.  A weight of 1/2 causes
858      * historical data to decay to <1% in 7 rebalancing runs.  1,000,000 bytes
859      * take 20 rebalancing runs to decay to 0 and get deleted entirely. */
860     for (e = &bond->hash[0]; e <= &bond->hash[BOND_MASK]; e++) {
861         e->tx_bytes /= 2;
862         if (!e->tx_bytes) {
863             e->slave = NULL;
864         }
865     }
866 }
867 \f
868 /* Bonding unixctl user interface functions. */
869
870 static struct bond *
871 bond_find(const char *name)
872 {
873     struct bond *bond;
874
875     HMAP_FOR_EACH_WITH_HASH (bond, hmap_node, hash_string(name, 0),
876                              &all_bonds) {
877         if (!strcmp(bond->name, name)) {
878             return bond;
879         }
880     }
881     return NULL;
882 }
883
884 static struct bond_slave *
885 bond_lookup_slave(struct bond *bond, const char *slave_name)
886 {
887     struct bond_slave *slave;
888
889     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
890         if (!strcmp(slave->name, slave_name)) {
891             return slave;
892         }
893     }
894     return NULL;
895 }
896
897 static void
898 bond_unixctl_list(struct unixctl_conn *conn,
899                   const char *args OVS_UNUSED, void *aux OVS_UNUSED)
900 {
901     struct ds ds = DS_EMPTY_INITIALIZER;
902     const struct bond *bond;
903
904     ds_put_cstr(&ds, "bond\ttype\tslaves\n");
905
906     HMAP_FOR_EACH (bond, hmap_node, &all_bonds) {
907         const struct bond_slave *slave;
908         size_t i;
909
910         ds_put_format(&ds, "%s\t%s\t",
911                       bond->name, bond_mode_to_string(bond->balance));
912
913         i = 0;
914         HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
915             if (i++ > 0) {
916                 ds_put_cstr(&ds, ", ");
917             }
918             ds_put_cstr(&ds, slave->name);
919         }
920         ds_put_char(&ds, '\n');
921     }
922     unixctl_command_reply(conn, 200, ds_cstr(&ds));
923     ds_destroy(&ds);
924 }
925
926 static void
927 bond_unixctl_show(struct unixctl_conn *conn,
928                   const char *args, void *aux OVS_UNUSED)
929 {
930     struct ds ds = DS_EMPTY_INITIALIZER;
931     const struct bond_slave *slave;
932     const struct bond *bond;
933
934     bond = bond_find(args);
935     if (!bond) {
936         unixctl_command_reply(conn, 501, "no such bond");
937         return;
938     }
939
940     ds_put_format(&ds, "bond_mode: %s\n",
941                   bond_mode_to_string(bond->balance));
942
943     if (bond->balance != BM_AB) {
944         ds_put_format(&ds, "bond-hash-algorithm: %s\n",
945                       bond_is_tcp_hash(bond) ? "balance-tcp" : "balance-slb");
946     }
947
948     ds_put_format(&ds, "bond-hash-basis: %"PRIu32"\n", bond->basis);
949
950     ds_put_format(&ds, "updelay: %d ms\n", bond->updelay);
951     ds_put_format(&ds, "downdelay: %d ms\n", bond->downdelay);
952
953     if (bond_is_balanced(bond)) {
954         ds_put_format(&ds, "next rebalance: %lld ms\n",
955                       bond->next_rebalance - time_msec());
956     }
957
958     ds_put_format(&ds, "lacp_negotiated: %s\n",
959                   bond->lacp_negotiated ? "true" : "false");
960
961     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
962         struct bond_entry *be;
963
964         /* Basic info. */
965         ds_put_format(&ds, "\nslave %s: %s\n",
966                       slave->name, slave->enabled ? "enabled" : "disabled");
967         if (slave == bond->active_slave) {
968             ds_put_cstr(&ds, "\tactive slave\n");
969         }
970         if (slave->delay_expires != LLONG_MAX) {
971             ds_put_format(&ds, "\t%s expires in %lld ms\n",
972                           slave->enabled ? "downdelay" : "updelay",
