bond: Correct comments.
[sliver-openvswitch.git] / lib / bond.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2008, 2009, 2010, 2011, 2012, 2013 Nicira, Inc.
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 "lacp.h"
30 #include "list.h"
31 #include "netdev.h"
32 #include "odp-util.h"
33 #include "ofpbuf.h"
34 #include "packets.h"
35 #include "poll-loop.h"
36 #include "shash.h"
37 #include "tag.h"
38 #include "timeval.h"
39 #include "unixctl.h"
40 #include "vlog.h"
41
42 VLOG_DEFINE_THIS_MODULE(bond);
43
44 /* Bit-mask for hashing a flow down to a bucket.
45  * There are (BOND_MASK + 1) buckets. */
46 #define BOND_MASK 0xff
47
48 /* A hash bucket for mapping a flow to a slave.
49  * "struct bond" has an array of (BOND_MASK + 1) of these. */
50 struct bond_entry {
51     struct bond_slave *slave;   /* Assigned slave, NULL if unassigned. */
52     uint64_t tx_bytes;          /* Count of bytes recently transmitted. */
53     tag_type tag;               /* Tag for entry<->slave association. */
54     struct list list_node;      /* In bond_slave's 'entries' list. */
55 };
56
57 /* A bond slave, that is, one of the links comprising a bond. */
58 struct bond_slave {
59     struct hmap_node hmap_node; /* In struct bond's slaves hmap. */
60     struct bond *bond;          /* The bond that contains this slave. */
61     void *aux;                  /* Client-provided handle for this slave. */
62
63     struct netdev *netdev;      /* Network device, owned by the client. */
64     unsigned int change_seq;    /* Tracks changes in 'netdev'. */
65     char *name;                 /* Name (a copy of netdev_get_name(netdev)). */
66
67     /* Link status. */
68     long long delay_expires;    /* Time after which 'enabled' may change. */
69     bool enabled;               /* May be chosen for flows? */
70     bool may_enable;            /* Client considers this slave bondable. */
71     tag_type tag;               /* Tag associated with this slave. */
72
73     /* Rebalancing info.  Used only by bond_rebalance(). */
74     struct list bal_node;       /* In bond_rebalance()'s 'bals' list. */
75     struct list entries;        /* 'struct bond_entry's assigned here. */
76     uint64_t tx_bytes;          /* Sum across 'tx_bytes' of entries. */
77
78     /* BM_STABLE specific bonding info. */
79     uint32_t stb_id;            /* ID used for 'stb_slaves' ordering. */
80 };
81
82 /* A bond, that is, a set of network devices grouped to improve performance or
83  * robustness.  */
84 struct bond {
85     struct hmap_node hmap_node; /* In 'all_bonds' hmap. */
86     char *name;                 /* Name provided by client. */
87
88     /* Slaves. */
89     struct hmap slaves;
90
91     /* Bonding info. */
92     enum bond_mode balance;     /* Balancing mode, one of BM_*. */
93     struct bond_slave *active_slave;
94     tag_type no_slaves_tag;     /* Tag for flows when all slaves disabled. */
95     int updelay, downdelay;     /* Delay before slave goes up/down, in ms. */
96     enum lacp_status lacp_status; /* Status of LACP negotiations. */
97     bool bond_revalidate;       /* True if flows need revalidation. */
98     uint32_t basis;             /* Basis for flow hash function. */
99
100     /* SLB specific bonding info. */
101     struct bond_entry *hash;     /* An array of (BOND_MASK + 1) elements. */
102     int rebalance_interval;      /* Interval between rebalances, in ms. */
103     long long int next_rebalance; /* Next rebalancing time. */
104     bool send_learning_packets;
105
106     /* BM_STABLE specific bonding info. */
107     tag_type stb_tag;               /* Tag associated with this bond. */
108
109     /* Legacy compatibility. */
110     long long int next_fake_iface_update; /* LLONG_MAX if disabled. */
111
112     /* Tag set saved for next bond_run().  This tag set is a kluge for cases
113      * where we can't otherwise provide revalidation feedback to the client.
114      * That's only unixctl commands now; I hope no other cases will arise. */
115     struct tag_set unixctl_tags;
116 };
117
118 static struct hmap all_bonds = HMAP_INITIALIZER(&all_bonds);
119
120 static void bond_entry_reset(struct bond *);
121 static struct bond_slave *bond_slave_lookup(struct bond *, const void *slave_);
122 static void bond_enable_slave(struct bond_slave *, bool enable,
123                               struct tag_set *);
124 static void bond_link_status_update(struct bond_slave *, struct tag_set *);
125 static void bond_choose_active_slave(struct bond *, struct tag_set *);
126 static unsigned int bond_hash_src(const uint8_t mac[ETH_ADDR_LEN],
127                                   uint16_t vlan, uint32_t basis);
128 static unsigned int bond_hash_tcp(const struct flow *, uint16_t vlan,
129                                   uint32_t basis);
130 static struct bond_entry *lookup_bond_entry(const struct bond *,
131                                             const struct flow *,
132                                             uint16_t vlan);
133 static tag_type bond_get_active_slave_tag(const struct bond *);
134 static struct bond_slave *choose_output_slave(const struct bond *,
135                                               const struct flow *,
136                                               uint16_t vlan, tag_type *tags);
137 static void bond_update_fake_slave_stats(struct bond *);
138
139 /* Attempts to parse 's' as the name of a bond balancing mode.  If successful,
140  * stores the mode in '*balance' and returns true.  Otherwise returns false
141  * without modifying '*balance'. */
142 bool
143 bond_mode_from_string(enum bond_mode *balance, const char *s)
144 {
145     if (!strcmp(s, bond_mode_to_string(BM_TCP))) {
146         *balance = BM_TCP;
147     } else if (!strcmp(s, bond_mode_to_string(BM_SLB))) {
148         *balance = BM_SLB;
149     } else if (!strcmp(s, bond_mode_to_string(BM_STABLE))) {
150         *balance = BM_STABLE;
151     } else if (!strcmp(s, bond_mode_to_string(BM_AB))) {
152         *balance = BM_AB;
153     } else {
154         return false;
155     }
156     return true;
157 }
158
159 /* Returns a string representing 'balance'. */
160 const char *
161 bond_mode_to_string(enum bond_mode balance) {
162     switch (balance) {
163     case BM_TCP:
164         return "balance-tcp";
165     case BM_SLB:
166         return "balance-slb";
167     case BM_STABLE:
168         return "stable";
169     case BM_AB:
170         return "active-backup";
171     }
172     NOT_REACHED();
173 }
174
175 \f
176 /* Creates and returns a new bond whose configuration is initially taken from
177  * 's'.
