bond: Drop packets on backup slaves.
[sliver-openvswitch.git] / lib / bond.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2008, 2009, 2010, 2011 Nicira Networks.
3  *
4  * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
5  * you may not use this file except in compliance with the License.
6  * You may obtain a copy of the License at:
7  *
8  *     http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
9  *
10  * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
11  * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
12  * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
13  * See the License for the specific language governing permissions and
14  * limitations under the License.
15  */
16
17 #include <config.h>
18
19 #include "bond.h"
20
21 #include <limits.h>
22 #include <stdint.h>
23 #include <stdlib.h>
24
25 #include "coverage.h"
26 #include "dynamic-string.h"
27 #include "flow.h"
28 #include "hmap.h"
29 #include "list.h"
30 #include "netdev.h"
31 #include "odp-util.h"
32 #include "ofpbuf.h"
33 #include "packets.h"
34 #include "poll-loop.h"
35 #include "tag.h"
36 #include "timeval.h"
37 #include "unixctl.h"
38 #include "vlog.h"
39
40 VLOG_DEFINE_THIS_MODULE(bond);
41
42 /* Bit-mask for hashing a flow down to a bucket.
43  * There are (BOND_MASK + 1) buckets. */
44 #define BOND_MASK 0xff
45
46 /* A hash bucket for mapping a flow to a slave.
47  * "struct bond" has an array of (BOND_MASK + 1) of these. */
48 struct bond_entry {
49     struct bond_slave *slave;   /* Assigned slave, NULL if unassigned. */
50     uint64_t tx_bytes;          /* Count of bytes recently transmitted. */
51     tag_type tag;               /* Tag for entry<->slave association. */
52     struct list list_node;      /* In bond_slave's 'entries' list. */
53 };
54
55 /* A bond slave, that is, one of the links comprising a bond. */
56 struct bond_slave {
57     struct hmap_node hmap_node; /* In struct bond's slaves hmap. */
58     struct bond *bond;          /* The bond that contains this slave. */
59     void *aux;                  /* Client-provided handle for this slave. */
60
61     struct netdev *netdev;      /* Network device, owned by the client. */
62     unsigned int change_seq;    /* Tracks changes in 'netdev'. */
63     char *name;                 /* Name (a copy of netdev_get_name(netdev)). */
64
65     /* Link status. */
66     long long delay_expires;    /* Time after which 'enabled' may change. */
67     bool enabled;               /* May be chosen for flows? */
68     bool may_enable;            /* Client considers this slave bondable. */
69     tag_type tag;               /* Tag associated with this slave. */
70
71     /* Rebalancing info.  Used only by bond_rebalance(). */
72     struct list bal_node;       /* In bond_rebalance()'s 'bals' list. */
73     struct list entries;        /* 'struct bond_entry's assigned here. */
74     uint64_t tx_bytes;          /* Sum across 'tx_bytes' of entries. */
75
76     /* BM_STABLE specific bonding info. */
77     uint32_t stb_id;            /* ID used for 'stb_slaves' ordering. */
78 };
79
80 /* A bond, that is, a set of network devices grouped to improve performance or
81  * robustness.  */
82 struct bond {
83     struct hmap_node hmap_node; /* In 'all_bonds' hmap. */
84     char *name;                 /* Name provided by client. */
85
86     /* Slaves. */
87     struct hmap slaves;
88
89     /* Bonding info. */
90     enum bond_mode balance;     /* Balancing mode, one of BM_*. */
91     struct bond_slave *active_slave;
92     tag_type no_slaves_tag;     /* Tag for flows when all slaves disabled. */
93     int updelay, downdelay;     /* Delay before slave goes up/down, in ms. */
94     bool lacp_negotiated;       /* LACP negotiations were successful. */
95     bool bond_revalidate;       /* True if flows need revalidation. */
96     uint32_t basis;             /* Basis for flow hash function. */
97
98     /* SLB specific bonding info. */
99     struct bond_entry *hash;     /* An array of (BOND_MASK + 1) elements. */
100     int rebalance_interval;      /* Interval between rebalances, in ms. */
101     long long int next_rebalance; /* Next rebalancing time. */
102     bool send_learning_packets;
103
104     /* BM_STABLE specific bonding info. */
105     tag_type stb_tag;               /* Tag associated with this bond. */
106
107     /* Legacy compatibility. */
108     long long int next_fake_iface_update; /* LLONG_MAX if disabled. */
109
110     /* Tag set saved for next bond_run().  This tag set is a kluge for cases
111      * where we can't otherwise provide revalidation feedback to the client.
112      * That's only unixctl commands now; I hope no other cases will arise. */
113     struct tag_set unixctl_tags;
114 };
115
116 static struct hmap all_bonds = HMAP_INITIALIZER(&all_bonds);
117
118 static void bond_entry_reset(struct bond *);
119 static struct bond_slave *bond_slave_lookup(struct bond *, const void *slave_);
120 static void bond_enable_slave(struct bond_slave *, bool enable,
121                               struct tag_set *);
122 static void bond_link_status_update(struct bond_slave *, struct tag_set *);
123 static void bond_choose_active_slave(struct bond *, struct tag_set *);
124 static bool bond_is_tcp_hash(const struct bond *);
125 static unsigned int bond_hash_src(const uint8_t mac[ETH_ADDR_LEN],
126                                   uint16_t vlan, uint32_t basis);
127 static unsigned int bond_hash_tcp(const struct flow *, uint16_t vlan,
128                                   uint32_t basis);
129 static struct bond_entry *lookup_bond_entry(const struct bond *,
130                                             const struct flow *,
131                                             uint16_t vlan);
132 static tag_type bond_get_active_slave_tag(const struct bond *);
133 static struct bond_slave *choose_output_slave(const struct bond *,
134                                               const struct flow *,
135                                               uint16_t vlan);
136 static void bond_update_fake_slave_stats(struct bond *);
137
138 /* Attempts to parse 's' as the name of a bond balancing mode.  If successful,
139  * stores the mode in '*balance' and returns true.  Otherwise returns false
140  * without modifying '*balance'. */
141 bool
142 bond_mode_from_string(enum bond_mode *balance, const char *s)
143 {
144     if (!strcmp(s, bond_mode_to_string(BM_TCP))) {
145         *balance = BM_TCP;
146     } else if (!strcmp(s, bond_mode_to_string(BM_SLB))) {
147         *balance = BM_SLB;
148     } else if (!strcmp(s, bond_mode_to_string(BM_STABLE))) {
149         *balance = BM_STABLE;
150     } else if (!strcmp(s, bond_mode_to_string(BM_AB))) {
151         *balance = BM_AB;
152     } else {
153         return false;
154     }
155     return true;
156 }
157
158 /* Returns a string representing 'balance'. */
159 const char *
160 bond_mode_to_string(enum bond_mode balance) {
161     switch (balance) {
162     case BM_TCP:
163         return "balance-tcp";
164     case BM_SLB:
165         return "balance-slb";
166     case BM_STABLE:
167         return "stable";
168     case BM_AB:
169         return "active-backup";
170     }
171     NOT_REACHED();
172 }
173
174 \f
175 /* Creates and returns a new bond whose configuration is initially taken from
176  * 's'.