973                           slave->delay_expires - time_msec());
974         }
975
976         ds_put_format(&ds, "\tmay_enable: %s\n",
977                       slave->may_enable ? "true" : "false");
978
979         if (!bond_is_balanced(bond)) {
980             continue;
981         }
982
983         /* Hashes. */
984         for (be = bond->hash; be <= &bond->hash[BOND_MASK]; be++) {
985             int hash = be - bond->hash;
986
987             if (be->slave != slave) {
988                 continue;
989             }
990
991             ds_put_format(&ds, "\thash %d: %"PRIu64" kB load\n",
992                           hash, be->tx_bytes / 1024);
993
994             if (bond->balance != BM_SLB) {
995                 continue;
996             }
997
998             /* XXX How can we list the MACs assigned to hashes? */
999         }
1000     }
1001     unixctl_command_reply(conn, 200, ds_cstr(&ds));
1002     ds_destroy(&ds);
1003 }
1004
1005 static void
1006 bond_unixctl_migrate(struct unixctl_conn *conn, const char *args_,
1007                      void *aux OVS_UNUSED)
1008 {
1009     char *args = (char *) args_;
1010     char *save_ptr = NULL;
1011     char *bond_s, *hash_s, *slave_s;
1012     struct bond *bond;
1013     struct bond_slave *slave;
1014     struct bond_entry *entry;
1015     int hash;
1016
1017     bond_s = strtok_r(args, " ", &save_ptr);
1018     hash_s = strtok_r(NULL, " ", &save_ptr);
1019     slave_s = strtok_r(NULL, " ", &save_ptr);
1020     if (!slave_s) {
1021         unixctl_command_reply(conn, 501,
1022                               "usage: bond/migrate BOND HASH SLAVE");
1023         return;
1024     }
1025
1026     bond = bond_find(bond_s);
1027     if (!bond) {
1028         unixctl_command_reply(conn, 501, "no such bond");
1029         return;
1030     }
1031
1032     if (bond->balance != BM_SLB) {
1033         unixctl_command_reply(conn, 501, "not an SLB bond");
1034         return;
1035     }
1036
1037     if (strspn(hash_s, "0123456789") == strlen(hash_s)) {
1038         hash = atoi(hash_s) & BOND_MASK;
1039     } else {
1040         unixctl_command_reply(conn, 501, "bad hash");
1041         return;
1042     }
1043
1044     slave = bond_lookup_slave(bond, slave_s);
1045     if (!slave) {
1046         unixctl_command_reply(conn, 501, "no such slave");
1047         return;
1048     }
1049
1050     if (!slave->enabled) {
1051         unixctl_command_reply(conn, 501, "cannot migrate to disabled slave");
1052         return;
1053     }
1054
1055     entry = &bond->hash[hash];
1056     tag_set_add(&bond->unixctl_tags, entry->tag);
1057     entry->slave = slave;
1058     entry->tag = tag_create_random();
1059     unixctl_command_reply(conn, 200, "migrated");
1060 }
1061
1062 static void
1063 bond_unixctl_set_active_slave(struct unixctl_conn *conn, const char *args_,
1064                               void *aux OVS_UNUSED)
1065 {
1066     char *args = (char *) args_;
1067     char *save_ptr = NULL;
1068     char *bond_s, *slave_s;
1069     struct bond *bond;
1070     struct bond_slave *slave;
1071
1072     bond_s = strtok_r(args, " ", &save_ptr);
1073     slave_s = strtok_r(NULL, " ", &save_ptr);
1074     if (!slave_s) {
1075         unixctl_command_reply(conn, 501,
1076                               "usage: bond/set-active-slave BOND SLAVE");
1077         return;
1078     }
1079
1080     bond = bond_find(bond_s);
1081     if (!bond) {
1082         unixctl_command_reply(conn, 501, "no such bond");
1083         return;
1084     }
1085
1086     slave = bond_lookup_slave(bond, slave_s);
1087     if (!slave) {
1088         unixctl_command_reply(conn, 501, "no such slave");
1089         return;
1090     }
1091
1092     if (!slave->enabled) {
1093         unixctl_command_reply(conn, 501, "cannot make disabled slave active");
