929d6823621befa09b5c2ca150b825e4fa0e05fd
[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     char *name;                 /* Name (a copy of netdev_get_name(netdev)). */
63
64     /* Link status. */
65     long long delay_expires;    /* Time after which 'enabled' may change. */
66     bool up;                    /* Last link status read from netdev. */
67     bool enabled;               /* May be chosen for flows? */
68     bool lacp_may_enable;       /* LACP considers this interface 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     /* Monitoring. */
108     enum bond_detect_mode detect;     /* Link status mode, one of BLSM_*. */
109     struct netdev_monitor *monitor;   /* detect == BLSM_CARRIER only. */
110     long long int miimon_interval;    /* Miimon status refresh interval. */
111     long long int miimon_next_update; /* Time of next miimon update. */
112
113     /* Legacy compatibility. */
114     long long int next_fake_iface_update; /* LLONG_MAX if disabled. */
115
116     /* Tag set saved for next bond_run().  This tag set is a kluge for cases
117      * where we can't otherwise provide revalidation feedback to the client.
118      * That's only unixctl commands now; I hope no other cases will arise. */
119     struct tag_set unixctl_tags;
120 };
121
122 static struct hmap all_bonds = HMAP_INITIALIZER(&all_bonds);
123
124 static void bond_entry_reset(struct bond *);
125 static struct bond_slave *bond_slave_lookup(struct bond *, const void *slave_);
126 static bool bond_is_link_up(struct bond *, struct netdev *);
127 static void bond_enable_slave(struct bond_slave *, bool enable,
128                               struct tag_set *);
129 static void bond_link_status_update(struct bond_slave *, struct tag_set *);
130 static void bond_choose_active_slave(struct bond *, struct tag_set *);
131 static bool bond_is_tcp_hash(const struct bond *);
132 static unsigned int bond_hash_src(const uint8_t mac[ETH_ADDR_LEN],
133                                   uint16_t vlan, uint32_t basis);
134 static unsigned int bond_hash_tcp(const struct flow *, uint16_t vlan,
135                                   uint32_t basis);
136 static struct bond_entry *lookup_bond_entry(const struct bond *,
137                                             const struct flow *,
138                                             uint16_t vlan);
139 static tag_type bond_get_active_slave_tag(const struct bond *);
140 static struct bond_slave *choose_output_slave(const struct bond *,
141                                               const struct flow *,
142                                               uint16_t vlan);
143 static void bond_update_fake_slave_stats(struct bond *);
144
145 /* Attempts to parse 's' as the name of a bond balancing mode.  If successful,
146  * stores the mode in '*balance' and returns true.  Otherwise returns false
147  * without modifying '*balance'. */
148 bool
149 bond_mode_from_string(enum bond_mode *balance, const char *s)
150 {
151     if (!strcmp(s, bond_mode_to_string(BM_TCP))) {
152         *balance = BM_TCP;
153     } else if (!strcmp(s, bond_mode_to_string(BM_SLB))) {
154         *balance = BM_SLB;
155     } else if (!strcmp(s, bond_mode_to_string(BM_STABLE))) {
156         *balance = BM_STABLE;
157     } else if (!strcmp(s, bond_mode_to_string(BM_AB))) {
158         *balance = BM_AB;
159     } else {
160         return false;
161     }
162     return true;
163 }
164
165 /* Returns a string representing 'balance'. */
166 const char *
167 bond_mode_to_string(enum bond_mode balance) {
168     switch (balance) {
169     case BM_TCP:
170         return "balance-tcp";
171     case BM_SLB:
172         return "balance-slb";
173     case BM_STABLE:
174         return "stable";
175     case BM_AB:
176         return "active-backup";
177     }
178     NOT_REACHED();
179 }
180
181 /* Attempts to parse 's' as the name of a bond link status detection mode.  If
182  * successful, stores the mode in '*detect' and returns true.  Otherwise
183  * returns false without modifying '*detect'. */
184 bool
185 bond_detect_mode_from_string(enum bond_detect_mode *detect, const char *s)
186 {
187     if (!strcmp(s, bond_detect_mode_to_string(BLSM_CARRIER))) {
188         *detect = BLSM_CARRIER;
189     } else if (!strcmp(s, bond_detect_mode_to_string(BLSM_MIIMON))) {
190         *detect = BLSM_MIIMON;
191     } else {
192         return false;
193     }
194     return true;
195 }
196
197 /* Returns a string representing 'detect'. */
198 const char *
199 bond_detect_mode_to_string(enum bond_detect_mode detect)
200 {
201     switch (detect) {
202     case BLSM_CARRIER:
203         return "carrier";
204     case BLSM_MIIMON:
205         return "miimon";
206     }
207     NOT_REACHED();
208 }
209 \f
210 /* Creates and returns a new bond whose configuration is initially taken from
211  * 's'.
212  *
213  * The caller should register each slave on the new bond by calling
214  * bond_slave_register().  */
215 struct bond *
216 bond_create(const struct bond_settings *s)
217 {
218     struct bond *bond;
219
220     bond = xzalloc(sizeof *bond);
221     hmap_init(&bond->slaves);
222     bond->no_slaves_tag = tag_create_random();
223     bond->stb_tag = tag_create_random();
224     bond->miimon_next_update = LLONG_MAX;
225     bond->next_fake_iface_update = LLONG_MAX;
226
227     bond_reconfigure(bond, s);
228
229     tag_set_init(&bond->unixctl_tags);
230
231     return bond;
232 }
233
234 /* Frees 'bond'. */
235 void
236 bond_destroy(struct bond *bond)
237 {
238     struct bond_slave *slave, *next_slave;
239
240     if (!bond) {
241         return;
242     }
243
244     hmap_remove(&all_bonds, &bond->hmap_node);
245
246     HMAP_FOR_EACH_SAFE (slave, next_slave, hmap_node, &bond->slaves) {
247         hmap_remove(&bond->slaves, &slave->hmap_node);
248         /* Client owns 'slave->netdev'. */
249         free(slave->name);
250         free(slave);
251     }
252     hmap_destroy(&bond->slaves);
253
254     free(bond->hash);
255
256     netdev_monitor_destroy(bond->monitor);
257
258     free(bond->name);
259     free(bond);
260 }
261
262 /* Updates 'bond''s overall configuration to 's'.
263  *
264  * The caller should register each slave on 'bond' by calling
265  * bond_slave_register().  This is optional if none of the slaves'
266  * configuration has changed.  In any case it can't hurt.
267  *
268  * Returns true if the configuration has changed in such a way that requires
269  * flow revalidation.