177  *
178  * The caller should register each slave on the new bond by calling
179  * bond_slave_register().  */
180 struct bond *
181 bond_create(const struct bond_settings *s)
182 {
183     struct bond *bond;
184
185     bond = xzalloc(sizeof *bond);
186     hmap_init(&bond->slaves);
187     bond->no_slaves_tag = tag_create_random();
188     bond->stb_tag = tag_create_random();
189     bond->next_fake_iface_update = LLONG_MAX;
190
191     bond_reconfigure(bond, s);
192
193     tag_set_init(&bond->unixctl_tags);
194
195     return bond;
196 }
197
198 /* Frees 'bond'. */
199 void
200 bond_destroy(struct bond *bond)
201 {
202     struct bond_slave *slave, *next_slave;
203
204     if (!bond) {
205         return;
206     }
207
208     hmap_remove(&all_bonds, &bond->hmap_node);
209
210     HMAP_FOR_EACH_SAFE (slave, next_slave, hmap_node, &bond->slaves) {
211         hmap_remove(&bond->slaves, &slave->hmap_node);
212         /* Client owns 'slave->netdev'. */
213         free(slave->name);
214         free(slave);
215     }
216     hmap_destroy(&bond->slaves);
217
218     free(bond->hash);
219     free(bond->name);
220     free(bond);
221 }
222
223 /* Updates 'bond''s overall configuration to 's'.
224  *
225  * The caller should register each slave on 'bond' by calling
226  * bond_slave_register().  This is optional if none of the slaves'
227  * configuration has changed.  In any case it can't hurt.
228  *
229  * Returns true if the configuration has changed in such a way that requires
230  * flow revalidation.
231  * */
232 bool
233 bond_reconfigure(struct bond *bond, const struct bond_settings *s)
234 {
235     bool revalidate = false;
236
237     if (!bond->name || strcmp(bond->name, s->name)) {
238         if (bond->name) {
239             hmap_remove(&all_bonds, &bond->hmap_node);
240             free(bond->name);
241         }
242         bond->name = xstrdup(s->name);
243         hmap_insert(&all_bonds, &bond->hmap_node, hash_string(bond->name, 0));
244     }
245
246     bond->updelay = s->up_delay;
247     bond->downdelay = s->down_delay;
248     bond->rebalance_interval = s->rebalance_interval;
249
250     if (bond->balance != s->balance) {
251         bond->balance = s->balance;
252         revalidate = true;
253     }
254
255     if (bond->basis != s->basis) {
256         bond->basis = s->basis;
257         revalidate = true;
258     }
259
260     if (s->fake_iface) {
261         if (bond->next_fake_iface_update == LLONG_MAX) {
262             bond->next_fake_iface_update = time_msec();
263         }
264     } else {
265         bond->next_fake_iface_update = LLONG_MAX;
266     }
267
268     if (bond->bond_revalidate) {
269         revalidate = true;
270         bond->bond_revalidate = false;
271     }
272
273     if (bond->balance == BM_AB || !bond->hash || revalidate) {
274         bond_entry_reset(bond);
275     }
276
277     return revalidate;
278 }
279
280 static void
281 bond_slave_set_netdev__(struct bond_slave *slave, struct netdev *netdev)
282 {
283     if (slave->netdev != netdev) {
284         slave->netdev = netdev;
285         slave->change_seq = 0;
286     }
287 }
288
289 /* Registers 'slave_' as a slave of 'bond'.  The 'slave_' pointer is an
290  * arbitrary client-provided pointer that uniquely identifies a slave within a
291  * bond.  If 'slave_' already exists within 'bond' then this function
292  * reconfigures the existing slave.
293  *
294  * 'stb_id' is used in BM_STABLE bonds to guarantee consistent slave choices
295  * across restarts and distributed vswitch instances.  It should be unique per
296  * slave, and preferably consistent across restarts and reconfigurations.
297  *
298  * 'netdev' must be the network device that 'slave_' represents.  It is owned
299  * by the client, so the client must not close it before either unregistering
300  * 'slave_' or destroying 'bond'.
301  */
302 void
303 bond_slave_register(struct bond *bond, void *slave_, uint32_t stb_id,
304                     struct netdev *netdev)
305 {
306     struct bond_slave *slave = bond_slave_lookup(bond, slave_);
307
308     if (!slave) {
309         slave = xzalloc(sizeof *slave);
310
311         hmap_insert(&bond->slaves, &slave->hmap_node, hash_pointer(slave_, 0));
312         slave->bond = bond;
313         slave->aux = slave_;
314         slave->delay_expires = LLONG_MAX;
315         slave->name = xstrdup(netdev_get_name(netdev));
316         bond->bond_revalidate = true;
317
318         slave->enabled = false;
319         bond_enable_slave(slave, netdev_get_carrier(netdev), NULL);
320     }
321
322     if (slave->stb_id != stb_id) {
323         slave->stb_id = stb_id;
324         bond->bond_revalidate = true;
325     }
326
327     bond_slave_set_netdev__(slave, netdev);
328
329     free(slave->name);
330     slave->name = xstrdup(netdev_get_name(netdev));
331 }
332
333 /* Updates the network device to be used with 'slave_' to 'netdev'.
334  *
335  * This is useful if the caller closes and re-opens the network device
336  * registered with bond_slave_register() but doesn't need to change anything
337  * else. */
338 void
339 bond_slave_set_netdev(struct bond *bond, void *slave_, struct netdev *netdev)
340 {
341     struct bond_slave *slave = bond_slave_lookup(bond, slave_);
342     if (slave) {
343         bond_slave_set_netdev__(slave, netdev);
344     }
345 }
346
347 /* Unregisters 'slave_' from 'bond'.  If 'bond' does not contain such a slave
348  * then this function has no effect.
349  *
350  * Unregistering a slave invalidates all flows. */
351 void
352 bond_slave_unregister(struct bond *bond, const void *slave_)
353 {
354     struct bond_slave *slave = bond_slave_lookup(bond, slave_);
355     bool del_active;
356
357     if (!slave) {
358         return;
359     }
360
361     bond_enable_slave(slave, false, NULL);
362
363     del_active = bond->active_slave == slave;
364     if (bond->hash) {
365         struct bond_entry *e;
366         for (e = bond->hash; e <= &bond->hash[BOND_MASK]; e++) {
367             if (e->slave == slave) {
368                 e->slave = NULL;
369             }
370         }
371     }
372
373     free(slave->name);
374
375     hmap_remove(&bond->slaves, &slave->hmap_node);
376     /* Client owns 'slave->netdev'. */
377     free(slave);
378
379     if (del_active) {
380         struct tag_set tags;
381
382         tag_set_init(&tags);
383         bond_choose_active_slave(bond, &tags);
384         bond->send_learning_packets = true;
385     }
386 }
387
388 /* Should be called on each slave in 'bond' before bond_run() to indicate
389  * whether or not 'slave_' may be enabled. This function is intended to allow
390  * other protocols to have some impact on bonding decisions.  For example LACP
391  * or high level link monitoring protocols may decide that a given slave should
392  * not be able to send traffic. */
393 void
394 bond_slave_set_may_enable(struct bond *bond, void *slave_, bool may_enable)
395 {
396     bond_slave_lookup(bond, slave_)->may_enable = may_enable;
397 }
398
399 /* Performs periodic maintenance on 'bond'.  The caller must provide 'tags' to
400  * allow tagged flows to be invalidated.