178  *
179  * The caller should register each slave on the new bond by calling
180  * bond_slave_register().  */
181 struct bond *
182 bond_create(const struct bond_settings *s)
183 {
184     struct bond *bond;
185
186     bond = xzalloc(sizeof *bond);
187     hmap_init(&bond->slaves);
188     bond->no_slaves_tag = tag_create_random();
189     bond->stb_tag = tag_create_random();
190     bond->next_fake_iface_update = LLONG_MAX;
191
192     bond_reconfigure(bond, s);
193
194     tag_set_init(&bond->unixctl_tags);
195
196     return bond;
197 }
198
199 /* Frees 'bond'. */
200 void
201 bond_destroy(struct bond *bond)
202 {
203     struct bond_slave *slave, *next_slave;
204
205     if (!bond) {
206         return;
207     }
208
209     hmap_remove(&all_bonds, &bond->hmap_node);
210
211     HMAP_FOR_EACH_SAFE (slave, next_slave, hmap_node, &bond->slaves) {
212         hmap_remove(&bond->slaves, &slave->hmap_node);
213         /* Client owns 'slave->netdev'. */
214         free(slave->name);
215         free(slave);
216     }
217     hmap_destroy(&bond->slaves);
218
219     free(bond->hash);
220     free(bond->name);
221     free(bond);
222 }
223
224 /* Updates 'bond''s overall configuration to 's'.
225  *
226  * The caller should register each slave on 'bond' by calling
227  * bond_slave_register().  This is optional if none of the slaves'
228  * configuration has changed.  In any case it can't hurt.
229  *
230  * Returns true if the configuration has changed in such a way that requires
231  * flow revalidation.
232  * */
233 bool
234 bond_reconfigure(struct bond *bond, const struct bond_settings *s)
235 {
236     bool revalidate = false;
237
238     if (!bond->name || strcmp(bond->name, s->name)) {
239         if (bond->name) {
240             hmap_remove(&all_bonds, &bond->hmap_node);
241             free(bond->name);
242         }
243         bond->name = xstrdup(s->name);
244         hmap_insert(&all_bonds, &bond->hmap_node, hash_string(bond->name, 0));
245     }
246
247     bond->updelay = s->up_delay;
248     bond->downdelay = s->down_delay;
249
250     if (bond->rebalance_interval != s->rebalance_interval) {
251         bond->rebalance_interval = s->rebalance_interval;
252         revalidate = true;
253     }
254
255     if (bond->balance != s->balance) {
256         bond->balance = s->balance;
257         revalidate = true;
258
259         if (bond->balance == BM_STABLE) {
260             VLOG_WARN_ONCE("Stable bond mode is deprecated and may be removed"
261                            " in February 2013. Please email"
262                            " dev@openvswitch.org with concerns.");
263         }
264     }
265
266     if (bond->basis != s->basis) {
267         bond->basis = s->basis;
268         revalidate = true;
269     }
270
271     if (s->fake_iface) {
272         if (bond->next_fake_iface_update == LLONG_MAX) {
273             bond->next_fake_iface_update = time_msec();
274         }
275     } else {
276         bond->next_fake_iface_update = LLONG_MAX;
277     }
278
279     if (bond->bond_revalidate) {
280         revalidate = true;
281         bond->bond_revalidate = false;
282     }
283
284     if (bond->balance == BM_AB || !bond->hash || revalidate) {
285         bond_entry_reset(bond);
286     }
287
288     return revalidate;
289 }
290
291 static void
292 bond_slave_set_netdev__(struct bond_slave *slave, struct netdev *netdev)
293 {
294     if (slave->netdev != netdev) {
295         slave->netdev = netdev;
296         slave->change_seq = 0;
297     }
298 }
299
300 /* Registers 'slave_' as a slave of 'bond'.  The 'slave_' pointer is an
301  * arbitrary client-provided pointer that uniquely identifies a slave within a
302  * bond.  If 'slave_' already exists within 'bond' then this function
303  * reconfigures the existing slave.
304  *
305  * 'stb_id' is used in BM_STABLE bonds to guarantee consistent slave choices
306  * across restarts and distributed vswitch instances.  It should be unique per
307  * slave, and preferably consistent across restarts and reconfigurations.
308  *
309  * 'netdev' must be the network device that 'slave_' represents.  It is owned
310  * by the client, so the client must not close it before either unregistering
311  * 'slave_' or destroying 'bond'.
312  */
313 void
314 bond_slave_register(struct bond *bond, void *slave_, uint32_t stb_id,
315                     struct netdev *netdev)
316 {
317     struct bond_slave *slave = bond_slave_lookup(bond, slave_);
318
319     if (!slave) {
320         slave = xzalloc(sizeof *slave);
321
322         hmap_insert(&bond->slaves, &slave->hmap_node, hash_pointer(slave_, 0));
323         slave->bond = bond;
324         slave->aux = slave_;
325         slave->delay_expires = LLONG_MAX;
326         slave->name = xstrdup(netdev_get_name(netdev));
327         bond->bond_revalidate = true;
328
329         slave->enabled = false;
330         bond_enable_slave(slave, netdev_get_carrier(netdev), NULL);
331     }
332
333     if (slave->stb_id != stb_id) {
334         slave->stb_id = stb_id;
335         bond->bond_revalidate = true;
336     }
337
338     bond_slave_set_netdev__(slave, netdev);
339
340     free(slave->name);
341     slave->name = xstrdup(netdev_get_name(netdev));
342 }
343
344 /* Updates the network device to be used with 'slave_' to 'netdev'.
345  *
346  * This is useful if the caller closes and re-opens the network device
347  * registered with bond_slave_register() but doesn't need to change anything
348  * else. */
349 void
350 bond_slave_set_netdev(struct bond *bond, void *slave_, struct netdev *netdev)
351 {
352     struct bond_slave *slave = bond_slave_lookup(bond, slave_);
353     if (slave) {
354         bond_slave_set_netdev__(slave, netdev);
355     }
356 }
357
358 /* Unregisters 'slave_' from 'bond'.  If 'bond' does not contain such a slave
359  * then this function has no effect.
360  *
361  * Unregistering a slave invalidates all flows. */
362 void
363 bond_slave_unregister(struct bond *bond, const void *slave_)
364 {
365     struct bond_slave *slave = bond_slave_lookup(bond, slave_);
366     bool del_active;
367
368     if (!slave) {
369         return;
370     }
371
372     bond_enable_slave(slave, false, NULL);
373
374     del_active = bond->active_slave == slave;
375     if (bond->hash) {
376         struct bond_entry *e;
377         for (e = bond->hash; e <= &bond->hash[BOND_MASK]; e++) {
378             if (e->slave == slave) {
379                 e->slave = NULL;
380             }
381         }
382     }
383
384     free(slave->name);
385
386     hmap_remove(&bond->slaves, &slave->hmap_node);
387     /* Client owns 'slave->netdev'. */
388     free(slave);
389
390     if (del_active) {
391         struct tag_set tags;
392
393         tag_set_init(&tags);
394         bond_choose_active_slave(bond, &tags);
395         bond->send_learning_packets = true;
396     }
397 }
398
399 /* Should be called on each slave in 'bond' before bond_run() to indicate
400  * whether or not 'slave_' may be enabled. This function is intended to allow
401  * other protocols to have some impact on bonding decisions.  For example LACP
402  * or high level link monitoring protocols may decide that a given slave should
403  * not be able to send traffic. */
404 void
405 bond_slave_set_may_enable(struct bond *bond, void *slave_, bool may_enable)
406 {
407     bond_slave_lookup(bond, slave_)->may_enable = may_enable;
408 }
409
410 /* Performs periodic maintenance on 'bond'.  The caller must provide 'tags' to
411  * allow tagged flows to be invalidated.
