bond: Support ovs-appctl bond/show without arguments.
[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            bond->active_slave;
489 }
490
491 /* Returns true if 'bond' needs the client to send out packets to assist with
492  * MAC learning on 'bond'.  If this function returns true, then the client
493  * should iterate through its MAC learning table for the bridge on which 'bond'
494  * is located.  For each MAC that has been learned on a port other than 'bond',
495  * it should call bond_compose_learning_packet().
496  *
497  * This function will only return true if 'bond' is in SLB mode and LACP is not
498  * negotiated.  Otherwise sending learning packets isn't necessary.
499  *
500  * Calling this function resets the state that it checks. */
501 bool
502 bond_should_send_learning_packets(struct bond *bond)
503 {
504     bool send = bond->send_learning_packets && may_send_learning_packets(bond);
505     bond->send_learning_packets = false;
506     return send;
507 }
508
509 /* Sends a gratuitous learning packet on 'bond' from 'eth_src' on 'vlan'.
510  *
511  * See bond_should_send_learning_packets() for description of usage. The
512  * caller should send the composed packet on the port associated with
513  * port_aux and takes ownership of the returned ofpbuf. */
514 struct ofpbuf *
515 bond_compose_learning_packet(struct bond *bond,
516                              const uint8_t eth_src[ETH_ADDR_LEN],
517                              uint16_t vlan, void **port_aux)
518 {
519     struct bond_slave *slave;
520     struct ofpbuf *packet;
521     struct flow flow;
522
523     assert(may_send_learning_packets(bond));
524
525     memset(&flow, 0, sizeof flow);
526     memcpy(flow.dl_src, eth_src, ETH_ADDR_LEN);
527     slave = choose_output_slave(bond, &flow, vlan);
528
529     packet = ofpbuf_new(0);
530     compose_benign_packet(packet, "Open vSwitch Bond Failover", 0xf177,
531                           eth_src);
532     if (vlan) {
533         eth_push_vlan(packet, htons(vlan));
534     }
535
536     *port_aux = slave->aux;
537     return packet;
538 }
539 \f
540 /* Checks whether a packet that arrived on 'slave_' within 'bond', with an
541  * Ethernet destination address of 'eth_dst', should be admitted.
542  *
543  * The return value is one of the following:
544  *
545  *    - BV_ACCEPT: Admit the packet.
546  *
547  *    - BV_DROP: Drop the packet.
548  *
549  *    - BV_DROP_IF_MOVED: Consult the MAC learning table for the packet's
550  *      Ethernet source address and VLAN.  If there is none, or if the packet
551  *      is on the learned port, then admit the packet.  If a different port has
552  *      been learned, however, drop the packet (and do not use it for MAC
553  *      learning).
554  */
555 enum bond_verdict
556 bond_check_admissibility(struct bond *bond, const void *slave_,
557                          const uint8_t eth_dst[ETH_ADDR_LEN], tag_type *tags)
558 {
559     struct bond_slave *slave = bond_slave_lookup(bond, slave_);
560
561     /* LACP bonds have very loose admissibility restrictions because we can
562      * assume the remote switch is aware of the bond and will "do the right
563      * thing".  However, as a precaution we drop packets on disabled slaves
564      * because no correctly implemented partner switch should be sending
565      * packets to them. */
566     if (bond->lacp_negotiated) {
567         return slave->enabled ? BV_ACCEPT : BV_DROP;
568     }
569
570     /* Drop all multicast packets on inactive slaves. */
571     if (eth_addr_is_multicast(eth_dst)) {
572         *tags |= bond_get_active_slave_tag(bond);
573         if (bond->active_slave != bond_slave_lookup(bond, slave_)) {
574             return BV_DROP;
575         }
576     }
577
578     switch (bond->balance) {
579     case BM_AB:
580         /* Drop all packets which arrive on backup slaves.  This is similar to
581          * how Linux bonding handles active-backup bonds. */
582         *tags |= bond_get_active_slave_tag(bond);
583         if (bond->active_slave != slave) {
584             static struct vlog_rate_limit rl = VLOG_RATE_LIMIT_INIT(1, 5);
585
586             VLOG_DBG_RL(&rl, "active-backup bond received packet on backup"
587                         " slave (%s) destined for " ETH_ADDR_FMT,
588                         slave->name, ETH_ADDR_ARGS(eth_dst));
589             return BV_DROP;
590         }
591         return BV_ACCEPT;
592
593     case BM_TCP:
594         /* TCP balancing has degraded to SLB (otherwise the
595          * bond->lacp_negotiated check above would have processed this).