270  * */
271 bool
272 bond_reconfigure(struct bond *bond, const struct bond_settings *s)
273 {
274     bool revalidate = false;
275
276     if (!bond->name || strcmp(bond->name, s->name)) {
277         if (bond->name) {
278             hmap_remove(&all_bonds, &bond->hmap_node);
279             free(bond->name);
280         }
281         bond->name = xstrdup(s->name);
282         hmap_insert(&all_bonds, &bond->hmap_node, hash_string(bond->name, 0));
283     }
284
285     bond->detect = s->detect;
286     bond->miimon_interval = s->miimon_interval;
287     bond->updelay = s->up_delay;
288     bond->downdelay = s->down_delay;
289     bond->rebalance_interval = s->rebalance_interval;
290
291     if (bond->balance != s->balance) {
292         bond->balance = s->balance;
293         revalidate = true;
294     }
295
296     if (bond->basis != s->basis) {
297         bond->basis = s->basis;
298         revalidate = true;
299     }
300
301     if (bond->detect == BLSM_CARRIER) {
302         struct bond_slave *slave;
303
304         if (!bond->monitor) {
305             bond->monitor = netdev_monitor_create();
306         }
307
308         HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
309             netdev_monitor_add(bond->monitor, slave->netdev);
310         }
311     } else {
312         netdev_monitor_destroy(bond->monitor);
313         bond->monitor = NULL;
314
315         if (bond->miimon_next_update == LLONG_MAX) {
316             bond->miimon_next_update = time_msec() + bond->miimon_interval;
317         }
318     }
319
320     if (s->fake_iface) {
321         if (bond->next_fake_iface_update == LLONG_MAX) {
322             bond->next_fake_iface_update = time_msec();
323         }
324     } else {
325         bond->next_fake_iface_update = LLONG_MAX;
326     }
327
328     if (bond->bond_revalidate) {
329         revalidate = true;
330         bond->bond_revalidate = false;
331     }
332
333     if (bond->balance == BM_AB || !bond->hash || revalidate) {
334         bond_entry_reset(bond);
335     }
336
337     return revalidate;
338 }
339
340 /* Registers 'slave_' as a slave of 'bond'.  The 'slave_' pointer is an
341  * arbitrary client-provided pointer that uniquely identifies a slave within a
342  * bond.  If 'slave_' already exists within 'bond' then this function
343  * reconfigures the existing slave.
344  *
345  * 'stb_id' is used in BM_STABLE bonds to guarantee consistent slave choices
346  * across restarts and distributed vswitch instances.  It should be unique per
347  * slave, and preferably consistent across restarts and reconfigurations.
348  *
349  * 'netdev' must be the network device that 'slave_' represents.  It is owned
350  * by the client, so the client must not close it before either unregistering
351  * 'slave_' or destroying 'bond'.
352  */
353 void
354 bond_slave_register(struct bond *bond, void *slave_, uint32_t stb_id,
355                     struct netdev *netdev)
356 {
357     struct bond_slave *slave = bond_slave_lookup(bond, slave_);
358
359     if (!slave) {
360         slave = xzalloc(sizeof *slave);
361
362         hmap_insert(&bond->slaves, &slave->hmap_node, hash_pointer(slave_, 0));
363         slave->bond = bond;
364         slave->aux = slave_;
365         slave->delay_expires = LLONG_MAX;
366         slave->up = bond_is_link_up(bond, netdev);
367         slave->name = xstrdup(netdev_get_name(netdev));
368         bond->bond_revalidate = true;
369
370         slave->enabled = false;
371         bond_enable_slave(slave, slave->up, NULL);
372     }
373
374     if (slave->stb_id != stb_id) {
375         slave->stb_id = stb_id;
376         bond->bond_revalidate = true;
377     }
378
379     if (slave->netdev != netdev) {
380         if (bond->monitor) {
381             if (slave->netdev) {
382                 netdev_monitor_remove(bond->monitor, slave->netdev);
383             }
384             netdev_monitor_add(bond->monitor, netdev);
385         }
386         slave->netdev = netdev;
387     }
388
389     free(slave->name);
390     slave->name = xstrdup(netdev_get_name(netdev));
391 }
392
393 /* Unregisters 'slave_' from 'bond'.  If 'bond' does not contain such a slave
394  * then this function has no effect.
395  *
396  * Unregistering a slave invalidates all flows. */
397 void
398 bond_slave_unregister(struct bond *bond, const void *slave_)
399 {
400     struct bond_slave *slave = bond_slave_lookup(bond, slave_);
401     bool del_active;
402
403     if (!slave) {
404         return;
405     }
406
407     if (bond->monitor) {
408         netdev_monitor_remove(bond->monitor, slave->netdev);
409     }
410
411     bond_enable_slave(slave, false, NULL);
412
413     del_active = bond->active_slave == slave;
414     if (bond->hash) {
415         struct bond_entry *e;
416         for (e = bond->hash; e <= &bond->hash[BOND_MASK]; e++) {
417             if (e->slave == slave) {
418                 e->slave = NULL;
419             }
420         }
421     }
422
423     free(slave->name);
424
425     hmap_remove(&bond->slaves, &slave->hmap_node);
426     /* Client owns 'slave->netdev'. */
427     free(slave);
428
429     if (del_active) {
430         struct tag_set tags;
431
432         tag_set_init(&tags);
433         bond_choose_active_slave(bond, &tags);
434         bond->send_learning_packets = true;
435     }
436 }
437
438 /* Should be called on each slave in 'bond' before bond_run() to indicate the
439  * results of lacp_slave_may_enable() on 'slave_'. */
440 void
441 bond_slave_set_lacp_may_enable(struct bond *bond, void *slave_,
442                                bool may_enable)
443 {
444     bond_slave_lookup(bond, slave_)->lacp_may_enable = may_enable;
445 }
446
447 /* Performs periodic maintenance on 'bond'.  The caller must provide 'tags' to
448  * allow tagged flows to be invalidated.