401  *
402  * The caller should check bond_should_send_learning_packets() afterward. */
403 void
404 bond_run(struct bond *bond, struct tag_set *tags, bool lacp_negotiated)
405 {
406     struct bond_slave *slave;
407     bool is_tcp_hash = bond_is_tcp_hash(bond);
408
409     bond->lacp_negotiated = lacp_negotiated;
410
411     /* Enable slaves based on link status and LACP feedback. */
412     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
413         bond_link_status_update(slave, tags);
414         slave->change_seq = netdev_change_seq(slave->netdev);
415     }
416     if (!bond->active_slave || !bond->active_slave->enabled) {
417         bond_choose_active_slave(bond, tags);
418     }
419
420     /* Update fake bond interface stats. */
421     if (time_msec() >= bond->next_fake_iface_update) {
422         bond_update_fake_slave_stats(bond);
423         bond->next_fake_iface_update = time_msec() + 1000;
424     }
425
426     if (is_tcp_hash != bond_is_tcp_hash(bond)) {
427         bond->bond_revalidate = true;
428     }
429
430     if (bond->bond_revalidate) {
431         bond->bond_revalidate = false;
432
433         bond_entry_reset(bond);
434         if (bond->balance != BM_STABLE) {
435             struct bond_slave *slave;
436
437             HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
438                 tag_set_add(tags, slave->tag);
439             }
440         } else {
441             tag_set_add(tags, bond->stb_tag);
442         }
443         tag_set_add(tags, bond->no_slaves_tag);
444     }
445
446     /* Invalidate any tags required by  */
447     tag_set_union(tags, &bond->unixctl_tags);
448     tag_set_init(&bond->unixctl_tags);
449 }
450
451 /* Causes poll_block() to wake up when 'bond' needs something to be done. */
452 void
453 bond_wait(struct bond *bond)
454 {
455     struct bond_slave *slave;
456
457     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
458         if (slave->delay_expires != LLONG_MAX) {
459             poll_timer_wait_until(slave->delay_expires);
460         }
461
462         if (slave->change_seq != netdev_change_seq(slave->netdev)) {
463             poll_immediate_wake();
464         }
465     }
466
467     if (bond->next_fake_iface_update != LLONG_MAX) {
468         poll_timer_wait_until(bond->next_fake_iface_update);
469     }
470
471     /* Ensure that any saved tags get revalidated right away. */
472     if (!tag_set_is_empty(&bond->unixctl_tags)) {
473         poll_immediate_wake();
474     }
475
476     /* We don't wait for bond->next_rebalance because rebalancing can only run
477      * at a flow account checkpoint.  ofproto does checkpointing on its own
478      * schedule and bond_rebalance() gets called afterward, so we'd just be
479      * waking up for no purpose. */
480 }
481 \f
482 /* MAC learning table interaction. */
483
484 static bool
485 may_send_learning_packets(const struct bond *bond)
486 {
487     return !bond->lacp_negotiated && bond->balance != BM_AB;
488 }
489
490 /* Returns true if 'bond' needs the client to send out packets to assist with
491  * MAC learning on 'bond'.  If this function returns true, then the client
492  * should iterate through its MAC learning table for the bridge on which 'bond'
493  * is located.  For each MAC that has been learned on a port other than 'bond',
494  * it should call bond_send_learning_packet().
495  *
496  * This function will only return true if 'bond' is in SLB mode and LACP is not
497  * negotiated.  Otherwise sending learning packets isn't necessary.
498  *
499  * Calling this function resets the state that it checks. */
500 bool
501 bond_should_send_learning_packets(struct bond *bond)
502 {
503     bool send = bond->send_learning_packets && may_send_learning_packets(bond);
504     bond->send_learning_packets = false;
505     return send;
506 }
507
508 /* Sends a gratuitous learning packet on 'bond' from 'eth_src' on 'vlan'.
509  *
510  * See bond_should_send_learning_packets() for description of usage. */
511 int
512 bond_send_learning_packet(struct bond *bond,
513                           const uint8_t eth_src[ETH_ADDR_LEN],
514                           uint16_t vlan)
515 {
516     struct bond_slave *slave;
517     struct ofpbuf packet;
518     struct flow flow;
519     int error;
520
521     assert(may_send_learning_packets(bond));
522     if (!bond->active_slave) {
523         /* Nowhere to send the learning packet. */
524         return 0;
525     }
526
527     memset(&flow, 0, sizeof flow);
528     memcpy(flow.dl_src, eth_src, ETH_ADDR_LEN);
529     slave = choose_output_slave(bond, &flow, vlan);
530
531     ofpbuf_init(&packet, 0);
532     compose_benign_packet(&packet, "Open vSwitch Bond Failover", 0xf177,
533                           eth_src);
534     if (vlan) {
535         eth_set_vlan_tci(&packet, htons(vlan));
536     }
537     error = netdev_send(slave->netdev, &packet);
538     ofpbuf_uninit(&packet);
539
540     return error;
541 }
542 \f
543 /* Checks whether a packet that arrived on 'slave_' within 'bond', with an
544  * Ethernet destination address of 'eth_dst', should be admitted.
545  *
546  * The return value is one of the following:
547  *
548  *    - BV_ACCEPT: Admit the packet.
549  *
550  *    - BV_DROP: Drop the packet.
551  *
552  *    - BV_DROP_IF_MOVED: Consult the MAC learning table for the packet's
553  *      Ethernet source address and VLAN.  If there is none, or if the packet
554  *      is on the learned port, then admit the packet.  If a different port has
555  *      been learned, however, drop the packet (and do not use it for MAC
556  *      learning).