1094         return;
1095     }
1096
1097     if (bond->active_slave != slave) {
1098         tag_set_add(&bond->unixctl_tags, bond_get_active_slave_tag(bond));
1099         bond->active_slave = slave;
1100         bond->active_slave->tag = tag_create_random();
1101         VLOG_INFO("bond %s: active interface is now %s",
1102                   bond->name, slave->name);
1103         bond->send_learning_packets = true;
1104         unixctl_command_reply(conn, 200, "done");
1105     } else {
1106         unixctl_command_reply(conn, 200, "no change");
1107     }
1108 }
1109
1110 static void
1111 enable_slave(struct unixctl_conn *conn, const char *args_, bool enable)
1112 {
1113     char *args = (char *) args_;
1114     char *save_ptr = NULL;
1115     char *bond_s, *slave_s;
1116     struct bond *bond;
1117     struct bond_slave *slave;
1118
1119     bond_s = strtok_r(args, " ", &save_ptr);
1120     slave_s = strtok_r(NULL, " ", &save_ptr);
1121     if (!slave_s) {
1122         char *usage = xasprintf("usage: bond/%s-slave BOND SLAVE",
1123                                 enable ? "enable" : "disable");
1124         unixctl_command_reply(conn, 501, usage);
1125         free(usage);
1126         return;
1127     }
1128
1129     bond = bond_find(bond_s);
1130     if (!bond) {
1131         unixctl_command_reply(conn, 501, "no such bond");
1132         return;
1133     }
1134
1135     slave = bond_lookup_slave(bond, slave_s);
1136     if (!slave) {
1137         unixctl_command_reply(conn, 501, "no such slave");
1138         return;
1139     }
1140
1141     bond_enable_slave(slave, enable, &bond->unixctl_tags);
1142     unixctl_command_reply(conn, 501, enable ? "enabled" : "disabled");
1143 }
1144
1145 static void
1146 bond_unixctl_enable_slave(struct unixctl_conn *conn, const char *args,
1147                           void *aux OVS_UNUSED)
1148 {
1149     enable_slave(conn, args, true);
1150 }
1151
1152 static void
1153 bond_unixctl_disable_slave(struct unixctl_conn *conn, const char *args,
1154                            void *aux OVS_UNUSED)
1155 {
1156     enable_slave(conn, args, false);
1157 }
1158
1159 static void
1160 bond_unixctl_hash(struct unixctl_conn *conn, const char *args_,
1161                   void *aux OVS_UNUSED)
1162 {
1163     char *args = (char *) args_;
1164     uint8_t mac[ETH_ADDR_LEN];
1165     uint8_t hash;
1166     char *hash_cstr;
1167     unsigned int vlan;
1168     uint32_t basis;
1169     char *mac_s, *vlan_s, *basis_s;
1170     char *save_ptr = NULL;
1171
1172     mac_s  = strtok_r(args, " ", &save_ptr);
1173     vlan_s = strtok_r(NULL, " ", &save_ptr);
1174     basis_s = strtok_r(NULL, " ", &save_ptr);
1175
1176     if (vlan_s) {
1177         if (sscanf(vlan_s, "%u", &vlan) != 1) {
1178             unixctl_command_reply(conn, 501, "invalid vlan");
1179             return;
1180         }
1181     } else {
1182         vlan = OFP_VLAN_NONE;
1183     }
1184
1185     if (basis_s) {
1186         if (sscanf(basis_s, "%"PRIu32, &basis) != 1) {
1187             unixctl_command_reply(conn, 501, "invalid basis");
1188             return;
1189         }
1190     } else {
1191         basis = 0;
1192     }
1193
1194     if (sscanf(mac_s, ETH_ADDR_SCAN_FMT, ETH_ADDR_SCAN_ARGS(mac))
1195         == ETH_ADDR_SCAN_COUNT) {
1196         hash = bond_hash_src(mac, vlan, basis) & BOND_MASK;
1197
1198         hash_cstr = xasprintf("%u", hash);
1199         unixctl_command_reply(conn, 200, hash_cstr);
1200         free(hash_cstr);
1201     } else {
1202         unixctl_command_reply(conn, 501, "invalid mac");
1203     }
1204 }
1205
1206 void
1207 bond_init(void)
1208 {
1209     unixctl_command_register("bond/list", bond_unixctl_list, NULL);
1210     unixctl_command_register("bond/show", bond_unixctl_show, NULL);