412  *
413  * The caller should check bond_should_send_learning_packets() afterward. */
414 void
415 bond_run(struct bond *bond, struct tag_set *tags, enum lacp_status lacp_status)
416 {
417     struct bond_slave *slave;
418
419     if (bond->lacp_status != lacp_status) {
420         bond->lacp_status = lacp_status;
421         bond->bond_revalidate = true;
422     }
423
424     /* Enable slaves based on link status and LACP feedback. */
425     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
426         bond_link_status_update(slave, tags);
427         slave->change_seq = netdev_change_seq(slave->netdev);
428     }
429     if (!bond->active_slave || !bond->active_slave->enabled) {
430         bond_choose_active_slave(bond, tags);
431     }
432
433     /* Update fake bond interface stats. */
434     if (time_msec() >= bond->next_fake_iface_update) {
435         bond_update_fake_slave_stats(bond);
436         bond->next_fake_iface_update = time_msec() + 1000;
437     }
438
439     if (bond->bond_revalidate) {
440         bond->bond_revalidate = false;
441
442         bond_entry_reset(bond);
443         if (bond->balance != BM_STABLE) {
444             struct bond_slave *slave;
445
446             HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
447                 tag_set_add(tags, slave->tag);
448             }
449         } else {
450             tag_set_add(tags, bond->stb_tag);
451         }
452         tag_set_add(tags, bond->no_slaves_tag);
453     }
454
455     /* Invalidate any tags required by  */
456     tag_set_union(tags, &bond->unixctl_tags);
457     tag_set_init(&bond->unixctl_tags);
458 }
459
460 /* Causes poll_block() to wake up when 'bond' needs something to be done. */
461 void
462 bond_wait(struct bond *bond)
463 {
464     struct bond_slave *slave;
465
466     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
467         if (slave->delay_expires != LLONG_MAX) {
468             poll_timer_wait_until(slave->delay_expires);
469         }
470
471         if (slave->change_seq != netdev_change_seq(slave->netdev)) {
472             poll_immediate_wake();
473         }
474     }
475
476     if (bond->next_fake_iface_update != LLONG_MAX) {
477         poll_timer_wait_until(bond->next_fake_iface_update);
478     }
479
480     /* Ensure that any saved tags get revalidated right away. */
481     if (!tag_set_is_empty(&bond->unixctl_tags)) {
482         poll_immediate_wake();
483     }
484
485     /* We don't wait for bond->next_rebalance because rebalancing can only run
486      * at a flow account checkpoint.  ofproto does checkpointing on its own
487      * schedule and bond_rebalance() gets called afterward, so we'd just be
488      * waking up for no purpose. */
489 }
490 \f
491 /* MAC learning table interaction. */
492
493 static bool
494 may_send_learning_packets(const struct bond *bond)
495 {
496     return bond->lacp_status == LACP_DISABLED
497         && (bond->balance == BM_SLB || bond->balance == BM_AB)
498         && bond->active_slave;
499 }
500
501 /* Returns true if 'bond' needs the client to send out packets to assist with
502  * MAC learning on 'bond'.  If this function returns true, then the client
503  * should iterate through its MAC learning table for the bridge on which 'bond'
504  * is located.  For each MAC that has been learned on a port other than 'bond',
505  * it should call bond_compose_learning_packet().
506  *
507  * This function will only return true if 'bond' is in SLB or active-backup
508  * mode and LACP is not negotiated.  Otherwise sending learning packets isn't
509  * necessary.
510  *
511  * Calling this function resets the state that it checks. */
512 bool
513 bond_should_send_learning_packets(struct bond *bond)
514 {
515     bool send = bond->send_learning_packets && may_send_learning_packets(bond);
516     bond->send_learning_packets = false;
517     return send;
518 }
519
520 /* Sends a gratuitous learning packet on 'bond' from 'eth_src' on 'vlan'.
521  *
522  * See bond_should_send_learning_packets() for description of usage. The
523  * caller should send the composed packet on the port associated with
524  * port_aux and takes ownership of the returned ofpbuf. */
525 struct ofpbuf *
526 bond_compose_learning_packet(struct bond *bond,
527                              const uint8_t eth_src[ETH_ADDR_LEN],
528                              uint16_t vlan, void **port_aux)
529 {
530     struct bond_slave *slave;
531     struct ofpbuf *packet;
532     tag_type tags = 0;
533     struct flow flow;
534
535     assert(may_send_learning_packets(bond));
536
537     memset(&flow, 0, sizeof flow);
538     memcpy(flow.dl_src, eth_src, ETH_ADDR_LEN);
539     slave = choose_output_slave(bond, &flow, vlan, &tags);
540
541     packet = ofpbuf_new(0);
542     compose_rarp(packet, eth_src);
543     if (vlan) {
544         eth_push_vlan(packet, htons(vlan));
545     }
546
547     *port_aux = slave->aux;
548     return packet;
549 }
550 \f
551 /* Checks whether a packet that arrived on 'slave_' within 'bond', with an
552  * Ethernet destination address of 'eth_dst', should be admitted.
553  *
554  * The return value is one of the following:
555  *
556  *    - BV_ACCEPT: Admit the packet.
557  *
558  *    - BV_DROP: Drop the packet.
559  *
560  *    - BV_DROP_IF_MOVED: Consult the MAC learning table for the packet's
561  *      Ethernet source address and VLAN.  If there is none, or if the packet
562  *      is on the learned port, then admit the packet.  If a different port has
563  *      been learned, however, drop the packet (and do not use it for MAC
564  *      learning).
565  */
566 enum bond_verdict
567 bond_check_admissibility(struct bond *bond, const void *slave_,
568                          const uint8_t eth_dst[ETH_ADDR_LEN], tag_type *tags)
569 {
570     struct bond_slave *slave = bond_slave_lookup(bond, slave_);
571
572     /* LACP bonds have very loose admissibility restrictions because we can
573      * assume the remote switch is aware of the bond and will "do the right
574      * thing".  However, as a precaution we drop packets on disabled slaves
575      * because no correctly implemented partner switch should be sending
576      * packets to them.