596          *
597          * Fall through. */
598     case BM_SLB:
599         /* Drop all packets for which we have learned a different input port,
600          * because we probably sent the packet on one slave and got it back on
601          * the other.  Gratuitous ARP packets are an exception to this rule:
602          * the host has moved to another switch.  The exception to the
603          * exception is if we locked the learning table to avoid reflections on
604          * bond slaves. */
605         return BV_DROP_IF_MOVED;
606
607     case BM_STABLE:
608         return BV_ACCEPT;
609     }
610
611     NOT_REACHED();
612 }
613
614 /* Returns the slave (registered on 'bond' by bond_slave_register()) to which
615  * a packet with the given 'flow' and 'vlan' should be forwarded.  Returns
616  * NULL if the packet should be dropped because no slaves are enabled.
617  *
618  * 'vlan' is not necessarily the same as 'flow->vlan_tci'.  First, 'vlan'
619  * should be a VID only (i.e. excluding the PCP bits).  Second,
620  * 'flow->vlan_tci' is the VLAN TCI that appeared on the packet (so it will be
621  * nonzero only for trunk ports), whereas 'vlan' is the logical VLAN that the
622  * packet belongs to (so for an access port it will be the access port's VLAN).
623  *
624  * Adds a tag to '*tags' that associates the flow with the returned slave.
625  */
626 void *
627 bond_choose_output_slave(struct bond *bond, const struct flow *flow,
628                          uint16_t vlan, tag_type *tags)
629 {
630     struct bond_slave *slave = choose_output_slave(bond, flow, vlan);
631     if (slave) {
632         *tags |= bond->balance == BM_STABLE ? bond->stb_tag : slave->tag;
633         return slave->aux;
634     } else {
635         *tags |= bond->no_slaves_tag;
636         return NULL;
637     }
638 }
639 \f
640 /* Rebalancing. */
641
642 static bool
643 bond_is_balanced(const struct bond *bond)
644 {
645     return bond->balance == BM_SLB || bond->balance == BM_TCP;
646 }
647
648 /* Notifies 'bond' that 'n_bytes' bytes were sent in 'flow' within 'vlan'. */
649 void
650 bond_account(struct bond *bond, const struct flow *flow, uint16_t vlan,
651              uint64_t n_bytes)
652 {
653     if (bond_is_balanced(bond)) {
654         lookup_bond_entry(bond, flow, vlan)->tx_bytes += n_bytes;
655     }
656 }
657
658 static struct bond_slave *
659 bond_slave_from_bal_node(struct list *bal)
660 {
661     return CONTAINER_OF(bal, struct bond_slave, bal_node);
662 }
663
664 static void
665 log_bals(struct bond *bond, const struct list *bals)
666 {
667     if (VLOG_IS_DBG_ENABLED()) {
668         struct ds ds = DS_EMPTY_INITIALIZER;
669         const struct bond_slave *slave;
670
671         LIST_FOR_EACH (slave, bal_node, bals) {
672             if (ds.length) {
673                 ds_put_char(&ds, ',');
674             }
675             ds_put_format(&ds, " %s %"PRIu64"kB",
676                           slave->name, slave->tx_bytes / 1024);
677
678             if (!slave->enabled) {
679                 ds_put_cstr(&ds, " (disabled)");
680             }
681             if (!list_is_empty(&slave->entries)) {
682                 struct bond_entry *e;
683
684                 ds_put_cstr(&ds, " (");
685                 LIST_FOR_EACH (e, list_node, &slave->entries) {
686                     if (&e->list_node != list_front(&slave->entries)) {
687                         ds_put_cstr(&ds, " + ");
688                     }
689                     ds_put_format(&ds, "h%td: %"PRIu64"kB",
690                                   e - bond->hash, e->tx_bytes / 1024);
691                 }
692                 ds_put_cstr(&ds, ")");
693             }
694         }
695         VLOG_DBG("bond %s:%s", bond->name, ds_cstr(&ds));
696         ds_destroy(&ds);
697     }
698 }
699
700 /* Shifts 'hash' from its current slave to 'to'. */
701 static void
702 bond_shift_load(struct bond_entry *hash, struct bond_slave *to,
703                 struct tag_set *set)
704 {
705     struct bond_slave *from = hash->slave;
706     struct bond *bond = from->bond;
707     uint64_t delta = hash->tx_bytes;
708
709     VLOG_INFO("bond %s: shift %"PRIu64"kB of load (with hash %td) "
710               "from %s to %s (now carrying %"PRIu64"kB and "
711               "%"PRIu64"kB load, respectively)",
712               bond->name, delta / 1024, hash - bond->hash,
713               from->name, to->name,
714               (from->tx_bytes - delta) / 1024,
715               (to->tx_bytes + delta) / 1024);
716
717     /* Shift load away from 'from' to 'to'. */
718     from->tx_bytes -= delta;
719     to->tx_bytes += delta;
720
721     /* Arrange for flows to be revalidated. */
722     tag_set_add(set, hash->tag);
723     hash->slave = to;
724     hash->tag = tag_create_random();
725 }
726
727 /* Pick and returns a bond_entry to migrate to 'to' (the least-loaded slave),
728  * given that doing so must decrease the ratio of the load on the two slaves by
729  * at least 0.1.  Returns NULL if there is no appropriate entry.