557  */
558 enum bond_verdict
559 bond_check_admissibility(struct bond *bond, const void *slave_,
560                          const uint8_t eth_dst[ETH_ADDR_LEN], tag_type *tags)
561 {
562     /* Admit all packets if LACP has been negotiated, because that means that
563      * the remote switch is aware of the bond and will "do the right thing". */
564     if (bond->lacp_negotiated) {
565         return BV_ACCEPT;
566     }
567
568     /* Drop all multicast packets on inactive slaves. */
569     if (eth_addr_is_multicast(eth_dst)) {
570         *tags |= bond_get_active_slave_tag(bond);
571         if (bond->active_slave != bond_slave_lookup(bond, slave_)) {
572             return BV_DROP;
573         }
574     }
575
576     /* Drop all packets which arrive on backup slaves.  This is similar to how
577      * Linux bonding handles active-backup bonds. */
578     if (bond->balance == BM_AB) {
579         struct bond_slave *slave = bond_slave_lookup(bond, slave_);
580
581         *tags |= bond_get_active_slave_tag(bond);
582         if (bond->active_slave != slave) {
583             static struct vlog_rate_limit rl = VLOG_RATE_LIMIT_INIT(1, 5);
584
585             VLOG_WARN_RL(&rl, "active-backup bond received packet on backup"
586                          " slave (%s) destined for " ETH_ADDR_FMT,
587                          slave->name, ETH_ADDR_ARGS(eth_dst));
588             return BV_DROP;
589         }
590     }
591
592     /* Drop all packets for which we have learned a different input port,
593      * because we probably sent the packet on one slave and got it back on the
594      * other.  Gratuitous ARP packets are an exception to this rule: the host
595      * has moved to another switch.  The exception to the exception is if we
596      * locked the learning table to avoid reflections on bond slaves. */
597     return BV_DROP_IF_MOVED;
598 }
599
600 /* Returns the slave (registered on 'bond' by bond_slave_register()) to which
601  * a packet with the given 'flow' and 'vlan' should be forwarded.  Returns
602  * NULL if the packet should be dropped because no slaves are enabled.
603  *
604  * 'vlan' is not necessarily the same as 'flow->vlan_tci'.  First, 'vlan'
605  * should be a VID only (i.e. excluding the PCP bits).  Second,
606  * 'flow->vlan_tci' is the VLAN TCI that appeared on the packet (so it will be
607  * nonzero only for trunk ports), whereas 'vlan' is the logical VLAN that the
608  * packet belongs to (so for an access port it will be the access port's VLAN).
609  *
610  * Adds a tag to '*tags' that associates the flow with the returned slave.
611  */
612 void *
613 bond_choose_output_slave(struct bond *bond, const struct flow *flow,
614                          uint16_t vlan, tag_type *tags)
615 {
616     struct bond_slave *slave = choose_output_slave(bond, flow, vlan);
617     if (slave) {
618         *tags |= bond->balance == BM_STABLE ? bond->stb_tag : slave->tag;
619         return slave->aux;
620     } else {
621         *tags |= bond->no_slaves_tag;
622         return NULL;
623     }
624 }
625 \f
626 /* Rebalancing. */
627
628 static bool
629 bond_is_balanced(const struct bond *bond)
630 {
631     return bond->balance == BM_SLB || bond->balance == BM_TCP;
632 }
633
634 /* Notifies 'bond' that 'n_bytes' bytes were sent in 'flow' within 'vlan'. */
635 void
636 bond_account(struct bond *bond, const struct flow *flow, uint16_t vlan,
637              uint64_t n_bytes)
638 {
639
640     if (bond_is_balanced(bond)) {
641         lookup_bond_entry(bond, flow, vlan)->tx_bytes += n_bytes;
642     }
643 }
644
645 static struct bond_slave *
646 bond_slave_from_bal_node(struct list *bal)
647 {
648     return CONTAINER_OF(bal, struct bond_slave, bal_node);
649 }
650
651 static void
652 log_bals(struct bond *bond, const struct list *bals)
653 {
654     if (VLOG_IS_DBG_ENABLED()) {
655         struct ds ds = DS_EMPTY_INITIALIZER;
656         const struct bond_slave *slave;
657
658         LIST_FOR_EACH (slave, bal_node, bals) {
659             if (ds.length) {
660                 ds_put_char(&ds, ',');
661             }
662             ds_put_format(&ds, " %s %"PRIu64"kB",
663                           slave->name, slave->tx_bytes / 1024);
664
665             if (!slave->enabled) {
666                 ds_put_cstr(&ds, " (disabled)");
667             }
668             if (!list_is_empty(&slave->entries)) {
669                 struct bond_entry *e;
670
671                 ds_put_cstr(&ds, " (");
672                 LIST_FOR_EACH (e, list_node, &slave->entries) {
673                     if (&e->list_node != list_front(&slave->entries)) {
674                         ds_put_cstr(&ds, " + ");
675                     }
676                     ds_put_format(&ds, "h%td: %"PRIu64"kB",
677                                   e - bond->hash, e->tx_bytes / 1024);
678                 }
679                 ds_put_cstr(&ds, ")");
680             }
681         }
682         VLOG_DBG("bond %s:%s", bond->name, ds_cstr(&ds));
683         ds_destroy(&ds);
684     }
685 }
686
687 /* Shifts 'hash' from its current slave to 'to'. */
688 static void
689 bond_shift_load(struct bond_entry *hash, struct bond_slave *to,
690                 struct tag_set *set)
691 {
692     struct bond_slave *from = hash->slave;
693     struct bond *bond = from->bond;
694     uint64_t delta = hash->tx_bytes;
695
696     VLOG_INFO("bond %s: shift %"PRIu64"kB of load (with hash %td) "
697               "from %s to %s (now carrying %"PRIu64"kB and "
698               "%"PRIu64"kB load, respectively)",
699               bond->name, delta / 1024, hash - bond->hash,
700               from->name, to->name,
701               (from->tx_bytes - delta) / 1024,
702               (to->tx_bytes + delta) / 1024);
703
704     /* Shift load away from 'from' to 'to'. */
705     from->tx_bytes -= delta;
706     to->tx_bytes += delta;
707
708     /* Arrange for flows to be revalidated. */
709     tag_set_add(set, hash->tag);
710     hash->slave = to;
711     hash->tag = tag_create_random();
712 }
713
714 /* Pick and returns a bond_entry to migrate to 'to' (the least-loaded slave),
715  * given that doing so must decrease the ratio of the load on the two slaves by
716  * at least 0.1.  Returns NULL if there is no appropriate entry.
717  *
718  * The list of entries isn't sorted.  I don't know of a reason to prefer to
719  * shift away small hashes or large hashes. */
720 static struct bond_entry *
721 choose_entry_to_migrate(const struct bond_slave *from, uint64_t to_tx_bytes)
722 {
723     struct bond_entry *e;
724
725     if (list_is_short(&from->entries)) {
726         /* 'from' carries no more than one MAC hash, so shifting load away from
727          * it would be pointless. */
728         return NULL;
729     }
730
731     LIST_FOR_EACH (e, list_node, &from->entries) {
732         double old_ratio, new_ratio;
733         uint64_t delta;
734
735         if (to_tx_bytes == 0) {
736             /* Nothing on the new slave, move it. */
737             return e;
738         }
739
740         delta = e->tx_bytes;
741         old_ratio = (double)from->tx_bytes / to_tx_bytes;
742         new_ratio = (double)(from->tx_bytes - delta) / (to_tx_bytes + delta);
743         if (old_ratio - new_ratio > 0.1) {
744             /* Would decrease the ratio, move it. */
745             return e;
746         }
747     }
748
749     return NULL;
750 }
751
752 /* Inserts 'slave' into 'bals' so that descending order of 'tx_bytes' is
753  * maintained. */
754 static void
755 insert_bal(struct list *bals, struct bond_slave *slave)
756 {
757     struct bond_slave *pos;
758
759     LIST_FOR_EACH (pos, bal_node, bals) {
760         if (slave->tx_bytes > pos->tx_bytes) {
761             break;
762         }
763     }
764     list_insert(&pos->bal_node, &slave->bal_node);
765 }
766
767 /* Removes 'slave' from its current list and then inserts it into 'bals' so
768  * that descending order of 'tx_bytes' is maintained. */
769 static void
770 reinsert_bal(struct list *bals, struct bond_slave *slave)
771 {
772     list_remove(&slave->bal_node);
773     insert_bal(bals, slave);
774 }
775
776 /* If 'bond' needs rebalancing, does so.
