bond: New flag "bond_revalidate".
[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     uint16_t stb_id;            /* ID used for 'stb_slaves' ordering. */
78     size_t stb_idx;             /* Index in 'bond''s 'stb_slaves' array.
79                                    Undefined value if participating in a
80                                    BTM_STABLE bond or not enabled. */
81 };
82
83 /* A bond, that is, a set of network devices grouped to improve performance or
84  * robustness.  */
85 struct bond {
86     struct hmap_node hmap_node; /* In 'all_bonds' hmap. */
87     char *name;                 /* Name provided by client. */
88
89     /* Slaves. */
90     struct hmap slaves;
91
92     /* Bonding info. */
93     enum bond_mode balance;     /* Balancing mode, one of BM_*. */
94     struct bond_slave *active_slave;
95     tag_type no_slaves_tag;     /* Tag for flows when all slaves disabled. */
96     int updelay, downdelay;     /* Delay before slave goes up/down, in ms. */
97     bool lacp_negotiated;       /* LACP negotiations were successful. */
98     bool bond_revalidate;       /* True if flows need revalidation. */
99
100     /* SLB specific bonding info. */
101     struct bond_entry *hash;     /* An array of (BOND_MASK + 1) elements. */
102     int rebalance_interval;      /* Interval between rebalances, in ms. */
103     long long int next_rebalance; /* Next rebalancing time. */
104     bool send_learning_packets;
105
106     /* BM_STABLE specific bonding info. */
107     struct bond_slave **stb_slaves; /* Ordered list of enabled slaves. */
108     size_t n_stb_slaves;            /* Number of slaves in 'stb_slaves'. */
109     size_t len_stb_slaves;          /* Slaves allocated in 'stb_slaves'. */
110     bool stb_need_sort;             /* True if stb_slaves is not sorted. */
111     tag_type stb_tag;               /* Tag associated with this bond. */
112
113     /* Monitoring. */
114     enum bond_detect_mode detect;     /* Link status mode, one of BLSM_*. */
115     struct netdev_monitor *monitor;   /* detect == BLSM_CARRIER only. */
116     long long int miimon_interval;    /* Miimon status refresh interval. */
117     long long int miimon_next_update; /* Time of next miimon update. */
118
119     /* Legacy compatibility. */
120     long long int next_fake_iface_update; /* LLONG_MAX if disabled. */
121
122     /* Tag set saved for next bond_run().  This tag set is a kluge for cases
123      * where we can't otherwise provide revalidation feedback to the client.
124      * That's only unixctl commands now; I hope no other cases will arise. */
125     struct tag_set unixctl_tags;
126 };
127
128 static struct hmap all_bonds = HMAP_INITIALIZER(&all_bonds);
129
130 static void bond_entry_reset(struct bond *);
131 static struct bond_slave *bond_slave_lookup(struct bond *, const void *slave_);
132 static bool bond_is_link_up(struct bond *, struct netdev *);
133 static void bond_enable_slave(struct bond_slave *, bool enable,
134                               struct tag_set *);
135 static void bond_stb_sort(struct bond *);
136 static void bond_stb_enable_slave(struct bond_slave *);
137 static void bond_link_status_update(struct bond_slave *, struct tag_set *);
138 static void bond_choose_active_slave(struct bond *, struct tag_set *);
139 static bool bond_is_tcp_hash(const struct bond *);
140 static unsigned int bond_hash_src(const uint8_t mac[ETH_ADDR_LEN],
141                                   uint16_t vlan);
142 static unsigned int bond_hash_tcp(const struct flow *, uint16_t vlan);
143 static struct bond_entry *lookup_bond_entry(const struct bond *,
144                                             const struct flow *,
145                                             uint16_t vlan);
146 static tag_type bond_get_active_slave_tag(const struct bond *);
147 static struct bond_slave *choose_output_slave(const struct bond *,
148                                               const struct flow *,
149                                               uint16_t vlan);
150 static void bond_update_fake_slave_stats(struct bond *);
151
152 /* Attempts to parse 's' as the name of a bond balancing mode.  If successful,
153  * stores the mode in '*balance' and returns true.  Otherwise returns false
154  * without modifying '*balance'. */
155 bool
156 bond_mode_from_string(enum bond_mode *balance, const char *s)
157 {
158     if (!strcmp(s, bond_mode_to_string(BM_TCP))) {
159         *balance = BM_TCP;
160     } else if (!strcmp(s, bond_mode_to_string(BM_SLB))) {
161         *balance = BM_SLB;
162     } else if (!strcmp(s, bond_mode_to_string(BM_STABLE))) {
163         *balance = BM_STABLE;
164     } else if (!strcmp(s, bond_mode_to_string(BM_AB))) {
165         *balance = BM_AB;
166     } else {
167         return false;
168     }
169     return true;
170 }
171
172 /* Returns a string representing 'balance'. */
173 const char *
174 bond_mode_to_string(enum bond_mode balance) {
175     switch (balance) {
176     case BM_TCP:
177         return "balance-tcp";
178     case BM_SLB:
179         return "balance-slb";
180     case BM_STABLE:
181         return "stable";
182     case BM_AB:
183         return "active-backup";
184     }
185     NOT_REACHED();
186 }
187
188 /* Attempts to parse 's' as the name of a bond link status detection mode.  If
189  * successful, stores the mode in '*detect' and returns true.  Otherwise
190  * returns false without modifying '*detect'. */
191 bool
192 bond_detect_mode_from_string(enum bond_detect_mode *detect, const char *s)
193 {
194     if (!strcmp(s, bond_detect_mode_to_string(BLSM_CARRIER))) {
195         *detect = BLSM_CARRIER;
196     } else if (!strcmp(s, bond_detect_mode_to_string(BLSM_MIIMON))) {
197         *detect = BLSM_MIIMON;
198     } else {
199         return false;
200     }
201     return true;
202 }
203
204 /* Returns a string representing 'detect'. */
205 const char *
206 bond_detect_mode_to_string(enum bond_detect_mode detect)
207 {
208     switch (detect) {
209     case BLSM_CARRIER:
210         return "carrier";
211     case BLSM_MIIMON:
212         return "miimon";
213     }
214     NOT_REACHED();
215 }
216 \f
217 /* Creates and returns a new bond whose configuration is initially taken from
218  * 's'.
219  *
220  * The caller should register each slave on the new bond by calling
221  * bond_slave_register().  */
222 struct bond *
223 bond_create(const struct bond_settings *s)
224 {
225     struct bond *bond;
226
227     bond = xzalloc(sizeof *bond);
228     hmap_init(&bond->slaves);
229     bond->no_slaves_tag = tag_create_random();
230     bond->miimon_next_update = LLONG_MAX;
231     bond->next_fake_iface_update = LLONG_MAX;
232
233     bond_reconfigure(bond, s);
234
235     tag_set_init(&bond->unixctl_tags);
236
237     return bond;
238 }
239
240 /* Frees 'bond'. */
241 void
242 bond_destroy(struct bond *bond)
243 {
244     struct bond_slave *slave, *next_slave;
245
246     if (!bond) {
247         return;
248     }
249
250     hmap_remove(&all_bonds, &bond->hmap_node);
251
252     HMAP_FOR_EACH_SAFE (slave, next_slave, hmap_node, &bond->slaves) {
253         hmap_remove(&bond->slaves, &slave->hmap_node);
254         /* Client owns 'slave->netdev'. */
255         free(slave->name);
256         free(slave);
257     }
258     hmap_destroy(&bond->slaves);
259
260     free(bond->hash);
261
262     netdev_monitor_destroy(bond->monitor);
263
264     free(bond->name);
265     free(bond);
266 }
267
268 /* Updates 'bond''s overall configuration to 's'.