577      *
578      * If LACP is configured, but LACP negotiations have been unsuccessful, we
579      * drop all incoming traffic. */
580     switch (bond->lacp_status) {
581     case LACP_NEGOTIATED: return slave->enabled ? BV_ACCEPT : BV_DROP;
582     case LACP_CONFIGURED: return BV_DROP;
583     case LACP_DISABLED: break;
584     }
585
586     /* Drop all multicast packets on inactive slaves. */
587     if (eth_addr_is_multicast(eth_dst)) {
588         *tags |= bond_get_active_slave_tag(bond);
589         if (bond->active_slave != bond_slave_lookup(bond, slave_)) {
590             return BV_DROP;
591         }
592     }
593
594     switch (bond->balance) {
595     case BM_AB:
596         /* Drop all packets which arrive on backup slaves.  This is similar to
597          * how Linux bonding handles active-backup bonds. */
598         *tags |= bond_get_active_slave_tag(bond);
599         if (bond->active_slave != slave) {
600             static struct vlog_rate_limit rl = VLOG_RATE_LIMIT_INIT(1, 5);
601
602             VLOG_DBG_RL(&rl, "active-backup bond received packet on backup"
603                         " slave (%s) destined for " ETH_ADDR_FMT,
604                         slave->name, ETH_ADDR_ARGS(eth_dst));
605             return BV_DROP;
606         }
607         return BV_ACCEPT;
608
609     case BM_TCP:
610         /* TCP balanced bonds require successful LACP negotiated. Based on the
611          * above check, LACP is off on this bond.  Therfore, we drop all
612          * incoming traffic. */
613         return BV_DROP;
614
615     case BM_SLB:
616         /* Drop all packets for which we have learned a different input port,
617          * because we probably sent the packet on one slave and got it back on
618          * the other.  Gratuitous ARP packets are an exception to this rule:
619          * the host has moved to another switch.  The exception to the
620          * exception is if we locked the learning table to avoid reflections on
621          * bond slaves. */
622         return BV_DROP_IF_MOVED;
623
624     case BM_STABLE:
625         return BV_ACCEPT;
626     }
627
628     NOT_REACHED();
629 }
630
631 /* Returns the slave (registered on 'bond' by bond_slave_register()) to which
632  * a packet with the given 'flow' and 'vlan' should be forwarded.  Returns
633  * NULL if the packet should be dropped because no slaves are enabled.
634  *
635  * 'vlan' is not necessarily the same as 'flow->vlan_tci'.  First, 'vlan'
636  * should be a VID only (i.e. excluding the PCP bits).  Second,
637  * 'flow->vlan_tci' is the VLAN TCI that appeared on the packet (so it will be
638  * nonzero only for trunk ports), whereas 'vlan' is the logical VLAN that the
639  * packet belongs to (so for an access port it will be the access port's VLAN).
640  *
641  * Adds a tag to '*tags' that associates the flow with the returned slave.
642  */
643 void *
644 bond_choose_output_slave(struct bond *bond, const struct flow *flow,
645                          uint16_t vlan, tag_type *tags)
646 {
647     struct bond_slave *slave = choose_output_slave(bond, flow, vlan, tags);
648     if (slave) {
649         *tags |= bond->balance == BM_STABLE ? bond->stb_tag : slave->tag;
650         return slave->aux;
651     } else {
652         *tags |= bond->no_slaves_tag;
653         return NULL;
654     }
655 }
656 \f
657 /* Rebalancing. */
658
659 static bool
660 bond_is_balanced(const struct bond *bond)
661 {
662     return bond->rebalance_interval
663         && (bond->balance == BM_SLB || bond->balance == BM_TCP);
664 }
665
666 /* Notifies 'bond' that 'n_bytes' bytes were sent in 'flow' within 'vlan'. */
667 void
668 bond_account(struct bond *bond, const struct flow *flow, uint16_t vlan,
669              uint64_t n_bytes)
670 {
671     if (bond_is_balanced(bond)) {
672         lookup_bond_entry(bond, flow, vlan)->tx_bytes += n_bytes;
673     }
674 }
675
676 static struct bond_slave *
677 bond_slave_from_bal_node(struct list *bal)
678 {
679     return CONTAINER_OF(bal, struct bond_slave, bal_node);
680 }
681
682 static void
683 log_bals(struct bond *bond, const struct list *bals)
684 {
685     if (VLOG_IS_DBG_ENABLED()) {
686         struct ds ds = DS_EMPTY_INITIALIZER;
687         const struct bond_slave *slave;
688
689         LIST_FOR_EACH (slave, bal_node, bals) {
690             if (ds.length) {
691                 ds_put_char(&ds, ',');
692             }
693             ds_put_format(&ds, " %s %"PRIu64"kB",
694                           slave->name, slave->tx_bytes / 1024);
695
696             if (!slave->enabled) {
697                 ds_put_cstr(&ds, " (disabled)");
698             }
699             if (!list_is_empty(&slave->entries)) {
700                 struct bond_entry *e;
701
702                 ds_put_cstr(&ds, " (");
703                 LIST_FOR_EACH (e, list_node, &slave->entries) {
704                     if (&e->list_node != list_front(&slave->entries)) {
705                         ds_put_cstr(&ds, " + ");
706                     }
707                     ds_put_format(&ds, "h%td: %"PRIu64"kB",
708                                   e - bond->hash, e->tx_bytes / 1024);
709                 }
710                 ds_put_cstr(&ds, ")");
711             }
712         }
713         VLOG_DBG("bond %s:%s", bond->name, ds_cstr(&ds));
714         ds_destroy(&ds);
715     }
716 }
717
718 /* Shifts 'hash' from its current slave to 'to'. */
719 static void
720 bond_shift_load(struct bond_entry *hash, struct bond_slave *to,
721                 struct tag_set *set)
722 {
723     struct bond_slave *from = hash->slave;
724     struct bond *bond = from->bond;
725     uint64_t delta = hash->tx_bytes;
726
727     VLOG_INFO("bond %s: shift %"PRIu64"kB of load (with hash %td) "
728               "from %s to %s (now carrying %"PRIu64"kB and "
729               "%"PRIu64"kB load, respectively)",
730               bond->name, delta / 1024, hash - bond->hash,
731               from->name, to->name,
732               (from->tx_bytes - delta) / 1024,
733               (to->tx_bytes + delta) / 1024);
734
735     /* Shift load away from 'from' to 'to'. */
736     from->tx_bytes -= delta;
737     to->tx_bytes += delta;
738
739     /* Arrange for flows to be revalidated. */
740     tag_set_add(set, hash->tag);
741     hash->slave = to;
742     hash->tag = tag_create_random();
743 }
744
745 /* Picks and returns a bond_entry to migrate from 'from' (the most heavily
746  * loaded bond slave) to a bond slave that has 'to_tx_bytes' bytes of load,
747  * given that doing so must decrease the ratio of the load on the two slaves by
748  * at least 0.1.  Returns NULL if there is no appropriate entry.
749  *
750  * The list of entries isn't sorted.  I don't know of a reason to prefer to
751  * shift away small hashes or large hashes. */
752 static struct bond_entry *
753 choose_entry_to_migrate(const struct bond_slave *from, uint64_t to_tx_bytes)
754 {
755     struct bond_entry *e;
756
757     if (list_is_short(&from->entries)) {
758         /* 'from' carries no more than one MAC hash, so shifting load away from
759          * it would be pointless. */
760         return NULL;
761     }
762
763     LIST_FOR_EACH (e, list_node, &from->entries) {
764         double old_ratio, new_ratio;
765         uint64_t delta;
766
767         if (to_tx_bytes == 0) {
768             /* Nothing on the new slave, move it. */
769             return e;
770         }
771
772         delta = e->tx_bytes;
773         old_ratio = (double)from->tx_bytes / to_tx_bytes;
774         new_ratio = (double)(from->tx_bytes - delta) / (to_tx_bytes + delta);
775         if (old_ratio - new_ratio > 0.1) {
776             /* Would decrease the ratio, move it. */
777             return e;
778         }
779     }
780
781     return NULL;
782 }
783
784 /* Inserts 'slave' into 'bals' so that descending order of 'tx_bytes' is
785  * maintained. */
786 static void
787 insert_bal(struct list *bals, struct bond_slave *slave)
788 {
789     struct bond_slave *pos;
790
791     LIST_FOR_EACH (pos, bal_node, bals) {
792         if (slave->tx_bytes > pos->tx_bytes) {
793             break;
794         }
795     }
796     list_insert(&pos->bal_node, &slave->bal_node);
797 }
798
799 /* Removes 'slave' from its current list and then inserts it into 'bals' so
800  * that descending order of 'tx_bytes' is maintained. */
801 static void
802 reinsert_bal(struct list *bals, struct bond_slave *slave)
803 {
804     list_remove(&slave->bal_node);
805     insert_bal(bals, slave);
806 }
807
808 /* If 'bond' needs rebalancing, does so.