449  *
450  * The caller should check bond_should_send_learning_packets() afterward. */
451 void
452 bond_run(struct bond *bond, struct tag_set *tags, bool lacp_negotiated)
453 {
454     struct bond_slave *slave;
455     bool is_tcp_hash = bond_is_tcp_hash(bond);
456
457     bond->lacp_negotiated = lacp_negotiated;
458
459     /* Update link status. */
460     if (bond->detect == BLSM_CARRIER
461         || time_msec() >= bond->miimon_next_update)
462     {
463         HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
464             slave->up = bond_is_link_up(bond, slave->netdev);
465         }
466         bond->miimon_next_update = time_msec() + bond->miimon_interval;
467     }
468
469     /* Enable slaves based on link status and LACP feedback. */
470     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
471         bond_link_status_update(slave, tags);
472     }
473     if (!bond->active_slave || !bond->active_slave->enabled) {
474         bond_choose_active_slave(bond, tags);
475     }
476
477     /* Update fake bond interface stats. */
478     if (time_msec() >= bond->next_fake_iface_update) {
479         bond_update_fake_slave_stats(bond);
480         bond->next_fake_iface_update = time_msec() + 1000;
481     }
482
483     if (is_tcp_hash != bond_is_tcp_hash(bond)) {
484         bond->bond_revalidate = true;
485     }
486
487     if (bond->bond_revalidate) {
488         bond->bond_revalidate = false;
489
490         bond_entry_reset(bond);
491         if (bond->balance != BM_STABLE) {
492             struct bond_slave *slave;
493
494             HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
495                 tag_set_add(tags, slave->tag);
496             }
497         } else {
498             tag_set_add(tags, bond->stb_tag);
499         }
500         tag_set_add(tags, bond->no_slaves_tag);
501     }
502
503     /* Invalidate any tags required by  */
504     tag_set_union(tags, &bond->unixctl_tags);
505     tag_set_init(&bond->unixctl_tags);
506 }
507
508 /* Causes poll_block() to wake up when 'bond' needs something to be done. */
509 void
510 bond_wait(struct bond *bond)
511 {
512     struct bond_slave *slave;
513
514     if (bond->detect == BLSM_CARRIER) {
515         netdev_monitor_poll_wait(bond->monitor);
516     } else {
517         poll_timer_wait_until(bond->miimon_next_update);
518     }
519
520     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
521         if (slave->delay_expires != LLONG_MAX) {
522             poll_timer_wait_until(slave->delay_expires);
523         }
524     }
525
526     if (bond->next_fake_iface_update != LLONG_MAX) {
527         poll_timer_wait_until(bond->next_fake_iface_update);
528     }
529
530     /* Ensure that any saved tags get revalidated right away. */
531     if (!tag_set_is_empty(&bond->unixctl_tags)) {
532         poll_immediate_wake();
533     }
534
535     /* We don't wait for bond->next_rebalance because rebalancing can only run
536      * at a flow account checkpoint.  ofproto does checkpointing on its own
537      * schedule and bond_rebalance() gets called afterward, so we'd just be
538      * waking up for no purpose. */
539 }
540 \f
541 /* MAC learning table interaction. */
542
543 static bool
544 may_send_learning_packets(const struct bond *bond)
545 {
546     return !bond->lacp_negotiated && bond->balance != BM_AB;
547 }
548
549 /* Returns true if 'bond' needs the client to send out packets to assist with
550  * MAC learning on 'bond'.  If this function returns true, then the client
551  * should iterate through its MAC learning table for the bridge on which 'bond'
552  * is located.  For each MAC that has been learned on a port other than 'bond',
553  * it should call bond_send_learning_packet().
554  *
555  * This function will only return true if 'bond' is in SLB mode and LACP is not
556  * negotiated.  Otherwise sending learning packets isn't necessary.
557  *
558  * Calling this function resets the state that it checks. */
559 bool
560 bond_should_send_learning_packets(struct bond *bond)
561 {
562     bool send = bond->send_learning_packets && may_send_learning_packets(bond);
563     bond->send_learning_packets = false;
564     return send;
565 }
566
567 /* Sends a gratuitous learning packet on 'bond' from 'eth_src' on 'vlan'.
568  *
569  * See bond_should_send_learning_packets() for description of usage. */
570 int
571 bond_send_learning_packet(struct bond *bond,
572                           const uint8_t eth_src[ETH_ADDR_LEN],
573                           uint16_t vlan)
574 {
575     struct bond_slave *slave;
576     struct ofpbuf packet;
577     struct flow flow;
578     int error;
579
580     assert(may_send_learning_packets(bond));
581     if (!bond->active_slave) {
582         /* Nowhere to send the learning packet. */
583         return 0;
584     }
585
586     memset(&flow, 0, sizeof flow);
587     memcpy(flow.dl_src, eth_src, ETH_ADDR_LEN);
588     slave = choose_output_slave(bond, &flow, vlan);
589
590     ofpbuf_init(&packet, 0);
591     compose_benign_packet(&packet, "Open vSwitch Bond Failover", 0xf177,
592                           eth_src);
593     if (vlan) {
594         eth_set_vlan_tci(&packet, htons(vlan));
595     }
596     error = netdev_send(slave->netdev, &packet);
597     ofpbuf_uninit(&packet);
598
599     return error;
600 }
601 \f
602 /* Checks whether a packet that arrived on 'slave_' within 'bond', with an
603  * Ethernet destination address of 'eth_dst', should be admitted.
604  *
605  * The return value is one of the following:
606  *
607  *    - BV_ACCEPT: Admit the packet.
608  *
609  *    - BV_DROP: Drop the packet.
610  *
611  *    - BV_DROP_IF_MOVED: Consult the MAC learning table for the packet's
612  *      Ethernet source address and VLAN.  If there is none, or if the packet
613  *      is on the learned port, then admit the packet.  If a different port has
614  *      been learned, however, drop the packet (and do not use it for MAC
615  *      learning).
616  */
617 enum bond_verdict
618 bond_check_admissibility(struct bond *bond, const void *slave_,
619                          const uint8_t eth_dst[ETH_ADDR_LEN], tag_type *tags)
620 {
621     /* Admit all packets if LACP has been negotiated, because that means that
622      * the remote switch is aware of the bond and will "do the right thing". */
623     if (bond->lacp_negotiated) {
624         return BV_ACCEPT;
625     }
626
627     /* Drop all multicast packets on inactive slaves. */
628     if (eth_addr_is_multicast(eth_dst)) {
629         *tags |= bond_get_active_slave_tag(bond);
630         if (bond->active_slave != bond_slave_lookup(bond, slave_)) {
631             return BV_DROP;
632         }
633     }
634
635     /* Drop all packets for which we have learned a different input port,
636      * because we probably sent the packet on one slave and got it back on the
637      * other.  Gratuitous ARP packets are an exception to this rule: the host
638      * has moved to another switch.  The exception to the exception is if we
639      * locked the learning table to avoid reflections on bond slaves. */
640     return BV_DROP_IF_MOVED;
641 }
642
643 /* Returns the slave (registered on 'bond' by bond_slave_register()) to which
644  * a packet with the given 'flow' and 'vlan' should be forwarded.  Returns
645  * NULL if the packet should be dropped because no slaves are enabled.
646  *
647  * 'vlan' is not necessarily the same as 'flow->vlan_tci'.  First, 'vlan'
648  * should be a VID only (i.e. excluding the PCP bits).  Second,
649  * 'flow->vlan_tci' is the VLAN TCI that appeared on the packet (so it will be
650  * nonzero only for trunk ports), whereas 'vlan' is the logical VLAN that the
651  * packet belongs to (so for an access port it will be the access port's VLAN).
652  *
653  * Adds a tag to '*tags' that associates the flow with the returned slave.