269  *
270  * The caller should register each slave on 'bond' by calling
271  * bond_slave_register().  This is optional if none of the slaves'
272  * configuration has changed.  In any case it can't hurt.
273  *
274  * Returns true if the configuration has changed in such a way that requires
275  * flow revalidation.
276  * */
277 bool
278 bond_reconfigure(struct bond *bond, const struct bond_settings *s)
279 {
280     bool revalidate = false;
281
282     if (!bond->name || strcmp(bond->name, s->name)) {
283         if (bond->name) {
284             hmap_remove(&all_bonds, &bond->hmap_node);
285             free(bond->name);
286         }
287         bond->name = xstrdup(s->name);
288         hmap_insert(&all_bonds, &bond->hmap_node, hash_string(bond->name, 0));
289     }
290
291     bond->detect = s->detect;
292     bond->miimon_interval = s->miimon_interval;
293     bond->updelay = s->up_delay;
294     bond->downdelay = s->down_delay;
295     bond->rebalance_interval = s->rebalance_interval;
296
297     if (bond->balance != s->balance) {
298         bond->balance = s->balance;
299         revalidate = true;
300     }
301
302     if (bond->detect == BLSM_CARRIER) {
303         struct bond_slave *slave;
304
305         if (!bond->monitor) {
306             bond->monitor = netdev_monitor_create();
307         }
308
309         HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
310             netdev_monitor_add(bond->monitor, slave->netdev);
311         }
312     } else {
313         netdev_monitor_destroy(bond->monitor);
314         bond->monitor = NULL;
315
316         if (bond->miimon_next_update == LLONG_MAX) {
317             bond->miimon_next_update = time_msec() + bond->miimon_interval;
318         }
319     }
320
321     if (s->fake_iface) {
322         if (bond->next_fake_iface_update == LLONG_MAX) {
323             bond->next_fake_iface_update = time_msec();
324         }
325     } else {
326         bond->next_fake_iface_update = LLONG_MAX;
327     }
328
329     if (bond->balance != BM_STABLE) {
330         free(bond->stb_slaves);
331         bond->stb_slaves = NULL;
332         bond->stb_tag = 0;
333     } else if (!bond->stb_tag) {
334         struct bond_slave *slave;
335
336         bond->stb_tag = tag_create_random();
337
338         assert(!bond->stb_slaves);
339         bond->n_stb_slaves = 0;
340         bond->len_stb_slaves = 0;
341         bond->stb_slaves = NULL;
342
343         HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
344             if (slave->enabled) {
345                 bond_stb_enable_slave(slave);
346             }
347         }
348     }
349
350     if (bond->bond_revalidate) {
351         revalidate = true;
352         bond->bond_revalidate = false;
353     }
354
355     if (bond->balance == BM_AB || !bond->hash || revalidate) {
356         bond_entry_reset(bond);
357     }
358
359     return revalidate;
360 }
361
362 /* Registers 'slave_' as a slave of 'bond'.  The 'slave_' pointer is an
363  * arbitrary client-provided pointer that uniquely identifies a slave within a
364  * bond.  If 'slave_' already exists within 'bond' then this function
365  * reconfigures the existing slave.
366  *
367  * 'stb_id' is used in BM_STABLE bonds to guarantee consistent slave choices
368  * across restarts and distributed vswitch instances.  It should be unique per
369  * slave, and preferably consistent across restarts and reconfigurations.
370  *
371  * 'netdev' must be the network device that 'slave_' represents.  It is owned
372  * by the client, so the client must not close it before either unregistering
373  * 'slave_' or destroying 'bond'.
374  */
375 void
376 bond_slave_register(struct bond *bond, void *slave_, uint16_t stb_id,
377                     struct netdev *netdev)
378 {
379     struct bond_slave *slave = bond_slave_lookup(bond, slave_);
380
381     if (!slave) {
382         slave = xzalloc(sizeof *slave);
383
384         hmap_insert(&bond->slaves, &slave->hmap_node, hash_pointer(slave_, 0));
385         slave->bond = bond;
386         slave->aux = slave_;
387         slave->delay_expires = LLONG_MAX;
388         slave->up = bond_is_link_up(bond, netdev);
389         slave->name = xstrdup(netdev_get_name(netdev));
390
391         slave->enabled = false;
392         bond_enable_slave(slave, slave->up, NULL);
393     }
394
395     if (slave->stb_id != stb_id) {
396         bond->stb_need_sort = true;
397         slave->stb_id = stb_id;
398     }
399
400     slave->netdev = netdev;
401     free(slave->name);
402     slave->name = xstrdup(netdev_get_name(netdev));
403 }
404
405 /* Unregisters 'slave_' from 'bond'.  If 'bond' does not contain such a slave
406  * then this function has no effect.
407  *
408  * Unregistering a slave invalidates all flows. */
409 void
410 bond_slave_unregister(struct bond *bond, const void *slave_)
411 {
412     struct bond_slave *slave = bond_slave_lookup(bond, slave_);
413     bool del_active;
414
415     if (!slave) {
416         return;
417     }
418
419     bond_enable_slave(slave, false, NULL);
420
421     del_active = bond->active_slave == slave;
422     if (bond->hash) {
423         struct bond_entry *e;
424         for (e = bond->hash; e <= &bond->hash[BOND_MASK]; e++) {
425             if (e->slave == slave) {
426                 e->slave = NULL;
427             }
428         }
429     }
430
431     free(slave->name);
432
433     hmap_remove(&bond->slaves, &slave->hmap_node);
434     /* Client owns 'slave->netdev'. */
435     free(slave);
436
437     if (del_active) {
438         struct tag_set tags;
439
440         tag_set_init(&tags);
441         bond_choose_active_slave(bond, &tags);
442         bond->send_learning_packets = true;
443     }
444 }
445
446 /* Should be called on each slave in 'bond' before bond_run() to indicate the
447  * results of lacp_slave_may_enable() on 'slave_'. */
448 void
449 bond_slave_set_lacp_may_enable(struct bond *bond, void *slave_,
450                                bool may_enable)
451 {
452     bond_slave_lookup(bond, slave_)->lacp_may_enable = may_enable;
453 }
454
455 /* Performs periodic maintenance on 'bond'.  The caller must provide 'tags' to
456  * allow tagged flows to be invalidated.