777  *
778  * The caller should have called bond_account() for each active flow, to ensure
779  * that flow data is consistently accounted at this point. */
780 void
781 bond_rebalance(struct bond *bond, struct tag_set *tags)
782 {
783     struct bond_slave *slave;
784     struct bond_entry *e;
785     struct list bals;
786
787     if (!bond_is_balanced(bond) || time_msec() < bond->next_rebalance) {
788         return;
789     }
790     bond->next_rebalance = time_msec() + bond->rebalance_interval;
791
792     /* Add each bond_entry to its slave's 'entries' list.
793      * Compute each slave's tx_bytes as the sum of its entries' tx_bytes. */
794     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
795         slave->tx_bytes = 0;
796         list_init(&slave->entries);
797     }
798     for (e = &bond->hash[0]; e <= &bond->hash[BOND_MASK]; e++) {
799         if (e->slave && e->tx_bytes) {
800             e->slave->tx_bytes += e->tx_bytes;
801             list_push_back(&e->slave->entries, &e->list_node);
802         }
803     }
804
805     /* Add enabled slaves to 'bals' in descending order of tx_bytes.
806      *
807      * XXX This is O(n**2) in the number of slaves but it could be O(n lg n)
808      * with a proper list sort algorithm. */
809     list_init(&bals);
810     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
811         if (slave->enabled) {
812             insert_bal(&bals, slave);
813         }
814     }
815     log_bals(bond, &bals);
816
817     /* Shift load from the most-loaded slaves to the least-loaded slaves. */
818     while (!list_is_short(&bals)) {
819         struct bond_slave *from = bond_slave_from_bal_node(list_front(&bals));
820         struct bond_slave *to = bond_slave_from_bal_node(list_back(&bals));
821         uint64_t overload;
822
823         overload = from->tx_bytes - to->tx_bytes;
824         if (overload < to->tx_bytes >> 5 || overload < 100000) {
825             /* The extra load on 'from' (and all less-loaded slaves), compared
826              * to that of 'to' (the least-loaded slave), is less than ~3%, or
827              * it is less than ~1Mbps.  No point in rebalancing. */
828             break;
829         }
830
831         /* 'from' is carrying significantly more load than 'to', and that load
832          * is split across at least two different hashes. */
833         e = choose_entry_to_migrate(from, to->tx_bytes);
834         if (e) {
835             bond_shift_load(e, to, tags);
836
837             /* Delete element from from->entries.
838              *
839              * We don't add the element to to->hashes.  That would only allow
840              * 'e' to be migrated to another slave in this rebalancing run, and
841              * there is no point in doing that. */
842             list_remove(&e->list_node);
843
844             /* Re-sort 'bals'. */
845             reinsert_bal(&bals, from);
846             reinsert_bal(&bals, to);
847         } else {
848             /* Can't usefully migrate anything away from 'from'.
849              * Don't reconsider it. */
850             list_remove(&from->bal_node);
851         }
852     }
853
854     /* Implement exponentially weighted moving average.  A weight of 1/2 causes
855      * historical data to decay to <1% in 7 rebalancing runs.  1,000,000 bytes
856      * take 20 rebalancing runs to decay to 0 and get deleted entirely. */
857     for (e = &bond->hash[0]; e <= &bond->hash[BOND_MASK]; e++) {
858         e->tx_bytes /= 2;
859         if (!e->tx_bytes) {
860             e->slave = NULL;
861         }
862     }
863 }
864 \f
865 /* Bonding unixctl user interface functions. */
866
867 static struct bond *
868 bond_find(const char *name)
869 {
870     struct bond *bond;
871
872     HMAP_FOR_EACH_WITH_HASH (bond, hmap_node, hash_string(name, 0),
873                              &all_bonds) {
874         if (!strcmp(bond->name, name)) {
875             return bond;
876         }
877     }
878     return NULL;
879 }
880
881 static struct bond_slave *
882 bond_lookup_slave(struct bond *bond, const char *slave_name)
883 {
884     struct bond_slave *slave;
885
886     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
887         if (!strcmp(slave->name, slave_name)) {
888             return slave;
889         }
890     }
891     return NULL;
892 }
893
894 static void
895 bond_unixctl_list(struct unixctl_conn *conn,
896                   const char *args OVS_UNUSED, void *aux OVS_UNUSED)
897 {
898     struct ds ds = DS_EMPTY_INITIALIZER;
899     const struct bond *bond;
900
901     ds_put_cstr(&ds, "bond\ttype\tslaves\n");
902
903     HMAP_FOR_EACH (bond, hmap_node, &all_bonds) {
904         const struct bond_slave *slave;
905         size_t i;
906
907         ds_put_format(&ds, "%s\t%s\t",
908                       bond->name, bond_mode_to_string(bond->balance));
909
910         i = 0;
911         HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
912             if (i++ > 0) {
913                 ds_put_cstr(&ds, ", ");
914             }
915             ds_put_cstr(&ds, slave->name);
916         }
917         ds_put_char(&ds, '\n');
918     }
919     unixctl_command_reply(conn, 200, ds_cstr(&ds));
920     ds_destroy(&ds);
921 }
922
923 static void
924 bond_unixctl_show(struct unixctl_conn *conn,
925                   const char *args, void *aux OVS_UNUSED)
926 {
927     struct ds ds = DS_EMPTY_INITIALIZER;
928     const struct bond_slave *slave;
929     const struct bond *bond;
930
931     bond = bond_find(args);
932     if (!bond) {
933         unixctl_command_reply(conn, 501, "no such bond");
934         return;
935     }
936
937     ds_put_format(&ds, "bond_mode: %s\n",
938                   bond_mode_to_string(bond->balance));
939
940     if (bond->balance != BM_AB) {
941         ds_put_format(&ds, "bond-hash-algorithm: %s\n",
942                       bond_is_tcp_hash(bond) ? "balance-tcp" : "balance-slb");
943     }
944
945     ds_put_format(&ds, "bond-hash-basis: %"PRIu32"\n", bond->basis);
946
947     ds_put_format(&ds, "updelay: %d ms\n", bond->updelay);
948     ds_put_format(&ds, "downdelay: %d ms\n", bond->downdelay);
949
950     if (bond_is_balanced(bond)) {
951         ds_put_format(&ds, "next rebalance: %lld ms\n",
952                       bond->next_rebalance - time_msec());
953     }
954
955     ds_put_format(&ds, "lacp_negotiated: %s\n",
956                   bond->lacp_negotiated ? "true" : "false");
957
958     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
959         struct bond_entry *be;
960
961         /* Basic info. */
962         ds_put_format(&ds, "\nslave %s: %s\n",