654  */
655 void *
656 bond_choose_output_slave(struct bond *bond, const struct flow *flow,
657                          uint16_t vlan, tag_type *tags)
658 {
659     struct bond_slave *slave = choose_output_slave(bond, flow, vlan);
660     if (slave) {
661         *tags |= bond->balance == BM_STABLE ? bond->stb_tag : slave->tag;
662         return slave->aux;
663     } else {
664         *tags |= bond->no_slaves_tag;
665         return NULL;
666     }
667 }
668 \f
669 /* Rebalancing. */
670
671 static bool
672 bond_is_balanced(const struct bond *bond)
673 {
674     return bond->balance == BM_SLB || bond->balance == BM_TCP;
675 }
676
677 /* Notifies 'bond' that 'n_bytes' bytes were sent in 'flow' within 'vlan'. */
678 void
679 bond_account(struct bond *bond, const struct flow *flow, uint16_t vlan,
680              uint64_t n_bytes)
681 {
682
683     if (bond_is_balanced(bond)) {
684         lookup_bond_entry(bond, flow, vlan)->tx_bytes += n_bytes;
685     }
686 }
687
688 static struct bond_slave *
689 bond_slave_from_bal_node(struct list *bal)
690 {
691     return CONTAINER_OF(bal, struct bond_slave, bal_node);
692 }
693
694 static void
695 log_bals(struct bond *bond, const struct list *bals)
696 {
697     if (VLOG_IS_DBG_ENABLED()) {
698         struct ds ds = DS_EMPTY_INITIALIZER;
699         const struct bond_slave *slave;
700
701         LIST_FOR_EACH (slave, bal_node, bals) {
702             if (ds.length) {
703                 ds_put_char(&ds, ',');
704             }
705             ds_put_format(&ds, " %s %"PRIu64"kB",
706                           slave->name, slave->tx_bytes / 1024);
707
708             if (!slave->enabled) {
709                 ds_put_cstr(&ds, " (disabled)");
710             }
711             if (!list_is_empty(&slave->entries)) {
712                 struct bond_entry *e;
713
714                 ds_put_cstr(&ds, " (");
715                 LIST_FOR_EACH (e, list_node, &slave->entries) {
716                     if (&e->list_node != list_front(&slave->entries)) {
717                         ds_put_cstr(&ds, " + ");
718                     }
719                     ds_put_format(&ds, "h%td: %"PRIu64"kB",
720                                   e - bond->hash, e->tx_bytes / 1024);
721                 }
722                 ds_put_cstr(&ds, ")");
723             }
724         }
725         VLOG_DBG("bond %s:%s", bond->name, ds_cstr(&ds));
726         ds_destroy(&ds);
727     }
728 }
729
730 /* Shifts 'hash' from its current slave to 'to'. */
731 static void
732 bond_shift_load(struct bond_entry *hash, struct bond_slave *to,
733                 struct tag_set *set)
734 {
735     struct bond_slave *from = hash->slave;
736     struct bond *bond = from->bond;
737     uint64_t delta = hash->tx_bytes;
738
739     VLOG_INFO("bond %s: shift %"PRIu64"kB of load (with hash %td) "
740               "from %s to %s (now carrying %"PRIu64"kB and "
741               "%"PRIu64"kB load, respectively)",
742               bond->name, delta / 1024, hash - bond->hash,
743               from->name, to->name,
744               (from->tx_bytes - delta) / 1024,
745               (to->tx_bytes + delta) / 1024);
746
747     /* Shift load away from 'from' to 'to'. */
748     from->tx_bytes -= delta;
749     to->tx_bytes += delta;
750
751     /* Arrange for flows to be revalidated. */
752     tag_set_add(set, hash->tag);
753     hash->slave = to;
754     hash->tag = tag_create_random();
755 }
756
757 /* Pick and returns a bond_entry to migrate to 'to' (the least-loaded slave),
758  * given that doing so must decrease the ratio of the load on the two slaves by
759  * at least 0.1.  Returns NULL if there is no appropriate entry.
760  *
761  * The list of entries isn't sorted.  I don't know of a reason to prefer to
762  * shift away small hashes or large hashes. */
763 static struct bond_entry *
764 choose_entry_to_migrate(const struct bond_slave *from, uint64_t to_tx_bytes)
765 {
766     struct bond_entry *e;
767
768     if (list_is_short(&from->entries)) {
769         /* 'from' carries no more than one MAC hash, so shifting load away from
770          * it would be pointless. */
771         return NULL;
772     }
773
774     LIST_FOR_EACH (e, list_node, &from->entries) {
775         double old_ratio, new_ratio;
776         uint64_t delta;
777
778         if (to_tx_bytes == 0) {
779             /* Nothing on the new slave, move it. */
780             return e;
781         }
782
783         delta = e->tx_bytes;
784         old_ratio = (double)from->tx_bytes / to_tx_bytes;
785         new_ratio = (double)(from->tx_bytes - delta) / (to_tx_bytes + delta);
786         if (old_ratio - new_ratio > 0.1) {
787             /* Would decrease the ratio, move it. */
788             return e;
789         }
790     }
791
792     return NULL;
793 }
794
795 /* Inserts 'slave' into 'bals' so that descending order of 'tx_bytes' is
796  * maintained. */
797 static void
798 insert_bal(struct list *bals, struct bond_slave *slave)
799 {
800     struct bond_slave *pos;
801
802     LIST_FOR_EACH (pos, bal_node, bals) {
803         if (slave->tx_bytes > pos->tx_bytes) {
804             break;
805         }
806     }
807     list_insert(&pos->bal_node, &slave->bal_node);
808 }
809
810 /* Removes 'slave' from its current list and then inserts it into 'bals' so
811  * that descending order of 'tx_bytes' is maintained. */
812 static void
813 reinsert_bal(struct list *bals, struct bond_slave *slave)
814 {
815     list_remove(&slave->bal_node);
816     insert_bal(bals, slave);
817 }
818
819 /* If 'bond' needs rebalancing, does so.
820  *
821  * The caller should have called bond_account() for each active flow, to ensure
822  * that flow data is consistently accounted at this point. */
823 void
824 bond_rebalance(struct bond *bond, struct tag_set *tags)
825 {
826     struct bond_slave *slave;
827     struct bond_entry *e;
828     struct list bals;
829
830     if (!bond_is_balanced(bond) || time_msec() < bond->next_rebalance) {
831         return;
832     }
833     bond->next_rebalance = time_msec() + bond->rebalance_interval;
834
835     /* Add each bond_entry to its slave's 'entries' list.