457  *
458  * The caller should check bond_should_send_learning_packets() afterward. */
459 void
460 bond_run(struct bond *bond, struct tag_set *tags, bool lacp_negotiated)
461 {
462     struct bond_slave *slave;
463     bool is_tcp_hash = bond_is_tcp_hash(bond);
464
465     bond->lacp_negotiated = lacp_negotiated;
466
467     /* Update link status. */
468     if (bond->detect == BLSM_CARRIER
469         || time_msec() >= bond->miimon_next_update)
470     {
471         HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
472             slave->up = bond_is_link_up(bond, slave->netdev);
473         }
474         bond->miimon_next_update = time_msec() + bond->miimon_interval;
475     }
476
477     /* Enable slaves based on link status and LACP feedback. */
478     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
479         bond_link_status_update(slave, tags);
480     }
481     if (!bond->active_slave || !bond->active_slave->enabled) {
482         bond_choose_active_slave(bond, tags);
483     }
484
485     /* Update fake bond interface stats. */
486     if (time_msec() >= bond->next_fake_iface_update) {
487         bond_update_fake_slave_stats(bond);
488         bond->next_fake_iface_update = time_msec() + 1000;
489     }
490
491     bond_stb_sort(bond);
492
493     if (is_tcp_hash != bond_is_tcp_hash(bond)) {
494         bond->bond_revalidate = true;
495     }
496
497     if (bond->bond_revalidate) {
498         bond->bond_revalidate = false;
499
500         bond_entry_reset(bond);
501         if (bond->balance != BM_STABLE) {
502             struct bond_slave *slave;
503
504             HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
505                 tag_set_add(tags, slave->tag);
506             }
507         } else {
508             tag_set_add(tags, bond->stb_tag);
509         }
510         tag_set_add(tags, bond->no_slaves_tag);
511     }
512
513     /* Invalidate any tags required by  */
514     tag_set_union(tags, &bond->unixctl_tags);
515     tag_set_init(&bond->unixctl_tags);
516 }
517
518 /* Causes poll_block() to wake up when 'bond' needs something to be done. */
519 void
520 bond_wait(struct bond *bond)
521 {
522     struct bond_slave *slave;
523
524     if (bond->detect == BLSM_CARRIER) {
525         netdev_monitor_poll_wait(bond->monitor);
526     } else {
527         poll_timer_wait_until(bond->miimon_next_update);
528     }
529
530     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
531         if (slave->delay_expires != LLONG_MAX) {
532             poll_timer_wait_until(slave->delay_expires);
533         }
534     }
535
536     if (bond->next_fake_iface_update != LLONG_MAX) {
537         poll_timer_wait_until(bond->next_fake_iface_update);
538     }
539
540     /* Ensure that any saved tags get revalidated right away. */
541     if (!tag_set_is_empty(&bond->unixctl_tags)) {
542         poll_immediate_wake();
543     }
544
545     /* We don't wait for bond->next_rebalance because rebalancing can only run
546      * at a flow account checkpoint.  ofproto does checkpointing on its own
547      * schedule and bond_rebalance() gets called afterward, so we'd just be
548      * waking up for no purpose. */
549 }
550 \f
551 /* MAC learning table interaction. */
552
553 static bool
554 may_send_learning_packets(const struct bond *bond)
555 {
556     return !bond->lacp_negotiated && bond->balance != BM_AB;
557 }
558
559 /* Returns true if 'bond' needs the client to send out packets to assist with
560  * MAC learning on 'bond'.  If this function returns true, then the client
561  * should iterate through its MAC learning table for the bridge on which 'bond'
562  * is located.  For each MAC that has been learned on a port other than 'bond',
563  * it should call bond_send_learning_packet().
564  *
565  * This function will only return true if 'bond' is in SLB mode and LACP is not
566  * negotiated.  Otherwise sending learning packets isn't necessary.
567  *
568  * Calling this function resets the state that it checks. */
569 bool
570 bond_should_send_learning_packets(struct bond *bond)
571 {
572     bool send = bond->send_learning_packets && may_send_learning_packets(bond);
573     bond->send_learning_packets = false;
574     return send;
575 }
576
577 /* Sends a gratuitous learning packet on 'bond' from 'eth_src' on 'vlan'.
578  *
579  * See bond_should_send_learning_packets() for description of usage. */
580 int
581 bond_send_learning_packet(struct bond *bond,
582                           const uint8_t eth_src[ETH_ADDR_LEN],
583                           uint16_t vlan)
584 {
585     struct bond_slave *slave;
586     struct ofpbuf packet;
587     struct flow flow;
588     int error;
589
590     assert(may_send_learning_packets(bond));
591     if (!bond->active_slave) {
592         /* Nowhere to send the learning packet. */
593         return 0;
594     }
595
596     memset(&flow, 0, sizeof flow);
597     memcpy(flow.dl_src, eth_src, ETH_ADDR_LEN);
598     slave = choose_output_slave(bond, &flow, vlan);
599
600     ofpbuf_init(&packet, 0);
601     compose_benign_packet(&packet, "Open vSwitch Bond Failover", 0xf177,
602                           eth_src);
603     if (vlan) {
604         eth_set_vlan_tci(&packet, htons(vlan));
605     }
606     error = netdev_send(slave->netdev, &packet);
607     ofpbuf_uninit(&packet);
608
609     return error;
610 }
611 \f
612 /* Checks whether a packet that arrived on 'slave_' within 'bond', with an
613  * Ethernet destination address of 'eth_dst', should be admitted.
614  *
615  * The return value is one of the following:
616  *
617  *    - BV_ACCEPT: Admit the packet.
618  *
619  *    - BV_DROP: Drop the packet.
620  *
621  *    - BV_DROP_IF_MOVED: Consult the MAC learning table for the packet's
622  *      Ethernet source address and VLAN.  If there is none, or if the packet
623  *      is on the learned port, then admit the packet.  If a different port has
624  *      been learned, however, drop the packet (and do not use it for MAC
625  *      learning).
626  */
627 enum bond_verdict
628 bond_check_admissibility(struct bond *bond, const void *slave_,
629                          const uint8_t eth_dst[ETH_ADDR_LEN], tag_type *tags)
630 {
631     /* Admit all packets if LACP has been negotiated, because that means that
632      * the remote switch is aware of the bond and will "do the right thing". */
633     if (bond->lacp_negotiated) {
634         return BV_ACCEPT;
635     }
636
637     /* Drop all multicast packets on inactive slaves. */
638     if (eth_addr_is_multicast(eth_dst)) {
639         *tags |= bond_get_active_slave_tag(bond);
640         if (bond->active_slave != bond_slave_lookup(bond, slave_)) {
641             return BV_DROP;
642         }
643     }
644
645     /* Drop all packets for which we have learned a different input port,
646      * because we probably sent the packet on one slave and got it back on the
647      * other.  Gratuitous ARP packets are an exception to this rule: the host
648      * has moved to another switch.  The exception to the exception is if we
649      * locked the learning table to avoid reflections on bond slaves. */
650     return BV_DROP_IF_MOVED;
651 }
652
653 /* Returns the slave (registered on 'bond' by bond_slave_register()) to which
654  * a packet with the given 'flow' and 'vlan' should be forwarded.  Returns
655  * NULL if the packet should be dropped because no slaves are enabled.