809  *
810  * The caller should have called bond_account() for each active flow, to ensure
811  * that flow data is consistently accounted at this point. */
812 void
813 bond_rebalance(struct bond *bond, struct tag_set *tags)
814 {
815     struct bond_slave *slave;
816     struct bond_entry *e;
817     struct list bals;
818
819     if (!bond_is_balanced(bond) || time_msec() < bond->next_rebalance) {
820         return;
821     }
822     bond->next_rebalance = time_msec() + bond->rebalance_interval;
823
824     /* Add each bond_entry to its slave's 'entries' list.
825      * Compute each slave's tx_bytes as the sum of its entries' tx_bytes. */
826     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
827         slave->tx_bytes = 0;
828         list_init(&slave->entries);
829     }
830     for (e = &bond->hash[0]; e <= &bond->hash[BOND_MASK]; e++) {
831         if (e->slave && e->tx_bytes) {
832             e->slave->tx_bytes += e->tx_bytes;
833             list_push_back(&e->slave->entries, &e->list_node);
834         }
835     }
836
837     /* Add enabled slaves to 'bals' in descending order of tx_bytes.
838      *
839      * XXX This is O(n**2) in the number of slaves but it could be O(n lg n)
840      * with a proper list sort algorithm. */
841     list_init(&bals);
842     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
843         if (slave->enabled) {
844             insert_bal(&bals, slave);
845         }
846     }
847     log_bals(bond, &bals);
848
849     /* Shift load from the most-loaded slaves to the least-loaded slaves. */
850     while (!list_is_short(&bals)) {
851         struct bond_slave *from = bond_slave_from_bal_node(list_front(&bals));
852         struct bond_slave *to = bond_slave_from_bal_node(list_back(&bals));
853         uint64_t overload;
854
855         overload = from->tx_bytes - to->tx_bytes;
856         if (overload < to->tx_bytes >> 5 || overload < 100000) {
857             /* The extra load on 'from' (and all less-loaded slaves), compared
858              * to that of 'to' (the least-loaded slave), is less than ~3%, or
859              * it is less than ~1Mbps.  No point in rebalancing. */
860             break;
861         }
862
863         /* 'from' is carrying significantly more load than 'to'.  Pick a hash
864          * to move from 'from' to 'to'. */
865         e = choose_entry_to_migrate(from, to->tx_bytes);
866         if (e) {
867             bond_shift_load(e, to, tags);
868
869             /* Delete element from from->entries.
870              *
871              * We don't add the element to to->hashes.  That would only allow
872              * 'e' to be migrated to another slave in this rebalancing run, and
873              * there is no point in doing that. */
874             list_remove(&e->list_node);
875
876             /* Re-sort 'bals'. */
877             reinsert_bal(&bals, from);
878             reinsert_bal(&bals, to);
879         } else {
880             /* Can't usefully migrate anything away from 'from'.
881              * Don't reconsider it. */
882             list_remove(&from->bal_node);
883         }
884     }
885
886     /* Implement exponentially weighted moving average.  A weight of 1/2 causes
887      * historical data to decay to <1% in 7 rebalancing runs.  1,000,000 bytes
888      * take 20 rebalancing runs to decay to 0 and get deleted entirely. */
889     for (e = &bond->hash[0]; e <= &bond->hash[BOND_MASK]; e++) {
890         e->tx_bytes /= 2;
891         if (!e->tx_bytes) {
892             e->slave = NULL;
893         }
894     }
895 }
896 \f
897 /* Bonding unixctl user interface functions. */
898
899 static struct bond *
900 bond_find(const char *name)
901 {
902     struct bond *bond;
903
904     HMAP_FOR_EACH_WITH_HASH (bond, hmap_node, hash_string(name, 0),
905                              &all_bonds) {
906         if (!strcmp(bond->name, name)) {
907             return bond;
908         }
909     }
910     return NULL;
911 }
912
913 static struct bond_slave *
914 bond_lookup_slave(struct bond *bond, const char *slave_name)
915 {
916     struct bond_slave *slave;
917
918     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
919         if (!strcmp(slave->name, slave_name)) {
920             return slave;
921         }
922     }
923     return NULL;
924 }
925
926 static void
927 bond_unixctl_list(struct unixctl_conn *conn,
928                   int argc OVS_UNUSED, const char *argv[] OVS_UNUSED,
929                   void *aux OVS_UNUSED)
930 {
931     struct ds ds = DS_EMPTY_INITIALIZER;
932     const struct bond *bond;
933
934     ds_put_cstr(&ds, "bond\ttype\tslaves\n");
935
936     HMAP_FOR_EACH (bond, hmap_node, &all_bonds) {
937         const struct bond_slave *slave;
938         size_t i;
939
940         ds_put_format(&ds, "%s\t%s\t",
941                       bond->name, bond_mode_to_string(bond->balance));
942
943         i = 0;
944         HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
945             if (i++ > 0) {
946                 ds_put_cstr(&ds, ", ");
947             }
948             ds_put_cstr(&ds, slave->name);
949         }
950         ds_put_char(&ds, '\n');
951     }
952     unixctl_command_reply(conn, ds_cstr(&ds));
953     ds_destroy(&ds);
954 }
955
956 static void
957 bond_print_details(struct ds *ds, const struct bond *bond)
958 {
959     struct shash slave_shash = SHASH_INITIALIZER(&slave_shash);
960     const struct shash_node **sorted_slaves = NULL;
961     const struct bond_slave *slave;
962     int i;
963
964     ds_put_format(ds, "---- %s ----\n", bond->name);
965     ds_put_format(ds, "bond_mode: %s\n",
966                   bond_mode_to_string(bond->balance));
967
968     ds_put_format(ds, "bond-hash-basis: %"PRIu32"\n", bond->basis);
969
970     ds_put_format(ds, "updelay: %d ms\n", bond->updelay);
971     ds_put_format(ds, "downdelay: %d ms\n", bond->downdelay);
972
973     if (bond_is_balanced(bond)) {
974         ds_put_format(ds, "next rebalance: %lld ms\n",
975                       bond->next_rebalance - time_msec());
976     }
977
978     ds_put_cstr(ds, "lacp_status: ");
979     switch (bond->lacp_status) {
980     case LACP_NEGOTIATED:
981         ds_put_cstr(ds, "negotiated\n");
982         break;
983     case LACP_CONFIGURED:
984         ds_put_cstr(ds, "configured\n");
985         break;
986     case LACP_DISABLED:
987         ds_put_cstr(ds, "off\n");
988         break;
989     default:
990         ds_put_cstr(ds, "<unknown>\n");
991         break;
992     }
993
994     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
995         shash_add(&slave_shash, slave->name, slave);
996     }