836      * Compute each slave's tx_bytes as the sum of its entries' tx_bytes. */
837     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
838         slave->tx_bytes = 0;
839         list_init(&slave->entries);
840     }
841     for (e = &bond->hash[0]; e <= &bond->hash[BOND_MASK]; e++) {
842         if (e->slave && e->tx_bytes) {
843             e->slave->tx_bytes += e->tx_bytes;
844             list_push_back(&e->slave->entries, &e->list_node);
845         }
846     }
847
848     /* Add enabled slaves to 'bals' in descending order of tx_bytes.
849      *
850      * XXX This is O(n**2) in the number of slaves but it could be O(n lg n)
851      * with a proper list sort algorithm. */
852     list_init(&bals);
853     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
854         if (slave->enabled) {
855             insert_bal(&bals, slave);
856         }
857     }
858     log_bals(bond, &bals);
859
860     /* Shift load from the most-loaded slaves to the least-loaded slaves. */
861     while (!list_is_short(&bals)) {
862         struct bond_slave *from = bond_slave_from_bal_node(list_front(&bals));
863         struct bond_slave *to = bond_slave_from_bal_node(list_back(&bals));
864         uint64_t overload;
865
866         overload = from->tx_bytes - to->tx_bytes;
867         if (overload < to->tx_bytes >> 5 || overload < 100000) {
868             /* The extra load on 'from' (and all less-loaded slaves), compared
869              * to that of 'to' (the least-loaded slave), is less than ~3%, or
870              * it is less than ~1Mbps.  No point in rebalancing. */
871             break;
872         }
873
874         /* 'from' is carrying significantly more load than 'to', and that load
875          * is split across at least two different hashes. */
876         e = choose_entry_to_migrate(from, to->tx_bytes);
877         if (e) {
878             bond_shift_load(e, to, tags);
879
880             /* Delete element from from->entries.
881              *
882              * We don't add the element to to->hashes.  That would only allow
883              * 'e' to be migrated to another slave in this rebalancing run, and
884              * there is no point in doing that. */
885             list_remove(&e->list_node);
886
887             /* Re-sort 'bals'. */
888             reinsert_bal(&bals, from);
889             reinsert_bal(&bals, to);
890         } else {
891             /* Can't usefully migrate anything away from 'from'.
892              * Don't reconsider it. */
893             list_remove(&from->bal_node);
894         }
895     }
896
897     /* Implement exponentially weighted moving average.  A weight of 1/2 causes
898      * historical data to decay to <1% in 7 rebalancing runs.  1,000,000 bytes
899      * take 20 rebalancing runs to decay to 0 and get deleted entirely. */
900     for (e = &bond->hash[0]; e <= &bond->hash[BOND_MASK]; e++) {
901         e->tx_bytes /= 2;
902         if (!e->tx_bytes) {
903             e->slave = NULL;
904         }
905     }
906 }
907 \f
908 /* Bonding unixctl user interface functions. */
909
910 static struct bond *
911 bond_find(const char *name)
912 {
913     struct bond *bond;
914
915     HMAP_FOR_EACH_WITH_HASH (bond, hmap_node, hash_string(name, 0),
916                              &all_bonds) {
917         if (!strcmp(bond->name, name)) {
918             return bond;
919         }
920     }
921     return NULL;
922 }
923
924 static struct bond_slave *
925 bond_lookup_slave(struct bond *bond, const char *slave_name)
926 {
927     struct bond_slave *slave;
928
929     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
930         if (!strcmp(slave->name, slave_name)) {
931             return slave;
932         }
933     }
934     return NULL;
935 }
936
937 static void
938 bond_unixctl_list(struct unixctl_conn *conn,
939                   const char *args OVS_UNUSED, void *aux OVS_UNUSED)
940 {
941     struct ds ds = DS_EMPTY_INITIALIZER;
942     const struct bond *bond;
943
944     ds_put_cstr(&ds, "bond\ttype\tslaves\n");
945
946     HMAP_FOR_EACH (bond, hmap_node, &all_bonds) {
947         const struct bond_slave *slave;
948         size_t i;
949
950         ds_put_format(&ds, "%s\t%s\t",
951                       bond->name, bond_mode_to_string(bond->balance));
952
953         i = 0;
954         HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
955             if (i++ > 0) {
956                 ds_put_cstr(&ds, ", ");
957             }
958             ds_put_cstr(&ds, slave->name);
959         }
960         ds_put_char(&ds, '\n');
961     }
962     unixctl_command_reply(conn, 200, ds_cstr(&ds));
963     ds_destroy(&ds);
964 }
965
966 static void
967 bond_unixctl_show(struct unixctl_conn *conn,
968                   const char *args, void *aux OVS_UNUSED)
969 {
970     struct ds ds = DS_EMPTY_INITIALIZER;
971     const struct bond_slave *slave;
972     const struct bond *bond;
973
974     bond = bond_find(args);
975     if (!bond) {
976         unixctl_command_reply(conn, 501, "no such bond");
977         return;
978     }
979
980     ds_put_format(&ds, "bond_mode: %s\n",
981                   bond_mode_to_string(bond->balance));
982
983     if (bond->balance != BM_AB) {
984         ds_put_format(&ds, "bond-hash-algorithm: %s\n",
985                       bond_is_tcp_hash(bond) ? "balance-tcp" : "balance-slb");
986     }
987
988     ds_put_format(&ds, "bond-hash-basis: %"PRIu32"\n", bond->basis);
989
990     ds_put_format(&ds, "bond-detect-mode: %s\n",
991                   bond->monitor ? "carrier" : "miimon");
992
993     if (!bond->monitor) {
994         ds_put_format(&ds, "bond-miimon-interval: %lld\n",
995                       bond->miimon_interval);
996     }
997
998     ds_put_format(&ds, "updelay: %d ms\n", bond->updelay);
999     ds_put_format(&ds, "downdelay: %d ms\n", bond->downdelay);
1000
1001     if (bond_is_balanced(bond)) {
1002         ds_put_format(&ds, "next rebalance: %lld ms\n",
1003                       bond->next_rebalance - time_msec());
1004     }
1005
1006     ds_put_format(&ds, "lacp_negotiated: %s\n",
1007                   bond->lacp_negotiated ? "true" : "false");
1008
1009     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
1010         struct bond_entry *be;
1011         struct flow flow;
1012
1013         /* Basic info. */
1014         ds_put_format(&ds, "\nslave %s: %s\n",
1015                       slave->name, slave->enabled ? "enabled" : "disabled");
1016         if (slave == bond->active_slave) {
1017             ds_put_cstr(&ds, "\tactive slave\n");
1018         }
1019         if (slave->delay_expires != LLONG_MAX) {