656  *
657  * 'vlan' is not necessarily the same as 'flow->vlan_tci'.  First, 'vlan'
658  * should be a VID only (i.e. excluding the PCP bits).  Second,
659  * 'flow->vlan_tci' is the VLAN TCI that appeared on the packet (so it will be
660  * nonzero only for trunk ports), whereas 'vlan' is the logical VLAN that the
661  * packet belongs to (so for an access port it will be the access port's VLAN).
662  *
663  * Adds a tag to '*tags' that associates the flow with the returned slave.
664  */
665 void *
666 bond_choose_output_slave(struct bond *bond, const struct flow *flow,
667                          uint16_t vlan, tag_type *tags)
668 {
669     struct bond_slave *slave = choose_output_slave(bond, flow, vlan);
670     if (slave) {
671         *tags |= bond->balance == BM_STABLE ? bond->stb_tag : slave->tag;
672         return slave->aux;
673     } else {
674         *tags |= bond->no_slaves_tag;
675         return NULL;
676     }
677 }
678 \f
679 /* Rebalancing. */
680
681 static bool
682 bond_is_balanced(const struct bond *bond)
683 {
684     return bond->balance == BM_SLB || bond->balance == BM_TCP;
685 }
686
687 /* Notifies 'bond' that 'n_bytes' bytes were sent in 'flow' within 'vlan'. */
688 void
689 bond_account(struct bond *bond, const struct flow *flow, uint16_t vlan,
690              uint64_t n_bytes)
691 {
692
693     if (bond_is_balanced(bond)) {
694         lookup_bond_entry(bond, flow, vlan)->tx_bytes += n_bytes;
695     }
696 }
697
698 static struct bond_slave *
699 bond_slave_from_bal_node(struct list *bal)
700 {
701     return CONTAINER_OF(bal, struct bond_slave, bal_node);
702 }
703
704 static void
705 log_bals(struct bond *bond, const struct list *bals)
706 {
707     if (VLOG_IS_DBG_ENABLED()) {
708         struct ds ds = DS_EMPTY_INITIALIZER;
709         const struct bond_slave *slave;
710
711         LIST_FOR_EACH (slave, bal_node, bals) {
712             if (ds.length) {
713                 ds_put_char(&ds, ',');
714             }
715             ds_put_format(&ds, " %s %"PRIu64"kB",
716                           slave->name, slave->tx_bytes / 1024);
717
718             if (!slave->enabled) {
719                 ds_put_cstr(&ds, " (disabled)");
720             }
721             if (!list_is_empty(&slave->entries)) {
722                 struct bond_entry *e;
723
724                 ds_put_cstr(&ds, " (");
725                 LIST_FOR_EACH (e, list_node, &slave->entries) {
726                     if (&e->list_node != list_front(&slave->entries)) {
727                         ds_put_cstr(&ds, " + ");
728                     }
729                     ds_put_format(&ds, "h%td: %"PRIu64"kB",
730                                   e - bond->hash, e->tx_bytes / 1024);
731                 }
732                 ds_put_cstr(&ds, ")");
733             }
734         }
735         VLOG_DBG("bond %s:%s", bond->name, ds_cstr(&ds));
736         ds_destroy(&ds);
737     }
738 }
739
740 /* Shifts 'hash' from its current slave to 'to'. */
741 static void
742 bond_shift_load(struct bond_entry *hash, struct bond_slave *to,
743                 struct tag_set *set)
744 {
745     struct bond_slave *from = hash->slave;
746     struct bond *bond = from->bond;
747     uint64_t delta = hash->tx_bytes;
748
749     VLOG_INFO("bond %s: shift %"PRIu64"kB of load (with hash %td) "
750               "from %s to %s (now carrying %"PRIu64"kB and "
751               "%"PRIu64"kB load, respectively)",
752               bond->name, delta / 1024, hash - bond->hash,
753               from->name, to->name,
754               (from->tx_bytes - delta) / 1024,
755               (to->tx_bytes + delta) / 1024);
756
757     /* Shift load away from 'from' to 'to'. */
758     from->tx_bytes -= delta;
759     to->tx_bytes += delta;
760
761     /* Arrange for flows to be revalidated. */
762     tag_set_add(set, hash->tag);
763     hash->slave = to;
764     hash->tag = tag_create_random();
765 }
766
767 /* Pick and returns a bond_entry to migrate to 'to' (the least-loaded slave),
768  * given that doing so must decrease the ratio of the load on the two slaves by
769  * at least 0.1.  Returns NULL if there is no appropriate entry.
770  *
771  * The list of entries isn't sorted.  I don't know of a reason to prefer to
772  * shift away small hashes or large hashes. */
773 static struct bond_entry *
774 choose_entry_to_migrate(const struct bond_slave *from, uint64_t to_tx_bytes)
775 {
776     struct bond_entry *e;
777
778     if (list_is_short(&from->entries)) {
779         /* 'from' carries no more than one MAC hash, so shifting load away from
780          * it would be pointless. */
781         return NULL;
782     }
783
784     LIST_FOR_EACH (e, list_node, &from->entries) {
785         double old_ratio, new_ratio;
786         uint64_t delta;
787
788         if (to_tx_bytes == 0) {
789             /* Nothing on the new slave, move it. */
790             return e;
791         }
792
793         delta = e->tx_bytes;
794         old_ratio = (double)from->tx_bytes / to_tx_bytes;
795         new_ratio = (double)(from->tx_bytes - delta) / (to_tx_bytes + delta);
796         if (old_ratio - new_ratio > 0.1) {
797             /* Would decrease the ratio, move it. */
798             return e;
799         }
800     }
801
802     return NULL;
803 }
804
805 /* Inserts 'slave' into 'bals' so that descending order of 'tx_bytes' is
806  * maintained. */
807 static void
808 insert_bal(struct list *bals, struct bond_slave *slave)
809 {
810     struct bond_slave *pos;
811
812     LIST_FOR_EACH (pos, bal_node, bals) {
813         if (slave->tx_bytes > pos->tx_bytes) {
814             break;
815         }
816     }
817     list_insert(&pos->bal_node, &slave->bal_node);
818 }
819
820 /* Removes 'slave' from its current list and then inserts it into 'bals' so
821  * that descending order of 'tx_bytes' is maintained. */
822 static void
823 reinsert_bal(struct list *bals, struct bond_slave *slave)
824 {
825     list_remove(&slave->bal_node);
826     insert_bal(bals, slave);
827 }
828
829 /* If 'bond' needs rebalancing, does so.