1211     unixctl_command_register("bond/migrate", bond_unixctl_migrate, NULL);
1212     unixctl_command_register("bond/set-active-slave",
1213                              bond_unixctl_set_active_slave, NULL);
1214     unixctl_command_register("bond/enable-slave", bond_unixctl_enable_slave,
1215                              NULL);
1216     unixctl_command_register("bond/disable-slave", bond_unixctl_disable_slave,
1217                              NULL);
1218     unixctl_command_register("bond/hash", bond_unixctl_hash, NULL);
1219 }
1220 \f
1221 static void
1222 bond_entry_reset(struct bond *bond)
1223 {
1224     if (bond->balance != BM_AB) {
1225         size_t hash_len = (BOND_MASK + 1) * sizeof *bond->hash;
1226
1227         if (!bond->hash) {
1228             bond->hash = xmalloc(hash_len);
1229         }
1230         memset(bond->hash, 0, hash_len);
1231
1232         bond->next_rebalance = time_msec() + bond->rebalance_interval;
1233     } else {
1234         free(bond->hash);
1235         bond->hash = NULL;
1236     }
1237 }
1238
1239 static struct bond_slave *
1240 bond_slave_lookup(struct bond *bond, const void *slave_)
1241 {
1242     struct bond_slave *slave;
1243
1244     HMAP_FOR_EACH_IN_BUCKET (slave, hmap_node, hash_pointer(slave_, 0),
1245                              &bond->slaves) {
1246         if (slave->aux == slave_) {
1247             return slave;
1248         }
1249     }
1250
1251     return NULL;
1252 }
1253
1254 static void
1255 bond_enable_slave(struct bond_slave *slave, bool enable, struct tag_set *tags)
1256 {
1257     struct bond *bond = slave->bond;
1258     slave->delay_expires = LLONG_MAX;
1259     if (enable != slave->enabled) {
1260         slave->enabled = enable;
1261         if (!slave->enabled) {
1262             VLOG_WARN("interface %s: disabled", slave->name);
1263             if (tags) {
1264                 tag_set_add(tags, slave->tag);
1265             }
1266         } else {
1267             VLOG_WARN("interface %s: enabled", slave->name);
1268             slave->tag = tag_create_random();
1269         }
1270
1271         if (bond->balance == BM_STABLE) {
1272             bond->bond_revalidate = true;
1273         }
1274     }
1275 }
1276
1277 static void
1278 bond_link_status_update(struct bond_slave *slave, struct tag_set *tags)
1279 {
1280     struct bond *bond = slave->bond;
1281     bool up;
1282
1283     up = netdev_get_carrier(slave->netdev) && slave->may_enable;
1284     if ((up == slave->enabled) != (slave->delay_expires == LLONG_MAX)) {
1285         static struct vlog_rate_limit rl = VLOG_RATE_LIMIT_INIT(5, 20);
1286         VLOG_INFO_RL(&rl, "interface %s: link state %s",
1287                      slave->name, up ? "up" : "down");
1288         if (up == slave->enabled) {
1289             slave->delay_expires = LLONG_MAX;
1290             VLOG_INFO_RL(&rl, "interface %s: will not be %s",
1291                          slave->name, up ? "disabled" : "enabled");
1292         } else {
1293             int delay = (bond->lacp_negotiated ? 0
1294                          : up ? bond->updelay : bond->downdelay);
1295             slave->delay_expires = time_msec() + delay;
1296             if (delay) {
1297                 VLOG_INFO_RL(&rl, "interface %s: will be %s if it stays %s "
1298                              "for %d ms",
1299                              slave->name,
1300                              up ? "enabled" : "disabled",
1301                              up ? "up" : "down",
1302                              delay);
1303             }
1304         }
1305     }
1306
1307     if (time_msec() >= slave->delay_expires) {
1308         bond_enable_slave(slave, up, tags);
1309     }
1310 }
1311
1312 static bool
1313 bond_is_tcp_hash(const struct bond *bond)
1314 {