1020             ds_put_format(&ds, "\t%s expires in %lld ms\n",
1021                           slave->enabled ? "downdelay" : "updelay",
1022                           slave->delay_expires - time_msec());
1023         }
1024
1025         ds_put_format(&ds, "\tlacp_may_enable: %s\n",
1026                       slave->lacp_may_enable ? "true" : "false");
1027
1028         if (!bond_is_balanced(bond)) {
1029             continue;
1030         }
1031
1032         /* Hashes. */
1033         memset(&flow, 0, sizeof flow);
1034         for (be = bond->hash; be <= &bond->hash[BOND_MASK]; be++) {
1035             int hash = be - bond->hash;
1036
1037             if (be->slave != slave) {
1038                 continue;
1039             }
1040
1041             ds_put_format(&ds, "\thash %d: %"PRIu64" kB load\n",
1042                           hash, be->tx_bytes / 1024);
1043
1044             if (bond->balance != BM_SLB) {
1045                 continue;
1046             }
1047
1048             /* XXX How can we list the MACs assigned to hashes? */
1049         }
1050     }
1051     unixctl_command_reply(conn, 200, ds_cstr(&ds));
1052     ds_destroy(&ds);
1053 }
1054
1055 static void
1056 bond_unixctl_migrate(struct unixctl_conn *conn, const char *args_,
1057                      void *aux OVS_UNUSED)
1058 {
1059     char *args = (char *) args_;
1060     char *save_ptr = NULL;
1061     char *bond_s, *hash_s, *slave_s;
1062     struct bond *bond;
1063     struct bond_slave *slave;
1064     struct bond_entry *entry;
1065     int hash;
1066
1067     bond_s = strtok_r(args, " ", &save_ptr);
1068     hash_s = strtok_r(NULL, " ", &save_ptr);
1069     slave_s = strtok_r(NULL, " ", &save_ptr);
1070     if (!slave_s) {
1071         unixctl_command_reply(conn, 501,
1072                               "usage: bond/migrate BOND HASH SLAVE");
1073         return;
1074     }
1075
1076     bond = bond_find(bond_s);
1077     if (!bond) {
1078         unixctl_command_reply(conn, 501, "no such bond");
1079         return;
1080     }
1081
1082     if (bond->balance != BM_SLB) {
1083         unixctl_command_reply(conn, 501, "not an SLB bond");
1084         return;
1085     }
1086
1087     if (strspn(hash_s, "0123456789") == strlen(hash_s)) {
1088         hash = atoi(hash_s) & BOND_MASK;
1089     } else {
1090         unixctl_command_reply(conn, 501, "bad hash");
1091         return;
1092     }
1093
1094     slave = bond_lookup_slave(bond, slave_s);
1095     if (!slave) {
1096         unixctl_command_reply(conn, 501, "no such slave");
1097         return;
1098     }
1099
1100     if (!slave->enabled) {
1101         unixctl_command_reply(conn, 501, "cannot migrate to disabled slave");
1102         return;
1103     }
1104
1105     entry = &bond->hash[hash];
1106     tag_set_add(&bond->unixctl_tags, entry->tag);
1107     entry->slave = slave;
1108     entry->tag = tag_create_random();
1109     unixctl_command_reply(conn, 200, "migrated");
1110 }
1111
1112 static void
1113 bond_unixctl_set_active_slave(struct unixctl_conn *conn, const char *args_,
1114                               void *aux OVS_UNUSED)
1115 {
1116     char *args = (char *) args_;
1117     char *save_ptr = NULL;
1118     char *bond_s, *slave_s;
1119     struct bond *bond;
1120     struct bond_slave *slave;
1121
1122     bond_s = strtok_r(args, " ", &save_ptr);
1123     slave_s = strtok_r(NULL, " ", &save_ptr);
1124     if (!slave_s) {
1125         unixctl_command_reply(conn, 501,
1126                               "usage: bond/set-active-slave BOND SLAVE");
1127         return;
1128     }
1129
1130     bond = bond_find(bond_s);
1131     if (!bond) {
1132         unixctl_command_reply(conn, 501, "no such bond");
1133         return;
1134     }
1135
1136     slave = bond_lookup_slave(bond, slave_s);
1137     if (!slave) {
1138         unixctl_command_reply(conn, 501, "no such slave");
1139         return;
1140     }
1141
1142     if (!slave->enabled) {
1143         unixctl_command_reply(conn, 501, "cannot make disabled slave active");
1144         return;
1145     }
1146
1147     if (bond->active_slave != slave) {
1148         tag_set_add(&bond->unixctl_tags, bond_get_active_slave_tag(bond));
1149         bond->active_slave = slave;
1150         bond->active_slave->tag = tag_create_random();
1151         VLOG_INFO("bond %s: active interface is now %s",
1152                   bond->name, slave->name);
1153         bond->send_learning_packets = true;
1154         unixctl_command_reply(conn, 200, "done");
1155     } else {
1156         unixctl_command_reply(conn, 200, "no change");
1157     }
1158 }
1159
1160 static void
1161 enable_slave(struct unixctl_conn *conn, const char *args_, bool enable)
1162 {
1163     char *args = (char *) args_;
1164     char *save_ptr = NULL;
1165     char *bond_s, *slave_s;
1166     struct bond *bond;
1167     struct bond_slave *slave;
1168
1169     bond_s = strtok_r(args, " ", &save_ptr);
1170     slave_s = strtok_r(NULL, " ", &save_ptr);
1171     if (!slave_s) {
1172         char *usage = xasprintf("usage: bond/%s-slave BOND SLAVE",
1173                                 enable ? "enable" : "disable");
1174         unixctl_command_reply(conn, 501, usage);
1175         free(usage);
1176         return;
1177     }
1178
1179     bond = bond_find(bond_s);
1180     if (!bond) {
1181         unixctl_command_reply(conn, 501, "no such bond");
1182         return;
1183     }
1184
1185     slave = bond_lookup_slave(bond, slave_s);
1186     if (!slave) {
1187         unixctl_command_reply(conn, 501, "no such slave");
1188         return;
1189     }
1190
1191     bond_enable_slave(slave, enable, &bond->unixctl_tags);
1192     unixctl_command_reply(conn, 501, enable ? "enabled" : "disabled");
1193 }
1194
1195 static void
1196 bond_unixctl_enable_slave(struct unixctl_conn *conn, const char *args,
1197                           void *aux OVS_UNUSED)
1198 {
1199     enable_slave(conn, args, true);
1200 }
1201
1202 static void
1203 bond_unixctl_disable_slave(struct unixctl_conn *conn, const char *args,
1204                            void *aux OVS_UNUSED)
1205 {
1206     enable_slave(conn, args, false);
1207 }
1208
1209 static void
1210 bond_unixctl_hash(struct unixctl_conn *conn, const char *args_,
1211                   void *aux OVS_UNUSED)
1212 {
1213     char *args = (char *) args_;
1214     uint8_t mac[ETH_ADDR_LEN];
1215     uint8_t hash;
1216     char *hash_cstr;
1217     unsigned int vlan;
1218     uint32_t basis;
1219     char *mac_s, *vlan_s, *basis_s;
1220     char *save_ptr = NULL;
1221
1222     mac_s  = strtok_r(args, " ", &save_ptr);
1223     vlan_s = strtok_r(NULL, " ", &save_ptr);