830  *
831  * The caller should have called bond_account() for each active flow, to ensure
832  * that flow data is consistently accounted at this point. */
833 void
834 bond_rebalance(struct bond *bond, struct tag_set *tags)
835 {
836     struct bond_slave *slave;
837     struct bond_entry *e;
838     struct list bals;
839
840     if (!bond_is_balanced(bond) || time_msec() < bond->next_rebalance) {
841         return;
842     }
843     bond->next_rebalance = time_msec() + bond->rebalance_interval;
844
845     /* Add each bond_entry to its slave's 'entries' list.
846      * Compute each slave's tx_bytes as the sum of its entries' tx_bytes. */
847     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
848         slave->tx_bytes = 0;
849         list_init(&slave->entries);
850     }
851     for (e = &bond->hash[0]; e <= &bond->hash[BOND_MASK]; e++) {
852         if (e->slave && e->tx_bytes) {
853             e->slave->tx_bytes += e->tx_bytes;
854             list_push_back(&e->slave->entries, &e->list_node);
855         }
856     }
857
858     /* Add enabled slaves to 'bals' in descending order of tx_bytes.
859      *
860      * XXX This is O(n**2) in the number of slaves but it could be O(n lg n)
861      * with a proper list sort algorithm. */
862     list_init(&bals);
863     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
864         if (slave->enabled) {
865             insert_bal(&bals, slave);
866         }
867     }
868     log_bals(bond, &bals);
869
870     /* Shift load from the most-loaded slaves to the least-loaded slaves. */
871     while (!list_is_short(&bals)) {
872         struct bond_slave *from = bond_slave_from_bal_node(list_front(&bals));
873         struct bond_slave *to = bond_slave_from_bal_node(list_back(&bals));
874         uint64_t overload;
875
876         overload = from->tx_bytes - to->tx_bytes;
877         if (overload < to->tx_bytes >> 5 || overload < 100000) {
878             /* The extra load on 'from' (and all less-loaded slaves), compared
879              * to that of 'to' (the least-loaded slave), is less than ~3%, or
880              * it is less than ~1Mbps.  No point in rebalancing. */
881             break;
882         }
883
884         /* 'from' is carrying significantly more load than 'to', and that load
885          * is split across at least two different hashes. */
886         e = choose_entry_to_migrate(from, to->tx_bytes);
887         if (e) {
888             bond_shift_load(e, to, tags);
889
890             /* Delete element from from->entries.
891              *
892              * We don't add the element to to->hashes.  That would only allow
893              * 'e' to be migrated to another slave in this rebalancing run, and
894              * there is no point in doing that. */
895             list_remove(&e->list_node);
896
897             /* Re-sort 'bals'. */
898             reinsert_bal(&bals, from);
899             reinsert_bal(&bals, to);
900         } else {
901             /* Can't usefully migrate anything away from 'from'.
902              * Don't reconsider it. */
903             list_remove(&from->bal_node);
904         }
905     }
906
907     /* Implement exponentially weighted moving average.  A weight of 1/2 causes
908      * historical data to decay to <1% in 7 rebalancing runs.  1,000,000 bytes
909      * take 20 rebalancing runs to decay to 0 and get deleted entirely. */
910     for (e = &bond->hash[0]; e <= &bond->hash[BOND_MASK]; e++) {
911         e->tx_bytes /= 2;
912         if (!e->tx_bytes) {
913             e->slave = NULL;
914         }
915     }
916 }
917 \f
918 /* Bonding unixctl user interface functions. */
919
920 static struct bond *
921 bond_find(const char *name)
922 {
923     struct bond *bond;
924
925     HMAP_FOR_EACH_WITH_HASH (bond, hmap_node, hash_string(name, 0),
926                              &all_bonds) {
927         if (!strcmp(bond->name, name)) {
928             return bond;
929         }
930     }
931     return NULL;
932 }
933
934 static struct bond_slave *
935 bond_lookup_slave(struct bond *bond, const char *slave_name)
936 {
937     struct bond_slave *slave;
938
939     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
940         if (!strcmp(slave->name, slave_name)) {
941             return slave;
942         }
943     }
944     return NULL;
945 }
946
947 static void
948 bond_unixctl_list(struct unixctl_conn *conn,
949                   const char *args OVS_UNUSED, void *aux OVS_UNUSED)
950 {
951     struct ds ds = DS_EMPTY_INITIALIZER;
952     const struct bond *bond;
953
954     ds_put_cstr(&ds, "bond\ttype\tslaves\n");
955
956     HMAP_FOR_EACH (bond, hmap_node, &all_bonds) {
957         const struct bond_slave *slave;
958         size_t i;
959
960         ds_put_format(&ds, "%s\t%s\t",
961                       bond->name, bond_mode_to_string(bond->balance));
962
963         i = 0;
964         HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
965             if (i++ > 0) {
966                 ds_put_cstr(&ds, ", ");
967             }
968             ds_put_cstr(&ds, slave->name);
969         }
970         ds_put_char(&ds, '\n');
971     }
972     unixctl_command_reply(conn, 200, ds_cstr(&ds));
973     ds_destroy(&ds);
974 }
975
976 static void
977 bond_unixctl_show(struct unixctl_conn *conn,
978                   const char *args, void *aux OVS_UNUSED)
979 {
980     struct ds ds = DS_EMPTY_INITIALIZER;
981     const struct bond_slave *slave;
982     const struct bond *bond;
983
984     bond = bond_find(args);
985     if (!bond) {
986         unixctl_command_reply(conn, 501, "no such bond");
987         return;
988     }
989
990     ds_put_format(&ds, "bond_mode: %s\n",
991                   bond_mode_to_string(bond->balance));
992
993     if (bond->balance != BM_AB) {
994         ds_put_format(&ds, "bond-hash-algorithm: %s\n",
995                       bond_is_tcp_hash(bond) ? "balance-tcp" : "balance-slb");
996     }
997
998     ds_put_format(&ds, "bond-detect-mode: %s\n",
999                   bond->monitor ? "carrier" : "miimon");
1000
1001     if (!bond->monitor) {
1002         ds_put_format(&ds, "bond-miimon-interval: %lld\n",
1003                       bond->miimon_interval);
1004     }
1005
1006     ds_put_format(&ds, "updelay: %d ms\n", bond->updelay);
1007     ds_put_format(&ds, "downdelay: %d ms\n", bond->downdelay);
1008
1009     if (bond_is_balanced(bond)) {
1010         ds_put_format(&ds, "next rebalance: %lld ms\n",
1011                       bond->next_rebalance - time_msec());
1012     }
1013
1014     ds_put_format(&ds, "lacp_negotiated: %s\n",
1015                   bond->lacp_negotiated ? "true" : "false");
1016