730  *
731  * The list of entries isn't sorted.  I don't know of a reason to prefer to
732  * shift away small hashes or large hashes. */
733 static struct bond_entry *
734 choose_entry_to_migrate(const struct bond_slave *from, uint64_t to_tx_bytes)
735 {
736     struct bond_entry *e;
737
738     if (list_is_short(&from->entries)) {
739         /* 'from' carries no more than one MAC hash, so shifting load away from
740          * it would be pointless. */
741         return NULL;
742     }
743
744     LIST_FOR_EACH (e, list_node, &from->entries) {
745         double old_ratio, new_ratio;
746         uint64_t delta;
747
748         if (to_tx_bytes == 0) {
749             /* Nothing on the new slave, move it. */
750             return e;
751         }
752
753         delta = e->tx_bytes;
754         old_ratio = (double)from->tx_bytes / to_tx_bytes;
755         new_ratio = (double)(from->tx_bytes - delta) / (to_tx_bytes + delta);
756         if (old_ratio - new_ratio > 0.1) {
757             /* Would decrease the ratio, move it. */
758             return e;
759         }
760     }
761
762     return NULL;
763 }
764
765 /* Inserts 'slave' into 'bals' so that descending order of 'tx_bytes' is
766  * maintained. */
767 static void
768 insert_bal(struct list *bals, struct bond_slave *slave)
769 {
770     struct bond_slave *pos;
771
772     LIST_FOR_EACH (pos, bal_node, bals) {
773         if (slave->tx_bytes > pos->tx_bytes) {
774             break;
775         }
776     }
777     list_insert(&pos->bal_node, &slave->bal_node);
778 }
779
780 /* Removes 'slave' from its current list and then inserts it into 'bals' so
781  * that descending order of 'tx_bytes' is maintained. */
782 static void
783 reinsert_bal(struct list *bals, struct bond_slave *slave)
784 {
785     list_remove(&slave->bal_node);
786     insert_bal(bals, slave);
787 }
788
789 /* If 'bond' needs rebalancing, does so.
790  *
791  * The caller should have called bond_account() for each active flow, to ensure
792  * that flow data is consistently accounted at this point. */
793 void
794 bond_rebalance(struct bond *bond, struct tag_set *tags)
795 {
796     struct bond_slave *slave;
797     struct bond_entry *e;
798     struct list bals;
799
800     if (!bond_is_balanced(bond) || time_msec() < bond->next_rebalance) {
801         return;
802     }
803     bond->next_rebalance = time_msec() + bond->rebalance_interval;
804
805     /* Add each bond_entry to its slave's 'entries' list.
806      * Compute each slave's tx_bytes as the sum of its entries' tx_bytes. */
807     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
808         slave->tx_bytes = 0;
809         list_init(&slave->entries);
810     }
811     for (e = &bond->hash[0]; e <= &bond->hash[BOND_MASK]; e++) {
812         if (e->slave && e->tx_bytes) {
813             e->slave->tx_bytes += e->tx_bytes;
814             list_push_back(&e->slave->entries, &e->list_node);
815         }
816     }
817
818     /* Add enabled slaves to 'bals' in descending order of tx_bytes.
