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