1017     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
1018         struct bond_entry *be;
1019         struct flow flow;
1020
1021         /* Basic info. */
1022         ds_put_format(&ds, "\nslave %s: %s\n",
1023                       slave->name, slave->enabled ? "enabled" : "disabled");
1024         if (slave == bond->active_slave) {
1025             ds_put_cstr(&ds, "\tactive slave\n");
1026         }
1027         if (slave->delay_expires != LLONG_MAX) {
1028             ds_put_format(&ds, "\t%s expires in %lld ms\n",
1029                           slave->enabled ? "downdelay" : "updelay",
1030                           slave->delay_expires - time_msec());
1031         }
1032
1033         ds_put_format(&ds, "\tlacp_may_enable: %s\n",
1034                       slave->lacp_may_enable ? "true" : "false");
1035
1036         if (!bond_is_balanced(bond)) {
1037             continue;
1038         }
1039
1040         /* Hashes. */
1041         memset(&flow, 0, sizeof flow);
1042         for (be = bond->hash; be <= &bond->hash[BOND_MASK]; be++) {
1043             int hash = be - bond->hash;
1044
1045             if (be->slave != slave) {
1046                 continue;
1047             }
1048
1049             ds_put_format(&ds, "\thash %d: %"PRIu64" kB load\n",
1050                           hash, be->tx_bytes / 1024);
1051
1052             if (bond->balance != BM_SLB) {
1053                 continue;
1054             }
1055
1056             /* XXX How can we list the MACs assigned to hashes? */
1057         }
1058     }
1059     unixctl_command_reply(conn, 200, ds_cstr(&ds));
1060     ds_destroy(&ds);
1061 }
1062
1063 static void
1064 bond_unixctl_migrate(struct unixctl_conn *conn, const char *args_,
1065                      void *aux OVS_UNUSED)
1066 {
1067     char *args = (char *) args_;
1068     char *save_ptr = NULL;
1069     char *bond_s, *hash_s, *slave_s;
1070     struct bond *bond;
1071     struct bond_slave *slave;
1072     struct bond_entry *entry;
1073     int hash;
1074
1075     bond_s = strtok_r(args, " ", &save_ptr);
1076     hash_s = strtok_r(NULL, " ", &save_ptr);
1077     slave_s = strtok_r(NULL, " ", &save_ptr);
1078     if (!slave_s) {
1079         unixctl_command_reply(conn, 501,
1080                               "usage: bond/migrate BOND HASH SLAVE");
1081         return;
1082     }
1083
1084     bond = bond_find(bond_s);
1085     if (!bond) {
1086         unixctl_command_reply(conn, 501, "no such bond");
1087         return;
1088     }
1089
1090     if (bond->balance != BM_SLB) {
1091         unixctl_command_reply(conn, 501, "not an SLB bond");
1092         return;
1093     }
1094
1095     if (strspn(hash_s, "0123456789") == strlen(hash_s)) {
1096         hash = atoi(hash_s) & BOND_MASK;
1097     } else {
1098         unixctl_command_reply(conn, 501, "bad hash");
1099         return;
1100     }
1101
1102     slave = bond_lookup_slave(bond, slave_s);
1103     if (!slave) {
1104         unixctl_command_reply(conn, 501, "no such slave");
1105         return;
1106     }
1107
1108     if (!slave->enabled) {
1109         unixctl_command_reply(conn, 501, "cannot migrate to disabled slave");
1110         return;
1111     }
1112
1113     entry = &bond->hash[hash];
1114     tag_set_add(&bond->unixctl_tags, entry->tag);
1115     entry->slave = slave;
1116     entry->tag = tag_create_random();
1117     unixctl_command_reply(conn, 200, "migrated");
1118 }
1119
1120 static void
1121 bond_unixctl_set_active_slave(struct unixctl_conn *conn, const char *args_,
1122                               void *aux OVS_UNUSED)
1123 {
1124     char *args = (char *) args_;
1125     char *save_ptr = NULL;
1126     char *bond_s, *slave_s;
1127     struct bond *bond;
1128     struct bond_slave *slave;
1129
1130     bond_s = strtok_r(args, " ", &save_ptr);
1131     slave_s = strtok_r(NULL, " ", &save_ptr);
1132     if (!slave_s) {
1133         unixctl_command_reply(conn, 501,
1134                               "usage: bond/set-active-slave BOND SLAVE");
1135         return;
1136     }
1137
1138     bond = bond_find(bond_s);
1139     if (!bond) {
1140         unixctl_command_reply(conn, 501, "no such bond");
1141         return;
1142     }
1143
1144     slave = bond_lookup_slave(bond, slave_s);
1145     if (!slave) {
1146         unixctl_command_reply(conn, 501, "no such slave");
1147         return;
1148     }
1149
1150     if (!slave->enabled) {
1151         unixctl_command_reply(conn, 501, "cannot make disabled slave active");
1152         return;
1153     }
1154
1155     if (bond->active_slave != slave) {
1156         tag_set_add(&bond->unixctl_tags, bond_get_active_slave_tag(bond));
1157         bond->active_slave = slave;
1158         bond->active_slave->tag = tag_create_random();
1159         VLOG_INFO("bond %s: active interface is now %s",
1160                   bond->name, slave->name);
1161         bond->send_learning_packets = true;
1162         unixctl_command_reply(conn, 200, "done");
1163     } else {
1164         unixctl_command_reply(conn, 200, "no change");
1165     }
1166 }
1167
1168 static void
1169 enable_slave(struct unixctl_conn *conn, const char *args_, bool enable)
1170 {
1171     char *args = (char *) args_;
1172     char *save_ptr = NULL;
1173     char *bond_s, *slave_s;
1174     struct bond *bond;
1175     struct bond_slave *slave;
1176
1177     bond_s = strtok_r(args, " ", &save_ptr);
1178     slave_s = strtok_r(NULL, " ", &save_ptr);
1179     if (!slave_s) {
1180         char *usage = xasprintf("usage: bond/%s-slave BOND SLAVE",
1181                                 enable ? "enable" : "disable");
1182         unixctl_command_reply(conn, 501, usage);
1183         free(usage);
1184         return;
1185     }
1186
1187     bond = bond_find(bond_s);
1188     if (!bond) {
1189         unixctl_command_reply(conn, 501, "no such bond");
1190         return;
1191     }
1192
1193     slave = bond_lookup_slave(bond, slave_s);
1194     if (!slave) {
1195         unixctl_command_reply(conn, 501, "no such slave");
1196         return;
1197     }
1198
1199     bond_enable_slave(slave, enable, &bond->unixctl_tags);
1200     unixctl_command_reply(conn, 501, enable ? "enabled" : "disabled");
1201 }
1202
1203 static void
1204 bond_unixctl_enable_slave(struct unixctl_conn *conn, const char *args,
1205                           void *aux OVS_UNUSED)
1206 {
1207     enable_slave(conn, args, true);
1208 }
1209
1210 static void
1211 bond_unixctl_disable_slave(struct unixctl_conn *conn, const char *args,
1212                            void *aux OVS_UNUSED)
1213 {
1214     enable_slave(conn, args, false);
1215 }
1216
1217 static void
1218 bond_unixctl_hash(struct unixctl_conn *conn, const char *args_,