1224     basis_s = strtok_r(NULL, " ", &save_ptr);
1225
1226     if (vlan_s) {
1227         if (sscanf(vlan_s, "%u", &vlan) != 1) {
1228             unixctl_command_reply(conn, 501, "invalid vlan");
1229             return;
1230         }
1231     } else {
1232         vlan = OFP_VLAN_NONE;
1233     }
1234
1235     if (basis_s) {
1236         if (sscanf(basis_s, "%"PRIu32, &basis) != 1) {
1237             unixctl_command_reply(conn, 501, "invalid basis");
1238             return;
1239         }
1240     } else {
1241         basis = 0;
1242     }
1243
1244     if (sscanf(mac_s, ETH_ADDR_SCAN_FMT, ETH_ADDR_SCAN_ARGS(mac))
1245         == ETH_ADDR_SCAN_COUNT) {
1246         hash = bond_hash_src(mac, vlan, basis) & BOND_MASK;
1247
1248         hash_cstr = xasprintf("%u", hash);
1249         unixctl_command_reply(conn, 200, hash_cstr);
1250         free(hash_cstr);
1251     } else {
1252         unixctl_command_reply(conn, 501, "invalid mac");
1253     }
1254 }
1255
1256 void
1257 bond_init(void)
1258 {
1259     unixctl_command_register("bond/list", bond_unixctl_list, NULL);
1260     unixctl_command_register("bond/show", bond_unixctl_show, NULL);
1261     unixctl_command_register("bond/migrate", bond_unixctl_migrate, NULL);
1262     unixctl_command_register("bond/set-active-slave",
1263                              bond_unixctl_set_active_slave, NULL);
1264     unixctl_command_register("bond/enable-slave", bond_unixctl_enable_slave,
1265                              NULL);
1266     unixctl_command_register("bond/disable-slave", bond_unixctl_disable_slave,
1267                              NULL);
1268     unixctl_command_register("bond/hash", bond_unixctl_hash, NULL);
1269 }
1270 \f
1271 static void
1272 bond_entry_reset(struct bond *bond)
1273 {
1274     if (bond->balance != BM_AB) {
1275         size_t hash_len = (BOND_MASK + 1) * sizeof *bond->hash;
1276
1277         if (!bond->hash) {
1278             bond->hash = xmalloc(hash_len);
1279         }
1280         memset(bond->hash, 0, hash_len);
1281
1282         bond->next_rebalance = time_msec() + bond->rebalance_interval;
1283     } else {
1284         free(bond->hash);
1285         bond->hash = NULL;
1286     }
1287 }
1288
1289 static struct bond_slave *
1290 bond_slave_lookup(struct bond *bond, const void *slave_)
1291 {
1292     struct bond_slave *slave;
1293
1294     HMAP_FOR_EACH_IN_BUCKET (slave, hmap_node, hash_pointer(slave_, 0),
1295                              &bond->slaves) {
1296         if (slave->aux == slave_) {
1297             return slave;
1298         }
1299     }
1300
1301     return NULL;
1302 }
1303
1304 static bool
1305 bond_is_link_up(struct bond *bond, struct netdev *netdev)
1306 {
1307     return (bond->detect == BLSM_CARRIER
1308             ? netdev_get_carrier(netdev)
1309             : netdev_get_miimon(netdev));
1310 }
1311
1312 static void
1313 bond_enable_slave(struct bond_slave *slave, bool enable, struct tag_set *tags)
1314 {
1315     struct bond *bond = slave->bond;
1316     slave->delay_expires = LLONG_MAX;
1317     if (enable != slave->enabled) {
1318         slave->enabled = enable;
1319         if (!slave->enabled) {
1320             VLOG_WARN("interface %s: disabled", slave->name);
1321             if (tags) {
1322                 tag_set_add(tags, slave->tag);
1323             }
1324         } else {
1325             VLOG_WARN("interface %s: enabled", slave->name);
1326             slave->tag = tag_create_random();
1327         }
1328
1329         if (bond->balance == BM_STABLE) {
1330             bond->bond_revalidate = true;
1331         }
1332     }
1333 }
1334
1335 static void
1336 bond_link_status_update(struct bond_slave *slave, struct tag_set *tags)
1337 {
1338     struct bond *bond = slave->bond;
1339     bool up;
1340
1341     up = slave->up && slave->lacp_may_enable;
1342     if ((up == slave->enabled) != (slave->delay_expires == LLONG_MAX)) {
1343         static struct vlog_rate_limit rl = VLOG_RATE_LIMIT_INIT(5, 20);
1344         VLOG_INFO_RL(&rl, "interface %s: link state %s",
1345                      slave->name, up ? "up" : "down");
1346         if (up == slave->enabled) {
1347             slave->delay_expires = LLONG_MAX;
1348             VLOG_INFO_RL(&rl, "interface %s: will not be %s",
1349                          slave->name, up ? "disabled" : "enabled");
1350         } else {
1351             int delay = (bond->lacp_negotiated ? 0
1352                          : up ? bond->updelay : bond->downdelay);
1353             slave->delay_expires = time_msec() + delay;
1354             if (delay) {
1355                 VLOG_INFO_RL(&rl, "interface %s: will be %s if it stays %s "
1356                              "for %d ms",
1357                              slave->name,
1358                              up ? "enabled" : "disabled",
1359                              up ? "up" : "down",
1360                              delay);
1361             }
1362         }
1363     }
1364
1365     if (time_msec() >= slave->delay_expires) {
1366         bond_enable_slave(slave, up, tags);
1367     }
1368 }
1369
1370 static bool
1371 bond_is_tcp_hash(const struct bond *bond)
1372 {
1373     return (bond->balance == BM_TCP || bond->balance == BM_STABLE)
1374         && bond->lacp_negotiated;
1375 }
1376
1377 static unsigned int
1378 bond_hash_src(const uint8_t mac[ETH_ADDR_LEN], uint16_t vlan, uint32_t basis)
1379 {
1380     return hash_3words(hash_bytes(mac, ETH_ADDR_LEN, 0), vlan, basis);
1381 }
1382
1383 static unsigned int
1384 bond_hash_tcp(const struct flow *flow, uint16_t vlan, uint32_t basis)
1385 {
1386     struct flow hash_flow = *flow;
1387     hash_flow.vlan_tci = htons(vlan);
1388
1389     /* The symmetric quality of this hash function is not required, but
1390      * flow_hash_symmetric_l4 already exists, and is sufficient for our
1391      * purposes, so we use it out of convenience. */
1392     return flow_hash_symmetric_l4(&hash_flow, basis);
1393 }
1394
1395 static unsigned int
1396 bond_hash(const struct bond *bond, const struct flow *flow, uint16_t vlan)
1397 {
1398     assert(bond->balance != BM_AB);
1399
1400     return (bond_is_tcp_hash(bond)
1401             ? bond_hash_tcp(flow, vlan, bond->basis)
1402             : bond_hash_src(flow->dl_src, vlan, bond->basis));
1403 }
1404
1405 static struct bond_entry *
1406 lookup_bond_entry(const struct bond *bond, const struct flow *flow,
1407                   uint16_t vlan)
1408 {
1409     return &bond->hash[bond_hash(bond, flow, vlan) & BOND_MASK];
1410 }
1411
1412 /* This function uses Highest Random Weight hashing to choose an output slave.