963                       slave->name, slave->enabled ? "enabled" : "disabled");
964         if (slave == bond->active_slave) {
965             ds_put_cstr(&ds, "\tactive slave\n");
966         }
967         if (slave->delay_expires != LLONG_MAX) {
968             ds_put_format(&ds, "\t%s expires in %lld ms\n",
969                           slave->enabled ? "downdelay" : "updelay",
970                           slave->delay_expires - time_msec());
971         }
972
973         ds_put_format(&ds, "\tmay_enable: %s\n",
974                       slave->may_enable ? "true" : "false");
975
976         if (!bond_is_balanced(bond)) {
977             continue;
978         }
979
980         /* Hashes. */
981         for (be = bond->hash; be <= &bond->hash[BOND_MASK]; be++) {
982             int hash = be - bond->hash;
983
984             if (be->slave != slave) {
985                 continue;
986             }
987
988             ds_put_format(&ds, "\thash %d: %"PRIu64" kB load\n",
989                           hash, be->tx_bytes / 1024);
990
991             if (bond->balance != BM_SLB) {
992                 continue;
993             }
994
995             /* XXX How can we list the MACs assigned to hashes? */
996         }
997     }
998     unixctl_command_reply(conn, 200, ds_cstr(&ds));
999     ds_destroy(&ds);
1000 }
1001
1002 static void
1003 bond_unixctl_migrate(struct unixctl_conn *conn, const char *args_,
1004                      void *aux OVS_UNUSED)
1005 {
1006     char *args = (char *) args_;
1007     char *save_ptr = NULL;
1008     char *bond_s, *hash_s, *slave_s;
1009     struct bond *bond;
1010     struct bond_slave *slave;
1011     struct bond_entry *entry;
1012     int hash;
1013
1014     bond_s = strtok_r(args, " ", &save_ptr);
1015     hash_s = strtok_r(NULL, " ", &save_ptr);
1016     slave_s = strtok_r(NULL, " ", &save_ptr);
1017     if (!slave_s) {
1018         unixctl_command_reply(conn, 501,
1019                               "usage: bond/migrate BOND HASH SLAVE");
1020         return;
1021     }
1022
1023     bond = bond_find(bond_s);
1024     if (!bond) {
1025         unixctl_command_reply(conn, 501, "no such bond");
1026         return;
1027     }
1028
1029     if (bond->balance != BM_SLB) {
1030         unixctl_command_reply(conn, 501, "not an SLB bond");
1031         return;
1032     }
1033
1034     if (strspn(hash_s, "0123456789") == strlen(hash_s)) {
1035         hash = atoi(hash_s) & BOND_MASK;
1036     } else {
1037         unixctl_command_reply(conn, 501, "bad hash");
1038         return;
1039     }
1040
1041     slave = bond_lookup_slave(bond, slave_s);
1042     if (!slave) {
1043         unixctl_command_reply(conn, 501, "no such slave");
1044         return;
1045     }
1046
1047     if (!slave->enabled) {
1048         unixctl_command_reply(conn, 501, "cannot migrate to disabled slave");
1049         return;
1050     }
1051
1052     entry = &bond->hash[hash];
1053     tag_set_add(&bond->unixctl_tags, entry->tag);
1054     entry->slave = slave;
1055     entry->tag = tag_create_random();
1056     unixctl_command_reply(conn, 200, "migrated");
1057 }
1058
1059 static void
1060 bond_unixctl_set_active_slave(struct unixctl_conn *conn, const char *args_,
1061                               void *aux OVS_UNUSED)
1062 {
1063     char *args = (char *) args_;
1064     char *save_ptr = NULL;
1065     char *bond_s, *slave_s;
1066     struct bond *bond;
1067     struct bond_slave *slave;
1068
1069     bond_s = strtok_r(args, " ", &save_ptr);
1070     slave_s = strtok_r(NULL, " ", &save_ptr);
1071     if (!slave_s) {
1072         unixctl_command_reply(conn, 501,
1073                               "usage: bond/set-active-slave BOND SLAVE");
1074         return;
1075     }
1076
1077     bond = bond_find(bond_s);
1078     if (!bond) {
1079         unixctl_command_reply(conn, 501, "no such bond");
1080         return;
1081     }
1082
1083     slave = bond_lookup_slave(bond, slave_s);
1084     if (!slave) {
1085         unixctl_command_reply(conn, 501, "no such slave");
1086         return;
1087     }
1088
1089     if (!slave->enabled) {
1090         unixctl_command_reply(conn, 501, "cannot make disabled slave active");
1091         return;
1092     }
1093
1094     if (bond->active_slave != slave) {
1095         tag_set_add(&bond->unixctl_tags, bond_get_active_slave_tag(bond));
1096         bond->active_slave = slave;
1097         bond->active_slave->tag = tag_create_random();
1098         VLOG_INFO("bond %s: active interface is now %s",
1099                   bond->name, slave->name);
1100         bond->send_learning_packets = true;
1101         unixctl_command_reply(conn, 200, "done");
1102     } else {
1103         unixctl_command_reply(conn, 200, "no change");
1104     }
1105 }
1106
1107 static void
1108 enable_slave(struct unixctl_conn *conn, const char *args_, bool enable)
1109 {
1110     char *args = (char *) args_;
1111     char *save_ptr = NULL;
1112     char *bond_s, *slave_s;
1113     struct bond *bond;
1114     struct bond_slave *slave;
1115
1116     bond_s = strtok_r(args, " ", &save_ptr);
1117     slave_s = strtok_r(NULL, " ", &save_ptr);
1118     if (!slave_s) {
1119         char *usage = xasprintf("usage: bond/%s-slave BOND SLAVE",
1120                                 enable ? "enable" : "disable");
1121         unixctl_command_reply(conn, 501, usage);
1122         free(usage);
1123         return;
1124     }
1125
1126     bond = bond_find(bond_s);
1127     if (!bond) {
1128         unixctl_command_reply(conn, 501, "no such bond");
1129         return;
1130     }
1131
1132     slave = bond_lookup_slave(bond, slave_s);
1133     if (!slave) {
1134         unixctl_command_reply(conn, 501, "no such slave");
1135         return;
1136     }
1137
1138     bond_enable_slave(slave, enable, &bond->unixctl_tags);
1139     unixctl_command_reply(conn, 501, enable ? "enabled" : "disabled");
1140 }
1141
1142 static void
1143 bond_unixctl_enable_slave(struct unixctl_conn *conn, const char *args,
1144                           void *aux OVS_UNUSED)
1145 {
1146     enable_slave(conn, args, true);
1147 }
1148
1149 static void
1150 bond_unixctl_disable_slave(struct unixctl_conn *conn, const char *args,
1151                            void *aux OVS_UNUSED)
1152 {
1153     enable_slave(conn, args, false);
1154 }
1155
1156 static void
1157 bond_unixctl_hash(struct unixctl_conn *conn, const char *args_,
1158                   void *aux OVS_UNUSED)
1159 {
1160     char *args = (char *) args_;
1161     uint8_t mac[ETH_ADDR_LEN];
1162     uint8_t hash;
1163     char *hash_cstr;