1219                   void *aux OVS_UNUSED)
1220 {
1221     char *args = (char *) args_;
1222     uint8_t mac[ETH_ADDR_LEN];
1223     uint8_t hash;
1224     char *hash_cstr;
1225     unsigned int vlan;
1226     char *mac_s, *vlan_s;
1227     char *save_ptr = NULL;
1228
1229     mac_s  = strtok_r(args, " ", &save_ptr);
1230     vlan_s = strtok_r(NULL, " ", &save_ptr);
1231
1232     if (vlan_s) {
1233         if (sscanf(vlan_s, "%u", &vlan) != 1) {
1234             unixctl_command_reply(conn, 501, "invalid vlan");
1235             return;
1236         }
1237     } else {
1238         vlan = OFP_VLAN_NONE;
1239     }
1240
1241     if (sscanf(mac_s, ETH_ADDR_SCAN_FMT, ETH_ADDR_SCAN_ARGS(mac))
1242         == ETH_ADDR_SCAN_COUNT) {
1243         hash = bond_hash_src(mac, vlan) & BOND_MASK;
1244
1245         hash_cstr = xasprintf("%u", hash);
1246         unixctl_command_reply(conn, 200, hash_cstr);
1247         free(hash_cstr);
1248     } else {
1249         unixctl_command_reply(conn, 501, "invalid mac");
1250     }
1251 }
1252
1253 void
1254 bond_init(void)
1255 {
1256     unixctl_command_register("bond/list", bond_unixctl_list, NULL);
1257     unixctl_command_register("bond/show", bond_unixctl_show, NULL);
1258     unixctl_command_register("bond/migrate", bond_unixctl_migrate, NULL);
1259     unixctl_command_register("bond/set-active-slave",
1260                              bond_unixctl_set_active_slave, NULL);
1261     unixctl_command_register("bond/enable-slave", bond_unixctl_enable_slave,
1262                              NULL);
1263     unixctl_command_register("bond/disable-slave", bond_unixctl_disable_slave,
1264                              NULL);
1265     unixctl_command_register("bond/hash", bond_unixctl_hash, NULL);
1266 }
1267 \f
1268 static void
1269 bond_entry_reset(struct bond *bond)
1270 {
1271     if (bond->balance != BM_AB) {
1272         size_t hash_len = (BOND_MASK + 1) * sizeof *bond->hash;
1273
1274         if (!bond->hash) {
1275             bond->hash = xmalloc(hash_len);
1276         }
1277         memset(bond->hash, 0, hash_len);
1278
1279         bond->next_rebalance = time_msec() + bond->rebalance_interval;
1280     } else {
1281         free(bond->hash);
1282         bond->hash = NULL;
1283     }
1284 }
1285
1286 static struct bond_slave *
1287 bond_slave_lookup(struct bond *bond, const void *slave_)
1288 {
1289     struct bond_slave *slave;
1290
1291     HMAP_FOR_EACH_IN_BUCKET (slave, hmap_node, hash_pointer(slave_, 0),
1292                              &bond->slaves) {
1293         if (slave->aux == slave_) {
1294             return slave;
1295         }
1296     }
1297
1298     return NULL;
1299 }
1300
1301 static bool
1302 bond_is_link_up(struct bond *bond, struct netdev *netdev)
1303 {
1304     return (bond->detect == BLSM_CARRIER
1305             ? netdev_get_carrier(netdev)
1306             : netdev_get_miimon(netdev));
1307 }
1308
1309 static int
1310 bond_stb_sort_cmp__(const void *a_, const void *b_)
1311 {
1312     const struct bond_slave *const *ap = a_;
1313     const struct bond_slave *const *bp = b_;
1314     const struct bond_slave *a = *ap;
1315     const struct bond_slave *b = *bp;
1316     uint16_t aid = a->stb_id;
1317     uint16_t bid = b->stb_id;
1318
1319     return aid < bid ? -1 : aid > bid;
1320 }
1321
1322 static void
1323 bond_stb_sort(struct bond *bond)
1324 {
1325     size_t i;
1326
1327     if (!bond->stb_slaves || !bond->stb_need_sort) {
1328         return;
1329     }
1330
1331     bond->stb_need_sort = false;
1332     bond->bond_revalidate = true;
1333
1334     qsort(bond->stb_slaves, bond->n_stb_slaves, sizeof *bond->stb_slaves,
1335           bond_stb_sort_cmp__);
1336
1337     for (i = 0; i < bond->n_stb_slaves; i++) {
1338         bond->stb_slaves[i]->stb_idx = i;
1339     }
1340 }
1341
1342 static void
1343 bond_stb_enable_slave(struct bond_slave *slave)
1344 {
1345     struct bond *bond = slave->bond;
1346
1347     if (bond->balance != BM_STABLE) {
1348         return;
1349     }
1350
1351     bond->stb_need_sort = true;
1352
1353     if (slave->enabled) {
1354         if (bond->len_stb_slaves <= bond->n_stb_slaves) {
1355             bond->stb_slaves = x2nrealloc(bond->stb_slaves,
1356                                           &bond->len_stb_slaves,
1357                                           sizeof *bond->stb_slaves);
1358         }
1359
1360         slave->stb_idx = bond->n_stb_slaves++;
1361         bond->stb_slaves[slave->stb_idx] = slave;
1362     } else {
1363         size_t index = slave->stb_idx;
1364         bond->stb_slaves[index] = bond->stb_slaves[--bond->n_stb_slaves];
1365         bond->stb_slaves[index]->stb_idx = index;
1366     }
1367 }
1368
1369 static void
1370 bond_enable_slave(struct bond_slave *slave, bool enable, struct tag_set *tags)
1371 {
1372     slave->delay_expires = LLONG_MAX;
1373     if (enable != slave->enabled) {
1374         slave->enabled = enable;
1375         if (!slave->enabled) {
1376             VLOG_WARN("interface %s: disabled", slave->name);
1377             if (tags) {
1378                 tag_set_add(tags, slave->tag);
1379             }
1380         } else {
1381             VLOG_WARN("interface %s: enabled", slave->name);
1382             slave->tag = tag_create_random();
1383         }
1384         bond_stb_enable_slave(slave);
1385     }
1386 }
1387
1388 static void
1389 bond_link_status_update(struct bond_slave *slave, struct tag_set *tags)
1390 {
1391     struct bond *bond = slave->bond;
1392     bool up;
1393
1394     up = slave->up && slave->lacp_may_enable;
1395     if ((up == slave->enabled) != (slave->delay_expires == LLONG_MAX)) {
1396         static struct vlog_rate_limit rl = VLOG_RATE_LIMIT_INIT(5, 20);
1397         VLOG_INFO_RL(&rl, "interface %s: link state %s",
1398                      slave->name, up ? "up" : "down");
1399         if (up == slave->enabled) {
1400             slave->delay_expires = LLONG_MAX;
1401             VLOG_INFO_RL(&rl, "interface %s: will not be %s",
1402                          slave->name, up ? "disabled" : "enabled");
1403         } else {
1404             int delay = (bond->lacp_negotiated ? 0
1405                          : up ? bond->updelay : bond->downdelay);
1406             slave->delay_expires = time_msec() + delay;
1407             if (delay) {
1408                 VLOG_INFO_RL(&rl, "interface %s: will be %s if it stays %s "
1409                              "for %d ms",
1410                              slave->name,
1411                              up ? "enabled" : "disabled",
1412                              up ? "up" : "down",
1413                              delay);
1414             }
1415         }