1413  * This approach only reassigns a minimal number of flows when slaves are
1414  * enabled or disabled.  Unfortunately, it has O(n) performance against the
1415  * number of slaves.  There exist algorithms which are O(1), but have slightly
1416  * more complex implementations and require the use of memory.  This may need
1417  * to be reimplemented if it becomes a performance bottleneck. */
1418 static struct bond_slave *
1419 choose_stb_slave(const struct bond *bond, const struct flow *flow,
1420                  uint16_t vlan)
1421 {
1422     struct bond_slave *best, *slave;
1423     uint32_t best_hash, flow_hash;
1424
1425     best = NULL;
1426     best_hash = 0;
1427     flow_hash = bond_hash(bond, flow, vlan);
1428     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
1429         if (slave->enabled) {
1430             uint32_t hash;
1431
1432             hash = hash_2words(flow_hash, slave->stb_id);
1433             if (!best || hash > best_hash) {
1434                 best = slave;
1435                 best_hash = hash;
1436             }
1437         }
1438     }
1439
1440     return best;
1441 }
1442
1443 static struct bond_slave *
1444 choose_output_slave(const struct bond *bond, const struct flow *flow,
1445                     uint16_t vlan)
1446 {
1447     struct bond_entry *e;
1448
1449     switch (bond->balance) {
1450     case BM_AB:
1451         return bond->active_slave;
1452
1453     case BM_STABLE:
1454         return choose_stb_slave(bond, flow, vlan);
1455     case BM_SLB:
1456     case BM_TCP:
1457         e = lookup_bond_entry(bond, flow, vlan);
1458         if (!e->slave || !e->slave->enabled) {
1459             e->slave = CONTAINER_OF(hmap_random_node(&bond->slaves),
1460                                     struct bond_slave, hmap_node);
1461             if (!e->slave->enabled) {
1462                 e->slave = bond->active_slave;
1463             }
1464             e->tag = tag_create_random();
1465         }
1466         return e->slave;
1467
1468     default:
1469         NOT_REACHED();
1470     }
1471 }
1472
1473 static struct bond_slave *
1474 bond_choose_slave(const struct bond *bond)
1475 {
1476     struct bond_slave *slave, *best;
1477
1478     /* Find an enabled slave. */
1479     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
1480         if (slave->enabled) {
1481             return slave;
1482         }
1483     }
1484
1485     /* All interfaces are disabled.  Find an interface that will be enabled
1486      * after its updelay expires.  */
1487     best = NULL;
1488     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
1489         if (slave->delay_expires != LLONG_MAX
1490             && slave->lacp_may_enable
1491             && (!best || slave->delay_expires < best->delay_expires)) {
1492             best = slave;
1493         }
1494     }
1495     return best;
1496 }
1497
1498 static void
1499 bond_choose_active_slave(struct bond *bond, struct tag_set *tags)
1500 {
1501     static struct vlog_rate_limit rl = VLOG_RATE_LIMIT_INIT(5, 20);
1502     struct bond_slave *old_active_slave = bond->active_slave;
1503
1504     bond->active_slave = bond_choose_slave(bond);
1505     if (bond->active_slave) {
1506         if (bond->active_slave->enabled) {
1507             VLOG_INFO_RL(&rl, "bond %s: active interface is now %s",
1508                          bond->name, bond->active_slave->name);
1509         } else {
1510             VLOG_INFO_RL(&rl, "bond %s: active interface is now %s, skipping "
1511                          "remaining %lld ms updelay (since no interface was "
1512                          "enabled)", bond->name, bond->active_slave->name,
1513                          bond->active_slave->delay_expires - time_msec());
1514             bond_enable_slave(bond->active_slave, true, tags);
1515         }
1516
1517         if (!old_active_slave) {
1518             tag_set_add(tags, bond->no_slaves_tag);
1519         }
1520
1521         bond->send_learning_packets = true;
1522     } else if (old_active_slave) {
1523         VLOG_WARN_RL(&rl, "bond %s: all interfaces disabled", bond->name);
1524     }
1525 }
1526
1527 /* Returns the tag for 'bond''s active slave, or 'bond''s no_slaves_tag if
1528  * there is no active slave. */
1529 static tag_type
1530 bond_get_active_slave_tag(const struct bond *bond)
1531 {
1532     return (bond->active_slave
1533             ? bond->active_slave->tag
1534             : bond->no_slaves_tag);
1535 }
1536
1537 /* Attempts to make the sum of the bond slaves' statistics appear on the fake
1538  * bond interface. */
1539 static void
1540 bond_update_fake_slave_stats(struct bond *bond)
1541 {
1542     struct netdev_stats bond_stats;
1543     struct bond_slave *slave;
1544     struct netdev *bond_dev;
1545
1546     memset(&bond_stats, 0, sizeof bond_stats);
1547
1548     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
1549         struct netdev_stats slave_stats;
1550
1551         if (!netdev_get_stats(slave->netdev, &slave_stats)) {
1552             /* XXX: We swap the stats here because they are swapped back when
1553              * reported by the internal device.  The reason for this is
1554              * internal devices normally represent packets going into the
1555              * system but when used as fake bond device they represent packets
1556              * leaving the system.  We really should do this in the internal
1557              * device itself because changing it here reverses the counts from
1558              * the perspective of the switch.  However, the internal device
1559              * doesn't know what type of device it represents so we have to do
1560              * it here for now. */
1561             bond_stats.tx_packets += slave_stats.rx_packets;
1562             bond_stats.tx_bytes += slave_stats.rx_bytes;
1563             bond_stats.rx_packets += slave_stats.tx_packets;
1564             bond_stats.rx_bytes += slave_stats.tx_bytes;
1565         }
1566     }
1567
1568     if (!netdev_open_default(bond->name, &bond_dev)) {
1569         netdev_set_stats(bond_dev, &bond_stats);
1570         netdev_close(bond_dev);
1571     }
1572 }