819      *
820      * XXX This is O(n**2) in the number of slaves but it could be O(n lg n)
821      * with a proper list sort algorithm. */
822     list_init(&bals);
823     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
824         if (slave->enabled) {
825             insert_bal(&bals, slave);
826         }
827     }
828     log_bals(bond, &bals);
829
830     /* Shift load from the most-loaded slaves to the least-loaded slaves. */
831     while (!list_is_short(&bals)) {
832         struct bond_slave *from = bond_slave_from_bal_node(list_front(&bals));
833         struct bond_slave *to = bond_slave_from_bal_node(list_back(&bals));
834         uint64_t overload;
835
836         overload = from->tx_bytes - to->tx_bytes;
837         if (overload < to->tx_bytes >> 5 || overload < 100000) {
838             /* The extra load on 'from' (and all less-loaded slaves), compared
839              * to that of 'to' (the least-loaded slave), is less than ~3%, or
840              * it is less than ~1Mbps.  No point in rebalancing. */
841             break;
842         }
843
844         /* 'from' is carrying significantly more load than 'to', and that load
845          * is split across at least two different hashes. */
846         e = choose_entry_to_migrate(from, to->tx_bytes);
847         if (e) {
848             bond_shift_load(e, to, tags);
849
850             /* Delete element from from->entries.
851              *
852              * We don't add the element to to->hashes.  That would only allow
853              * 'e' to be migrated to another slave in this rebalancing run, and
854              * there is no point in doing that. */
855             list_remove(&e->list_node);
856
857             /* Re-sort 'bals'. */
858             reinsert_bal(&bals, from);
859             reinsert_bal(&bals, to);
860         } else {
861             /* Can't usefully migrate anything away from 'from'.
862              * Don't reconsider it. */
863             list_remove(&from->bal_node);
864         }
865     }
866
867     /* Implement exponentially weighted moving average.  A weight of 1/2 causes
868      * historical data to decay to <1% in 7 rebalancing runs.  1,000,000 bytes
869      * take 20 rebalancing runs to decay to 0 and get deleted entirely. */
870     for (e = &bond->hash[0]; e <= &bond->hash[BOND_MASK]; e++) {
871         e->tx_bytes /= 2;
872         if (!e->tx_bytes) {
873             e->slave = NULL;
874         }
875     }
876 }
877 \f
878 /* Bonding unixctl user interface functions. */
879
880 static struct bond *
881 bond_find(const char *name)
882 {
883     struct bond *bond;
884
885     HMAP_FOR_EACH_WITH_HASH (bond, hmap_node, hash_string(name, 0),
886                              &all_bonds) {
887         if (!strcmp(bond->name, name)) {
888             return bond;
889         }
890     }
891     return NULL;
892 }
893
894 static struct bond_slave *
895 bond_lookup_slave(struct bond *bond, const char *slave_name)
896 {
897     struct bond_slave *slave;
898
899     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
900         if (!strcmp(slave->name, slave_name)) {
901             return slave;
902         }
903     }
904     return NULL;
905 }
906
907 static void
908 bond_unixctl_list(struct unixctl_conn *conn,
909                   int argc OVS_UNUSED, const char *argv[] OVS_UNUSED,
910                   void *aux OVS_UNUSED)
911 {
912     struct ds ds = DS_EMPTY_INITIALIZER;
913     const struct bond *bond;
914
915     ds_put_cstr(&ds, "bond\ttype\tslaves\n");
916
917     HMAP_FOR_EACH (bond, hmap_node, &all_bonds) {
918         const struct bond_slave *slave;
919         size_t i;
920
921         ds_put_format(&ds, "%s\t%s\t",
922                       bond->name, bond_mode_to_string(bond->balance));
923
924         i = 0;
925         HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
926             if (i++ > 0) {
927                 ds_put_cstr(&ds, ", ");
928             }
929             ds_put_cstr(&ds, slave->name);
930         }
931         ds_put_char(&ds, '\n');
932     }
933     unixctl_command_reply(conn, 200, ds_cstr(&ds));
934     ds_destroy(&ds);
935 }
936
937 static void
938 bond_print_details(struct ds *ds, const struct bond *bond)
939 {
940     const struct bond_slave *slave;
941
942     ds_put_format(ds, "---- %s ----\n", bond->name);
943     ds_put_format(ds, "bond_mode: %s\n",
944                   bond_mode_to_string(bond->balance));
945
946     if (bond->balance != BM_AB) {
947         ds_put_format(ds, "bond-hash-algorithm: %s\n",
948                       bond_is_tcp_hash(bond) ? "balance-tcp" : "balance-slb");
949     }
950