1164     unsigned int vlan;
1165     uint32_t basis;
1166     char *mac_s, *vlan_s, *basis_s;
1167     char *save_ptr = NULL;
1168
1169     mac_s  = strtok_r(args, " ", &save_ptr);
1170     vlan_s = strtok_r(NULL, " ", &save_ptr);
1171     basis_s = strtok_r(NULL, " ", &save_ptr);
1172
1173     if (vlan_s) {
1174         if (sscanf(vlan_s, "%u", &vlan) != 1) {
1175             unixctl_command_reply(conn, 501, "invalid vlan");
1176             return;
1177         }
1178     } else {
1179         vlan = OFP_VLAN_NONE;
1180     }
1181
1182     if (basis_s) {
1183         if (sscanf(basis_s, "%"PRIu32, &basis) != 1) {
1184             unixctl_command_reply(conn, 501, "invalid basis");
1185             return;
1186         }
1187     } else {
1188         basis = 0;
1189     }
1190
1191     if (sscanf(mac_s, ETH_ADDR_SCAN_FMT, ETH_ADDR_SCAN_ARGS(mac))
1192         == ETH_ADDR_SCAN_COUNT) {
1193         hash = bond_hash_src(mac, vlan, basis) & BOND_MASK;
1194
1195         hash_cstr = xasprintf("%u", hash);
1196         unixctl_command_reply(conn, 200, hash_cstr);
1197         free(hash_cstr);
1198     } else {
1199         unixctl_command_reply(conn, 501, "invalid mac");
1200     }
1201 }
1202
1203 void
1204 bond_init(void)
1205 {
1206     unixctl_command_register("bond/list", bond_unixctl_list, NULL);
1207     unixctl_command_register("bond/show", bond_unixctl_show, NULL);
1208     unixctl_command_register("bond/migrate", bond_unixctl_migrate, NULL);
1209     unixctl_command_register("bond/set-active-slave",
1210                              bond_unixctl_set_active_slave, NULL);
1211     unixctl_command_register("bond/enable-slave", bond_unixctl_enable_slave,
1212                              NULL);
1213     unixctl_command_register("bond/disable-slave", bond_unixctl_disable_slave,
1214                              NULL);
1215     unixctl_command_register("bond/hash", bond_unixctl_hash, NULL);
1216 }
1217 \f
1218 static void
1219 bond_entry_reset(struct bond *bond)
1220 {
1221     if (bond->balance != BM_AB) {
1222         size_t hash_len = (BOND_MASK + 1) * sizeof *bond->hash;
1223
1224         if (!bond->hash) {
1225             bond->hash = xmalloc(hash_len);
1226         }
1227         memset(bond->hash, 0, hash_len);
1228
1229         bond->next_rebalance = time_msec() + bond->rebalance_interval;
1230     } else {
1231         free(bond->hash);
1232         bond->hash = NULL;
1233     }
1234 }
1235
1236 static struct bond_slave *
1237 bond_slave_lookup(struct bond *bond, const void *slave_)
1238 {
1239     struct bond_slave *slave;
1240
1241     HMAP_FOR_EACH_IN_BUCKET (slave, hmap_node, hash_pointer(slave_, 0),
1242                              &bond->slaves) {
1243         if (slave->aux == slave_) {
1244             return slave;
1245         }
1246     }
1247
1248     return NULL;
1249 }
1250
1251 static void
1252 bond_enable_slave(struct bond_slave *slave, bool enable, struct tag_set *tags)
1253 {
1254     struct bond *bond = slave->bond;
1255     slave->delay_expires = LLONG_MAX;
1256     if (enable != slave->enabled) {
1257         slave->enabled = enable;
1258         if (!slave->enabled) {
1259             VLOG_WARN("interface %s: disabled", slave->name);
1260             if (tags) {
1261                 tag_set_add(tags, slave->tag);
1262             }
1263         } else {
1264             VLOG_WARN("interface %s: enabled", slave->name);
1265             slave->tag = tag_create_random();
1266         }
1267
1268         if (bond->balance == BM_STABLE) {
1269             bond->bond_revalidate = true;
1270         }
1271     }
1272 }
1273
1274 static void
1275 bond_link_status_update(struct bond_slave *slave, struct tag_set *tags)
1276 {
1277     struct bond *bond = slave->bond;
1278     bool up;
1279
1280     up = netdev_get_carrier(slave->netdev) && slave->may_enable;
1281     if ((up == slave->enabled) != (slave->delay_expires == LLONG_MAX)) {
1282         static struct vlog_rate_limit rl = VLOG_RATE_LIMIT_INIT(5, 20);
1283         VLOG_INFO_RL(&rl, "interface %s: link state %s",
1284                      slave->name, up ? "up" : "down");
1285         if (up == slave->enabled) {
1286             slave->delay_expires = LLONG_MAX;
1287             VLOG_INFO_RL(&rl, "interface %s: will not be %s",
1288                          slave->name, up ? "disabled" : "enabled");
1289         } else {
1290             int delay = (bond->lacp_negotiated ? 0
1291                          : up ? bond->updelay : bond->downdelay);
1292             slave->delay_expires = time_msec() + delay;
1293             if (delay) {
1294                 VLOG_INFO_RL(&rl, "interface %s: will be %s if it stays %s "
1295                              "for %d ms",
1296                              slave->name,
1297                              up ? "enabled" : "disabled",
1298                              up ? "up" : "down",
1299                              delay);
1300             }
1301         }
1302     }
1303
1304     if (time_msec() >= slave->delay_expires) {
1305         bond_enable_slave(slave, up, tags);
1306     }
1307 }
1308
1309 static bool
1310 bond_is_tcp_hash(const struct bond *bond)
1311 {
1312     return (bond->balance == BM_TCP && bond->lacp_negotiated)
1313         || bond->balance == BM_STABLE;
1314 }
1315
1316 static unsigned int
1317 bond_hash_src(const uint8_t mac[ETH_ADDR_LEN], uint16_t vlan, uint32_t basis)
1318 {
1319     return hash_3words(hash_bytes(mac, ETH_ADDR_LEN, 0), vlan, basis);
1320 }
1321
1322 static unsigned int
1323 bond_hash_tcp(const struct flow *flow, uint16_t vlan, uint32_t basis)
1324 {
1325     struct flow hash_flow = *flow;
1326     hash_flow.vlan_tci = htons(vlan);
1327
1328     /* The symmetric quality of this hash function is not required, but
1329      * flow_hash_symmetric_l4 already exists, and is sufficient for our
1330      * purposes, so we use it out of convenience. */
1331     return flow_hash_symmetric_l4(&hash_flow, basis);
1332 }
1333
1334 static unsigned int
1335 bond_hash(const struct bond *bond, const struct flow *flow, uint16_t vlan)
1336 {
1337     assert(bond->balance != BM_AB);
1338
1339     return (bond_is_tcp_hash(bond)
1340             ? bond_hash_tcp(flow, vlan, bond->basis)
1341             : bond_hash_src(flow->dl_src, vlan, bond->basis));
1342 }
1343
1344 static struct bond_entry *
1345 lookup_bond_entry(const struct bond *bond, const struct flow *flow,
1346                   uint16_t vlan)
1347 {
1348     return &bond->hash[bond_hash(bond, flow, vlan) & BOND_MASK];
1349 }
1350
1351 /* This function uses Highest Random Weight hashing to choose an output slave.