997     sorted_slaves = shash_sort(&slave_shash);
998
999     for (i = 0; i < shash_count(&slave_shash); i++) {
1000         struct bond_entry *be;
1001
1002         slave = sorted_slaves[i]->data;
1003
1004         /* Basic info. */
1005         ds_put_format(ds, "\nslave %s: %s\n",
1006                       slave->name, slave->enabled ? "enabled" : "disabled");
1007         if (slave == bond->active_slave) {
1008             ds_put_cstr(ds, "\tactive slave\n");
1009         }
1010         if (slave->delay_expires != LLONG_MAX) {
1011             ds_put_format(ds, "\t%s expires in %lld ms\n",
1012                           slave->enabled ? "downdelay" : "updelay",
1013                           slave->delay_expires - time_msec());
1014         }
1015
1016         ds_put_format(ds, "\tmay_enable: %s\n",
1017                       slave->may_enable ? "true" : "false");
1018
1019         if (!bond_is_balanced(bond)) {
1020             continue;
1021         }
1022
1023         /* Hashes. */
1024         for (be = bond->hash; be <= &bond->hash[BOND_MASK]; be++) {
1025             int hash = be - bond->hash;
1026
1027             if (be->slave != slave) {
1028                 continue;
1029             }
1030
1031             ds_put_format(ds, "\thash %d: %"PRIu64" kB load\n",
1032                           hash, be->tx_bytes / 1024);
1033
1034             /* XXX How can we list the MACs assigned to hashes of SLB bonds? */
1035         }
1036     }
1037     shash_destroy(&slave_shash);
1038     free(sorted_slaves);
1039     ds_put_cstr(ds, "\n");
1040 }
1041
1042 static void
1043 bond_unixctl_show(struct unixctl_conn *conn,
1044                   int argc, const char *argv[],
1045                   void *aux OVS_UNUSED)
1046 {
1047     struct ds ds = DS_EMPTY_INITIALIZER;
1048
1049     if (argc > 1) {
1050         const struct bond *bond = bond_find(argv[1]);
1051
1052         if (!bond) {
1053             unixctl_command_reply_error(conn, "no such bond");
1054             return;
1055         }
1056         bond_print_details(&ds, bond);
1057     } else {
1058         const struct bond *bond;
1059
1060         HMAP_FOR_EACH (bond, hmap_node, &all_bonds) {
1061             bond_print_details(&ds, bond);
1062         }
1063     }
1064
1065     unixctl_command_reply(conn, ds_cstr(&ds));
1066     ds_destroy(&ds);
1067 }
1068
1069 static void
1070 bond_unixctl_migrate(struct unixctl_conn *conn,
1071                      int argc OVS_UNUSED, const char *argv[],
1072                      void *aux OVS_UNUSED)
1073 {
1074     const char *bond_s = argv[1];
1075     const char *hash_s = argv[2];
1076     const char *slave_s = argv[3];
1077     struct bond *bond;
1078     struct bond_slave *slave;
1079     struct bond_entry *entry;
1080     int hash;
1081
1082     bond = bond_find(bond_s);
1083     if (!bond) {
1084         unixctl_command_reply_error(conn, "no such bond");
1085         return;
1086     }
1087
1088     if (bond->balance != BM_SLB) {
1089         unixctl_command_reply_error(conn, "not an SLB bond");
1090         return;
1091     }
1092
1093     if (strspn(hash_s, "0123456789") == strlen(hash_s)) {
1094         hash = atoi(hash_s) & BOND_MASK;
1095     } else {
1096         unixctl_command_reply_error(conn, "bad hash");
1097         return;
1098     }
1099
1100     slave = bond_lookup_slave(bond, slave_s);
1101     if (!slave) {
1102         unixctl_command_reply_error(conn, "no such slave");
1103         return;
1104     }
1105
1106     if (!slave->enabled) {
1107         unixctl_command_reply_error(conn, "cannot migrate to disabled slave");
1108         return;
1109     }
1110
1111     entry = &bond->hash[hash];
1112     tag_set_add(&bond->unixctl_tags, entry->tag);
1113     entry->slave = slave;
1114     entry->tag = tag_create_random();
1115     unixctl_command_reply(conn, "migrated");
1116 }
1117
1118 static void
1119 bond_unixctl_set_active_slave(struct unixctl_conn *conn,
1120                               int argc OVS_UNUSED, const char *argv[],
1121                               void *aux OVS_UNUSED)
1122 {
1123     const char *bond_s = argv[1];
1124     const char *slave_s = argv[2];
1125     struct bond *bond;
1126     struct bond_slave *slave;
1127
1128     bond = bond_find(bond_s);
1129     if (!bond) {
1130         unixctl_command_reply_error(conn, "no such bond");
1131         return;
1132     }
1133
1134     slave = bond_lookup_slave(bond, slave_s);
1135     if (!slave) {
1136         unixctl_command_reply_error(conn, "no such slave");
1137         return;
1138     }
1139
1140     if (!slave->enabled) {
1141         unixctl_command_reply_error(conn, "cannot make disabled slave active");
1142         return;
1143     }
1144
1145     if (bond->active_slave != slave) {
1146         tag_set_add(&bond->unixctl_tags, bond_get_active_slave_tag(bond));
1147         bond->active_slave = slave;
1148         bond->active_slave->tag = tag_create_random();
1149         VLOG_INFO("bond %s: active interface is now %s",
1150                   bond->name, slave->name);
1151         bond->send_learning_packets = true;
1152         unixctl_command_reply(conn, "done");
1153     } else {
1154         unixctl_command_reply(conn, "no change");
1155     }
1156 }
1157
1158 static void
1159 enable_slave(struct unixctl_conn *conn, const char *argv[], bool enable)
1160 {
1161     const char *bond_s = argv[1];
1162     const char *slave_s = argv[2];
1163     struct bond *bond;
1164     struct bond_slave *slave;
1165
1166     bond = bond_find(bond_s);
1167     if (!bond) {
1168         unixctl_command_reply_error(conn, "no such bond");
1169         return;
1170     }
1171
1172     slave = bond_lookup_slave(bond, slave_s);
1173     if (!slave) {
1174         unixctl_command_reply_error(conn, "no such slave");
1175         return;
1176     }
1177
1178     bond_enable_slave(slave, enable, &bond->unixctl_tags);
1179     unixctl_command_reply(conn, enable ? "enabled" : "disabled");
1180 }
1181
1182 static void
1183 bond_unixctl_enable_slave(struct unixctl_conn *conn,
1184                           int argc OVS_UNUSED, const char *argv[],
1185                           void *aux OVS_UNUSED)
1186 {
1187     enable_slave(conn, argv, true);
1188 }
1189
1190 static void
1191 bond_unixctl_disable_slave(struct unixctl_conn *conn,
1192                            int argc OVS_UNUSED, const char *argv[],
1193                            void *aux OVS_UNUSED)
1194 {
1195     enable_slave(conn, argv, false);
1196 }
1197
1198 static void
1199 bond_unixctl_hash(struct unixctl_conn *conn, int argc, const char *argv[],
1200                   void *aux OVS_UNUSED)
1201 {
1202     const char *mac_s = argv[1];