1416     }
1417
1418     if (time_msec() >= slave->delay_expires) {
1419         bond_enable_slave(slave, up, tags);
1420     }
1421 }
1422
1423 static bool
1424 bond_is_tcp_hash(const struct bond *bond)
1425 {
1426     return (bond->balance == BM_TCP || bond->balance == BM_STABLE)
1427         && bond->lacp_negotiated;
1428 }
1429
1430 static unsigned int
1431 bond_hash_src(const uint8_t mac[ETH_ADDR_LEN], uint16_t vlan)
1432 {
1433     return hash_bytes(mac, ETH_ADDR_LEN, vlan);
1434 }
1435
1436 static unsigned int
1437 bond_hash_tcp(const struct flow *flow, uint16_t vlan)
1438 {
1439     struct flow hash_flow = *flow;
1440     hash_flow.vlan_tci = vlan;
1441
1442     /* The symmetric quality of this hash function is not required, but
1443      * flow_hash_symmetric_l4 already exists, and is sufficient for our
1444      * purposes, so we use it out of convenience. */
1445     return flow_hash_symmetric_l4(&hash_flow, 0);
1446 }
1447
1448 static unsigned int
1449 bond_hash(const struct bond *bond, const struct flow *flow, uint16_t vlan)
1450 {
1451     assert(bond->balance != BM_AB);
1452
1453     return (bond_is_tcp_hash(bond)
1454             ? bond_hash_tcp(flow, vlan)
1455             : bond_hash_src(flow->dl_src, vlan));
1456 }
1457
1458 static struct bond_entry *
1459 lookup_bond_entry(const struct bond *bond, const struct flow *flow,
1460                   uint16_t vlan)
1461 {
1462     return &bond->hash[bond_hash(bond, flow, vlan) & BOND_MASK];
1463 }
1464
1465 static struct bond_slave *
1466 choose_output_slave(const struct bond *bond, const struct flow *flow,
1467                     uint16_t vlan)
1468 {
1469     struct bond_entry *e;
1470
1471     switch (bond->balance) {
1472     case BM_AB:
1473         return bond->active_slave;
1474
1475     case BM_STABLE:
1476         if (bond->n_stb_slaves) {
1477             return bond->stb_slaves[bond_hash(bond, flow, vlan)
1478                 % bond->n_stb_slaves];
1479         } else {
1480             return bond->active_slave;
1481         }
1482
1483     case BM_SLB:
1484     case BM_TCP:
1485         e = lookup_bond_entry(bond, flow, vlan);
1486         if (!e->slave || !e->slave->enabled) {
1487             e->slave = CONTAINER_OF(hmap_random_node(&bond->slaves),
1488                                     struct bond_slave, hmap_node);
1489             if (!e->slave->enabled) {
1490                 e->slave = bond->active_slave;
1491             }
1492             e->tag = tag_create_random();
1493         }
1494         return e->slave;
1495
1496     default:
1497         NOT_REACHED();
1498     }
1499 }
1500
1501 static struct bond_slave *
1502 bond_choose_slave(const struct bond *bond)
1503 {
1504     struct bond_slave *slave, *best;
1505
1506     /* Find an enabled slave. */
1507     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
1508         if (slave->enabled) {
1509             return slave;
1510         }
1511     }
1512
1513     /* All interfaces are disabled.  Find an interface that will be enabled
1514      * after its updelay expires.  */
1515     best = NULL;
1516     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
1517         if (slave->delay_expires != LLONG_MAX
1518             && slave->lacp_may_enable
1519             && (!best || slave->delay_expires < best->delay_expires)) {
1520             best = slave;
1521         }
1522     }
1523     return best;
1524 }
1525
1526 static void
1527 bond_choose_active_slave(struct bond *bond, struct tag_set *tags)
1528 {
1529     static struct vlog_rate_limit rl = VLOG_RATE_LIMIT_INIT(5, 20);
1530     struct bond_slave *old_active_slave = bond->active_slave;
1531
1532     bond->active_slave = bond_choose_slave(bond);
1533     if (bond->active_slave) {
1534         if (bond->active_slave->enabled) {
1535             VLOG_INFO_RL(&rl, "bond %s: active interface is now %s",
1536                          bond->name, bond->active_slave->name);
1537         } else {
1538             VLOG_INFO_RL(&rl, "bond %s: active interface is now %s, skipping "
1539                          "remaining %lld ms updelay (since no interface was "
1540                          "enabled)", bond->name, bond->active_slave->name,
1541                          bond->active_slave->delay_expires - time_msec());
1542             bond_enable_slave(bond->active_slave, true, tags);
1543         }
1544
1545         if (!old_active_slave) {
1546             tag_set_add(tags, bond->no_slaves_tag);
1547         }
1548
1549         bond->send_learning_packets = true;
1550     } else if (old_active_slave) {
1551         VLOG_WARN_RL(&rl, "bond %s: all interfaces disabled", bond->name);
1552     }
1553 }
1554
1555 /* Returns the tag for 'bond''s active slave, or 'bond''s no_slaves_tag if
1556  * there is no active slave. */
1557 static tag_type
1558 bond_get_active_slave_tag(const struct bond *bond)
1559 {
1560     return (bond->active_slave
1561             ? bond->active_slave->tag
1562             : bond->no_slaves_tag);
1563 }
1564
1565 /* Attempts to make the sum of the bond slaves' statistics appear on the fake
1566  * bond interface. */
1567 static void
1568 bond_update_fake_slave_stats(struct bond *bond)
1569 {
1570     struct netdev_stats bond_stats;
1571     struct bond_slave *slave;
1572     struct netdev *bond_dev;
1573
1574     memset(&bond_stats, 0, sizeof bond_stats);
1575
1576     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
1577         struct netdev_stats slave_stats;
1578
1579         if (!netdev_get_stats(slave->netdev, &slave_stats)) {
1580             /* XXX: We swap the stats here because they are swapped back when
1581              * reported by the internal device.  The reason for this is
1582              * internal devices normally represent packets going into the
1583              * system but when used as fake bond device they represent packets
1584              * leaving the system.  We really should do this in the internal
1585              * device itself because changing it here reverses the counts from
1586              * the perspective of the switch.  However, the internal device
1587              * doesn't know what type of device it represents so we have to do
1588              * it here for now. */
1589             bond_stats.tx_packets += slave_stats.rx_packets;
1590             bond_stats.tx_bytes += slave_stats.rx_bytes;
1591             bond_stats.rx_packets += slave_stats.tx_packets;
1592             bond_stats.rx_bytes += slave_stats.tx_bytes;
1593         }
1594     }
1595
1596     if (!netdev_open_default(bond->name, &bond_dev)) {
1597         netdev_set_stats(bond_dev, &bond_stats);
1598         netdev_close(bond_dev);
1599     }
1600 }