1352  * This approach only reassigns a minimal number of flows when slaves are
1353  * enabled or disabled.  Unfortunately, it has O(n) performance against the
1354  * number of slaves.  There exist algorithms which are O(1), but have slightly
1355  * more complex implementations and require the use of memory.  This may need
1356  * to be reimplemented if it becomes a performance bottleneck. */
1357 static struct bond_slave *
1358 choose_stb_slave(const struct bond *bond, const struct flow *flow,
1359                  uint16_t vlan)
1360 {
1361     struct bond_slave *best, *slave;
1362     uint32_t best_hash, flow_hash;
1363
1364     best = NULL;
1365     best_hash = 0;
1366     flow_hash = bond_hash(bond, flow, vlan);
1367     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
1368         if (slave->enabled) {
1369             uint32_t hash;
1370
1371             hash = hash_2words(flow_hash, slave->stb_id);
1372             if (!best || hash > best_hash) {
1373                 best = slave;
1374                 best_hash = hash;
1375             }
1376         }
1377     }
1378
1379     return best;
1380 }
1381
1382 static struct bond_slave *
1383 choose_output_slave(const struct bond *bond, const struct flow *flow,
1384                     uint16_t vlan)
1385 {
1386     struct bond_entry *e;
1387
1388     switch (bond->balance) {
1389     case BM_AB:
1390         return bond->active_slave;
1391
1392     case BM_STABLE:
1393         return choose_stb_slave(bond, flow, vlan);
1394     case BM_SLB:
1395     case BM_TCP:
1396         e = lookup_bond_entry(bond, flow, vlan);
1397         if (!e->slave || !e->slave->enabled) {
1398             e->slave = CONTAINER_OF(hmap_random_node(&bond->slaves),
1399                                     struct bond_slave, hmap_node);
1400             if (!e->slave->enabled) {
1401                 e->slave = bond->active_slave;
1402             }
1403             e->tag = tag_create_random();
1404         }
1405         return e->slave;
1406
1407     default:
1408         NOT_REACHED();
1409     }
1410 }
1411
1412 static struct bond_slave *
1413 bond_choose_slave(const struct bond *bond)
1414 {
1415     struct bond_slave *slave, *best;
1416
1417     /* Find an enabled slave. */
1418     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
1419         if (slave->enabled) {
1420             return slave;
1421         }
1422     }
1423
1424     /* All interfaces are disabled.  Find an interface that will be enabled
1425      * after its updelay expires.  */
1426     best = NULL;
1427     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
1428         if (slave->delay_expires != LLONG_MAX
1429             && slave->may_enable
1430             && (!best || slave->delay_expires < best->delay_expires)) {
1431             best = slave;
1432         }
1433     }
1434     return best;
1435 }
1436
1437 static void
1438 bond_choose_active_slave(struct bond *bond, struct tag_set *tags)
1439 {
1440     static struct vlog_rate_limit rl = VLOG_RATE_LIMIT_INIT(5, 20);
1441     struct bond_slave *old_active_slave = bond->active_slave;
1442
1443     bond->active_slave = bond_choose_slave(bond);
1444     if (bond->active_slave) {
1445         if (bond->active_slave->enabled) {
1446             VLOG_INFO_RL(&rl, "bond %s: active interface is now %s",
1447                          bond->name, bond->active_slave->name);
1448         } else {
1449             VLOG_INFO_RL(&rl, "bond %s: active interface is now %s, skipping "
1450                          "remaining %lld ms updelay (since no interface was "
1451                          "enabled)", bond->name, bond->active_slave->name,
1452                          bond->active_slave->delay_expires - time_msec());
1453             bond_enable_slave(bond->active_slave, true, tags);
1454         }
1455
1456         if (!old_active_slave) {
1457             tag_set_add(tags, bond->no_slaves_tag);
1458         }
1459
1460         bond->send_learning_packets = true;
1461     } else if (old_active_slave) {
1462         VLOG_WARN_RL(&rl, "bond %s: all interfaces disabled", bond->name);
1463     }
1464 }
1465
1466 /* Returns the tag for 'bond''s active slave, or 'bond''s no_slaves_tag if
1467  * there is no active slave. */
1468 static tag_type
1469 bond_get_active_slave_tag(const struct bond *bond)
1470 {
1471     return (bond->active_slave
1472             ? bond->active_slave->tag
1473             : bond->no_slaves_tag);
1474 }
1475
1476 /* Attempts to make the sum of the bond slaves' statistics appear on the fake
1477  * bond interface. */
1478 static void
1479 bond_update_fake_slave_stats(struct bond *bond)
1480 {
1481     struct netdev_stats bond_stats;
1482     struct bond_slave *slave;
1483     struct netdev *bond_dev;
1484
1485     memset(&bond_stats, 0, sizeof bond_stats);
1486
1487     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
1488         struct netdev_stats slave_stats;
1489
1490         if (!netdev_get_stats(slave->netdev, &slave_stats)) {
1491             /* XXX: We swap the stats here because they are swapped back when
1492              * reported by the internal device.  The reason for this is
1493              * internal devices normally represent packets going into the
1494              * system but when used as fake bond device they represent packets
1495              * leaving the system.  We really should do this in the internal
1496              * device itself because changing it here reverses the counts from
1497              * the perspective of the switch.  However, the internal device
1498              * doesn't know what type of device it represents so we have to do
1499              * it here for now. */
1500             bond_stats.tx_packets += slave_stats.rx_packets;
1501             bond_stats.tx_bytes += slave_stats.rx_bytes;
1502             bond_stats.rx_packets += slave_stats.tx_packets;
1503             bond_stats.rx_bytes += slave_stats.tx_bytes;
1504         }
1505     }
1506
1507     if (!netdev_open_default(bond->name, &bond_dev)) {
1508         netdev_set_stats(bond_dev, &bond_stats);
1509         netdev_close(bond_dev);
1510     }
1511 }