1203     const char *vlan_s = argc > 2 ? argv[2] : NULL;
1204     const char *basis_s = argc > 3 ? argv[3] : NULL;
1205     uint8_t mac[ETH_ADDR_LEN];
1206     uint8_t hash;
1207     char *hash_cstr;
1208     unsigned int vlan;
1209     uint32_t basis;
1210
1211     if (vlan_s) {
1212         if (sscanf(vlan_s, "%u", &vlan) != 1) {
1213             unixctl_command_reply_error(conn, "invalid vlan");
1214             return;
1215         }
1216     } else {
1217         vlan = 0;
1218     }
1219
1220     if (basis_s) {
1221         if (sscanf(basis_s, "%"PRIu32, &basis) != 1) {
1222             unixctl_command_reply_error(conn, "invalid basis");
1223             return;
1224         }
1225     } else {
1226         basis = 0;
1227     }
1228
1229     if (sscanf(mac_s, ETH_ADDR_SCAN_FMT, ETH_ADDR_SCAN_ARGS(mac))
1230         == ETH_ADDR_SCAN_COUNT) {
1231         hash = bond_hash_src(mac, vlan, basis) & BOND_MASK;
1232
1233         hash_cstr = xasprintf("%u", hash);
1234         unixctl_command_reply(conn, hash_cstr);
1235         free(hash_cstr);
1236     } else {
1237         unixctl_command_reply_error(conn, "invalid mac");
1238     }
1239 }
1240
1241 void
1242 bond_init(void)
1243 {
1244     unixctl_command_register("bond/list", "", 0, 0, bond_unixctl_list, NULL);
1245     unixctl_command_register("bond/show", "[port]", 0, 1, bond_unixctl_show,
1246                              NULL);
1247     unixctl_command_register("bond/migrate", "port hash slave", 3, 3,
1248                              bond_unixctl_migrate, NULL);
1249     unixctl_command_register("bond/set-active-slave", "port slave", 2, 2,
1250                              bond_unixctl_set_active_slave, NULL);
1251     unixctl_command_register("bond/enable-slave", "port slave", 2, 2,
1252                              bond_unixctl_enable_slave, NULL);
1253     unixctl_command_register("bond/disable-slave", "port slave", 2, 2,
1254                              bond_unixctl_disable_slave, NULL);
1255     unixctl_command_register("bond/hash", "mac [vlan] [basis]", 1, 3,
1256                              bond_unixctl_hash, NULL);
1257 }
1258 \f
1259 static void
1260 bond_entry_reset(struct bond *bond)
1261 {
1262     if (bond->balance != BM_AB) {
1263         size_t hash_len = (BOND_MASK + 1) * sizeof *bond->hash;
1264
1265         if (!bond->hash) {
1266             bond->hash = xmalloc(hash_len);
1267         }
1268         memset(bond->hash, 0, hash_len);
1269
1270         bond->next_rebalance = time_msec() + bond->rebalance_interval;
1271     } else {
1272         free(bond->hash);
1273         bond->hash = NULL;
1274     }
1275 }
1276
1277 static struct bond_slave *
1278 bond_slave_lookup(struct bond *bond, const void *slave_)
1279 {
1280     struct bond_slave *slave;
1281
1282     HMAP_FOR_EACH_IN_BUCKET (slave, hmap_node, hash_pointer(slave_, 0),
1283                              &bond->slaves) {
1284         if (slave->aux == slave_) {
1285             return slave;
1286         }
1287     }
1288
1289     return NULL;
1290 }
1291
1292 static void
1293 bond_enable_slave(struct bond_slave *slave, bool enable, struct tag_set *tags)
1294 {
1295     struct bond *bond = slave->bond;
1296     slave->delay_expires = LLONG_MAX;
1297     if (enable != slave->enabled) {
1298         slave->enabled = enable;
1299         if (!slave->enabled) {
1300             VLOG_WARN("interface %s: disabled", slave->name);
1301             if (tags) {
1302                 tag_set_add(tags, slave->tag);
1303             }
1304         } else {
1305             VLOG_WARN("interface %s: enabled", slave->name);
1306             slave->tag = tag_create_random();
1307         }
1308
1309         if (bond->balance == BM_STABLE) {
1310             bond->bond_revalidate = true;
1311         }
1312     }
1313 }
1314
1315 static void
1316 bond_link_status_update(struct bond_slave *slave, struct tag_set *tags)
1317 {
1318     struct bond *bond = slave->bond;
1319     bool up;
1320
1321     up = netdev_get_carrier(slave->netdev) && slave->may_enable;
1322     if ((up == slave->enabled) != (slave->delay_expires == LLONG_MAX)) {
1323         static struct vlog_rate_limit rl = VLOG_RATE_LIMIT_INIT(5, 20);
1324         VLOG_INFO_RL(&rl, "interface %s: link state %s",
1325                      slave->name, up ? "up" : "down");
1326         if (up == slave->enabled) {
1327             slave->delay_expires = LLONG_MAX;
1328             VLOG_INFO_RL(&rl, "interface %s: will not be %s",
1329                          slave->name, up ? "disabled" : "enabled");
1330         } else {
1331             int delay = (bond->lacp_status != LACP_DISABLED ? 0
1332                          : up ? bond->updelay : bond->downdelay);
1333             slave->delay_expires = time_msec() + delay;
1334             if (delay) {
1335                 VLOG_INFO_RL(&rl, "interface %s: will be %s if it stays %s "
1336                              "for %d ms",
1337                              slave->name,
1338                              up ? "enabled" : "disabled",
1339                              up ? "up" : "down",
1340                              delay);
1341             }
1342         }
1343     }
1344
1345     if (time_msec() >= slave->delay_expires) {
1346         bond_enable_slave(slave, up, tags);
1347     }
1348 }
1349
1350 static unsigned int
1351 bond_hash_src(const uint8_t mac[ETH_ADDR_LEN], uint16_t vlan, uint32_t basis)
1352 {
1353     return hash_3words(hash_bytes(mac, ETH_ADDR_LEN, 0), vlan, basis);
1354 }
1355
1356 static unsigned int
1357 bond_hash_tcp(const struct flow *flow, uint16_t vlan, uint32_t basis)
1358 {
1359     struct flow hash_flow = *flow;
1360     hash_flow.vlan_tci = htons(vlan);
1361
1362     /* The symmetric quality of this hash function is not required, but
1363      * flow_hash_symmetric_l4 already exists, and is sufficient for our
1364      * purposes, so we use it out of convenience. */
1365     return flow_hash_symmetric_l4(&hash_flow, basis);
1366 }
1367
1368 static unsigned int
1369 bond_hash(const struct bond *bond, const struct flow *flow, uint16_t vlan)
1370 {
1371     assert(bond->balance == BM_TCP || bond->balance == BM_SLB);
1372
1373     return (bond->balance == BM_TCP
1374             ? bond_hash_tcp(flow, vlan, bond->basis)
1375             : bond_hash_src(flow->dl_src, vlan, bond->basis));
1376 }
1377
1378 static struct bond_entry *
1379 lookup_bond_entry(const struct bond *bond, const struct flow *flow,
1380                   uint16_t vlan)
1381 {
1382     return &bond->hash[bond_hash(bond, flow, vlan) & BOND_MASK];
1383 }
1384
1385 /* This function uses Highest Random Weight hashing to choose an output slave.