1315     return (bond->balance == BM_TCP && bond->lacp_negotiated)
1316         || bond->balance == BM_STABLE;
1317 }
1318
1319 static unsigned int
1320 bond_hash_src(const uint8_t mac[ETH_ADDR_LEN], uint16_t vlan, uint32_t basis)
1321 {
1322     return hash_3words(hash_bytes(mac, ETH_ADDR_LEN, 0), vlan, basis);
1323 }
1324
1325 static unsigned int
1326 bond_hash_tcp(const struct flow *flow, uint16_t vlan, uint32_t basis)
1327 {
1328     struct flow hash_flow = *flow;
1329     hash_flow.vlan_tci = htons(vlan);
1330
1331     /* The symmetric quality of this hash function is not required, but
1332      * flow_hash_symmetric_l4 already exists, and is sufficient for our
1333      * purposes, so we use it out of convenience. */
1334     return flow_hash_symmetric_l4(&hash_flow, basis);
1335 }
1336
1337 static unsigned int
1338 bond_hash(const struct bond *bond, const struct flow *flow, uint16_t vlan)
1339 {
1340     assert(bond->balance != BM_AB);
1341
1342     return (bond_is_tcp_hash(bond)
1343             ? bond_hash_tcp(flow, vlan, bond->basis)
1344             : bond_hash_src(flow->dl_src, vlan, bond->basis));
1345 }
1346
1347 static struct bond_entry *
1348 lookup_bond_entry(const struct bond *bond, const struct flow *flow,
1349                   uint16_t vlan)
1350 {
1351     return &bond->hash[bond_hash(bond, flow, vlan) & BOND_MASK];
1352 }
1353
1354 /* This function uses Highest Random Weight hashing to choose an output slave.
1355  * This approach only reassigns a minimal number of flows when slaves are
1356  * enabled or disabled.  Unfortunately, it has O(n) performance against the
1357  * number of slaves.  There exist algorithms which are O(1), but have slightly
1358  * more complex implementations and require the use of memory.  This may need
1359  * to be reimplemented if it becomes a performance bottleneck. */
1360 static struct bond_slave *
1361 choose_stb_slave(const struct bond *bond, const struct flow *flow,
1362                  uint16_t vlan)
1363 {
1364     struct bond_slave *best, *slave;
1365     uint32_t best_hash, flow_hash;
1366
1367     best = NULL;
1368     best_hash = 0;
1369     flow_hash = bond_hash(bond, flow, vlan);
1370     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
1371         if (slave->enabled) {
1372             uint32_t hash;
1373
1374             hash = hash_2words(flow_hash, slave->stb_id);
1375             if (!best || hash > best_hash) {
1376                 best = slave;
1377                 best_hash = hash;
1378             }
1379         }
1380     }
1381
1382     return best;
1383 }
1384
1385 static struct bond_slave *
1386 choose_output_slave(const struct bond *bond, const struct flow *flow,
1387                     uint16_t vlan)
1388 {
1389     struct bond_entry *e;
1390
1391     switch (bond->balance) {
1392     case BM_AB:
1393         return bond->active_slave;
1394
1395     case BM_STABLE:
1396         return choose_stb_slave(bond, flow, vlan);
1397     case BM_SLB:
1398     case BM_TCP:
1399         e = lookup_bond_entry(bond, flow, vlan);
1400         if (!e->slave || !e->slave->enabled) {
1401             e->slave = CONTAINER_OF(hmap_random_node(&bond->slaves),
1402                                     struct bond_slave, hmap_node);
1403             if (!e->slave->enabled) {
1404                 e->slave = bond->active_slave;
1405             }
1406             e->tag = tag_create_random();
1407         }
1408         return e->slave;
1409
1410     default:
1411         NOT_REACHED();
1412     }
1413 }
1414
1415 static struct bond_slave *
1416 bond_choose_slave(const struct bond *bond)
1417 {
1418     struct bond_slave *slave, *best;
1419
1420     /* Find an enabled slave. */
1421     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
1422         if (slave->enabled) {
1423             return slave;
1424         }
1425     }
1426
1427     /* All interfaces are disabled.  Find an interface that will be enabled
1428      * after its updelay expires.  */
1429     best = NULL;
1430     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
1431         if (slave->delay_expires != LLONG_MAX
1432             && slave->may_enable
1433             && (!best || slave->delay_expires < best->delay_expires)) {
1434             best = slave;
1435         }
1436     }
1437     return best;
1438 }
1439
1440 static void
1441 bond_choose_active_slave(struct bond *bond, struct tag_set *tags)
1442 {
1443     static struct vlog_rate_limit rl = VLOG_RATE_LIMIT_INIT(5, 20);
1444     struct bond_slave *old_active_slave = bond->active_slave;
1445
1446     bond->active_slave = bond_choose_slave(bond);
1447     if (bond->active_slave) {
1448         if (bond->active_slave->enabled) {
1449             VLOG_INFO_RL(&rl, "bond %s: active interface is now %s",
1450                          bond->name, bond->active_slave->name);
1451         } else {
1452             VLOG_INFO_RL(&rl, "bond %s: active interface is now %s, skipping "
1453                          "remaining %lld ms updelay (since no interface was "
1454                          "enabled)", bond->name, bond->active_slave->name,
1455                          bond->active_slave->delay_expires - time_msec());
1456             bond_enable_slave(bond->active_slave, true, tags);
1457         }
1458
1459         if (!old_active_slave) {
1460             tag_set_add(tags, bond->no_slaves_tag);
1461         }
1462
1463         bond->send_learning_packets = true;
1464     } else if (old_active_slave) {
1465         VLOG_WARN_RL(&rl, "bond %s: all interfaces disabled", bond->name);
1466     }
1467 }
1468
1469 /* Returns the tag for 'bond''s active slave, or 'bond''s no_slaves_tag if
1470  * there is no active slave. */
1471 static tag_type
1472 bond_get_active_slave_tag(const struct bond *bond)
1473 {
1474     return (bond->active_slave
1475             ? bond->active_slave->tag
1476             : bond->no_slaves_tag);
1477 }
1478
1479 /* Attempts to make the sum of the bond slaves' statistics appear on the fake
1480  * bond interface. */
1481 static void
1482 bond_update_fake_slave_stats(struct bond *bond)
1483 {
1484     struct netdev_stats bond_stats;
1485     struct bond_slave *slave;
1486     struct netdev *bond_dev;
1487
1488     memset(&bond_stats, 0, sizeof bond_stats);
1489
1490     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
1491         struct netdev_stats slave_stats;
1492
1493         if (!netdev_get_stats(slave->netdev, &slave_stats)) {
1494             /* XXX: We swap the stats here because they are swapped back when
1495              * reported by the internal device.  The reason for this is
1496              * internal devices normally represent packets going into the
1497              * system but when used as fake bond device they represent packets
1498              * leaving the system.  We really should do this in the internal
1499              * device itself because changing it here reverses the counts from
1500              * the perspective of the switch.  However, the internal device
1501              * doesn't know what type of device it represents so we have to do
1502              * it here for now. */
1503             bond_stats.tx_packets += slave_stats.rx_packets;
1504             bond_stats.tx_bytes += slave_stats.rx_bytes;
1505             bond_stats.rx_packets += slave_stats.tx_packets;
1506             bond_stats.rx_bytes += slave_stats.tx_bytes;
1507         }
1508     }
1509
1510     if (!netdev_open(bond->name, "system", &bond_dev)) {
1511         netdev_set_stats(bond_dev, &bond_stats);
1512         netdev_close(bond_dev);
1513     }
1514 }