1386  * This approach only reassigns a minimal number of flows when slaves are
1387  * enabled or disabled.  Unfortunately, it has O(n) performance against the
1388  * number of slaves.  There exist algorithms which are O(1), but have slightly
1389  * more complex implementations and require the use of memory.  This may need
1390  * to be reimplemented if it becomes a performance bottleneck. */
1391 static struct bond_slave *
1392 choose_stb_slave(const struct bond *bond, uint32_t flow_hash)
1393 {
1394     struct bond_slave *best, *slave;
1395     uint32_t best_hash;
1396
1397     best = NULL;
1398     best_hash = 0;
1399     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
1400         if (slave->enabled) {
1401             uint32_t hash;
1402
1403             hash = hash_2words(flow_hash, slave->stb_id);
1404             if (!best || hash > best_hash) {
1405                 best = slave;
1406                 best_hash = hash;
1407             }
1408         }
1409     }
1410
1411     return best;
1412 }
1413
1414 static struct bond_slave *
1415 choose_output_slave(const struct bond *bond, const struct flow *flow,
1416                     uint16_t vlan, tag_type *tags)
1417 {
1418     struct bond_entry *e;
1419
1420     if (bond->lacp_status == LACP_CONFIGURED) {
1421         /* LACP has been configured on this bond but negotiations were
1422          * unsuccussful.  Drop all traffic. */
1423         return NULL;
1424     }
1425
1426     switch (bond->balance) {
1427     case BM_AB:
1428         return bond->active_slave;
1429
1430     case BM_STABLE:
1431         return choose_stb_slave(bond, bond_hash_tcp(flow, vlan, bond->basis));
1432
1433     case BM_TCP:
1434         if (bond->lacp_status != LACP_NEGOTIATED) {
1435             /* Must have LACP negotiations for TCP balanced bonds. */
1436             return NULL;
1437         }
1438         /* Fall Through. */
1439     case BM_SLB:
1440         if (!bond_is_balanced(bond)) {
1441             return choose_stb_slave(bond, bond_hash(bond, flow, vlan));
1442         }
1443         e = lookup_bond_entry(bond, flow, vlan);
1444         if (!e->slave || !e->slave->enabled) {
1445             e->slave = CONTAINER_OF(hmap_random_node(&bond->slaves),
1446                                     struct bond_slave, hmap_node);
1447             if (!e->slave->enabled) {
1448                 e->slave = bond->active_slave;
1449             }
1450             e->tag = tag_create_random();
1451         }
1452         *tags |= e->tag;
1453         return e->slave;
1454
1455     default:
1456         NOT_REACHED();
1457     }
1458 }
1459
1460 static struct bond_slave *
1461 bond_choose_slave(const struct bond *bond)
1462 {
1463     struct bond_slave *slave, *best;
1464
1465     /* Find an enabled slave. */
1466     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
1467         if (slave->enabled) {
1468             return slave;
1469         }
1470     }
1471
1472     /* All interfaces are disabled.  Find an interface that will be enabled
1473      * after its updelay expires.  */
1474     best = NULL;
1475     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
1476         if (slave->delay_expires != LLONG_MAX
1477             && slave->may_enable
1478             && (!best || slave->delay_expires < best->delay_expires)) {
1479             best = slave;
1480         }
1481     }
1482     return best;
1483 }
1484
1485 static void
1486 bond_choose_active_slave(struct bond *bond, struct tag_set *tags)
1487 {
1488     static struct vlog_rate_limit rl = VLOG_RATE_LIMIT_INIT(5, 20);
1489     struct bond_slave *old_active_slave = bond->active_slave;
1490
1491     bond->active_slave = bond_choose_slave(bond);
1492     if (bond->active_slave) {
1493         if (bond->active_slave->enabled) {
1494             VLOG_INFO_RL(&rl, "bond %s: active interface is now %s",
1495                          bond->name, bond->active_slave->name);
1496         } else {
1497             VLOG_INFO_RL(&rl, "bond %s: active interface is now %s, skipping "
1498                          "remaining %lld ms updelay (since no interface was "
1499                          "enabled)", bond->name, bond->active_slave->name,
1500                          bond->active_slave->delay_expires - time_msec());
1501             bond_enable_slave(bond->active_slave, true, tags);
1502         }
1503
1504         if (!old_active_slave) {
1505             tag_set_add(tags, bond->no_slaves_tag);
1506         }
1507
1508         bond->send_learning_packets = true;
1509     } else if (old_active_slave) {
1510         VLOG_WARN_RL(&rl, "bond %s: all interfaces disabled", bond->name);
1511     }
1512 }
1513
1514 /* Returns the tag for 'bond''s active slave, or 'bond''s no_slaves_tag if
1515  * there is no active slave. */
1516 static tag_type
1517 bond_get_active_slave_tag(const struct bond *bond)
1518 {
1519     return (bond->active_slave
1520             ? bond->active_slave->tag
1521             : bond->no_slaves_tag);
1522 }
1523
1524 /* Attempts to make the sum of the bond slaves' statistics appear on the fake
1525  * bond interface. */
1526 static void
1527 bond_update_fake_slave_stats(struct bond *bond)
1528 {
1529     struct netdev_stats bond_stats;
1530     struct bond_slave *slave;
1531     struct netdev *bond_dev;
1532
1533     memset(&bond_stats, 0, sizeof bond_stats);
1534
1535     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
1536         struct netdev_stats slave_stats;
1537
1538         if (!netdev_get_stats(slave->netdev, &slave_stats)) {
1539             /* XXX: We swap the stats here because they are swapped back when
1540              * reported by the internal device.  The reason for this is
1541              * internal devices normally represent packets going into the
1542              * system but when used as fake bond device they represent packets
1543              * leaving the system.  We really should do this in the internal
1544              * device itself because changing it here reverses the counts from
1545              * the perspective of the switch.  However, the internal device
1546              * doesn't know what type of device it represents so we have to do
1547              * it here for now. */
1548             bond_stats.tx_packets += slave_stats.rx_packets;
1549             bond_stats.tx_bytes += slave_stats.rx_bytes;
1550             bond_stats.rx_packets += slave_stats.tx_packets;
1551             bond_stats.rx_bytes += slave_stats.tx_bytes;
1552         }
1553     }
1554
1555     if (!netdev_open(bond->name, "system", &bond_dev)) {
1556         netdev_set_stats(bond_dev, &bond_stats);
1557         netdev_close(bond_dev);
1558     }
1559 }