951     ds_put_format(ds, "bond-hash-basis: %"PRIu32"\n", bond->basis);
952
953     ds_put_format(ds, "updelay: %d ms\n", bond->updelay);
954     ds_put_format(ds, "downdelay: %d ms\n", bond->downdelay);
955
956     if (bond_is_balanced(bond)) {
957         ds_put_format(ds, "next rebalance: %lld ms\n",
958                       bond->next_rebalance - time_msec());
959     }
960
961     ds_put_format(ds, "lacp_negotiated: %s\n",
962                   bond->lacp_negotiated ? "true" : "false");
963
964     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
965         struct bond_entry *be;
966
967         /* Basic info. */
968         ds_put_format(ds, "\nslave %s: %s\n",
969                       slave->name, slave->enabled ? "enabled" : "disabled");
970         if (slave == bond->active_slave) {
971             ds_put_cstr(ds, "\tactive slave\n");
972         }
973         if (slave->delay_expires != LLONG_MAX) {
974             ds_put_format(ds, "\t%s expires in %lld ms\n",
975                           slave->enabled ? "downdelay" : "updelay",
976                           slave->delay_expires - time_msec());
977         }
978
979         ds_put_format(ds, "\tmay_enable: %s\n",
980                       slave->may_enable ? "true" : "false");
981
982         if (!bond_is_balanced(bond)) {
983             continue;
984         }
985
986         /* Hashes. */
987         for (be = bond->hash; be <= &bond->hash[BOND_MASK]; be++) {
988             int hash = be - bond->hash;
989
990             if (be->slave != slave) {
991                 continue;
992             }
993
994             ds_put_format(ds, "\thash %d: %"PRIu64" kB load\n",
995                           hash, be->tx_bytes / 1024);
996
997             /* XXX How can we list the MACs assigned to hashes of SLB bonds? */
998         }
999     }
1000     ds_put_cstr(ds, "\n");
1001 }
1002
1003 static void
1004 bond_unixctl_show(struct unixctl_conn *conn,
1005                   int argc, const char *argv[],
1006                   void *aux OVS_UNUSED)
1007 {
1008     struct ds ds = DS_EMPTY_INITIALIZER;
1009
1010     if (argc > 1) {
1011         const struct bond *bond = bond_find(argv[1]);
1012
1013         if (!bond) {
1014             unixctl_command_reply(conn, 501, "no such bond");
1015             return;
1016         }
1017         bond_print_details(&ds, bond);
1018     } else {
1019         const struct bond *bond;
1020
1021         HMAP_FOR_EACH (bond, hmap_node, &all_bonds) {
1022             bond_print_details(&ds, bond);
1023         }
1024     }
1025
1026     unixctl_command_reply(conn, 200, ds_cstr(&ds));
1027     ds_destroy(&ds);
1028 }
1029
1030 static void
1031 bond_unixctl_migrate(struct unixctl_conn *conn,
1032                      int argc OVS_UNUSED, const char *argv[],
1033                      void *aux OVS_UNUSED)
1034 {
1035     const char *bond_s = argv[1];
1036     const char *hash_s = argv[2];
1037     const char *slave_s = argv[3];
1038     struct bond *bond;
1039     struct bond_slave *slave;
1040     struct bond_entry *entry;
1041     int hash;
1042
1043     bond = bond_find(bond_s);
1044     if (!bond) {
1045         unixctl_command_reply(conn, 501, "no such bond");
1046         return;
1047     }
1048
1049     if (bond->balance != BM_SLB) {
1050         unixctl_command_reply(conn, 501, "not an SLB bond");
1051         return;
1052     }
1053
1054     if (strspn(hash_s, "0123456789") == strlen(hash_s)) {
1055         hash = atoi(hash_s) & BOND_MASK;
1056     } else {
1057         unixctl_command_reply(conn, 501, "bad hash");
1058         return;
1059     }
1060
1061     slave = bond_lookup_slave(bond, slave_s);
1062     if (!slave) {
1063         unixctl_command_reply(conn, 501, "no such slave");
1064         return;
1065     }
1066
1067     if (!slave->enabled) {
1068         unixctl_command_reply(conn, 501, "cannot migrate to disabled slave");
1069         return;
1070     }
1071
1072     entry = &bond->hash[hash];
1073     tag_set_add(&bond->unixctl_tags, entry->tag);
1074     entry->slave = slave;
1075     entry->tag = tag_create_random();
1076     unixctl_command_reply(conn, 200, "migrated");
1077 }
1078
1079 static void
1080 bond_unixctl_set_active_slave(struct unixctl_conn *conn,
1081                               int argc OVS_UNUSED, const char *argv[],
1082                               void *aux OVS_UNUSED)
1083 {
1084     const char *bond_s = argv[1];
1085     const char *slave_s = argv[2];
1086     struct bond *bond;
1087     struct bond_slave *slave;
1088
1089     bond = bond_find(bond_s);
1090     if (!bond) {
1091         unixctl_command_reply(conn, 501, "no such bond");
1092         return;
1093     }
1094
1095     slave = bond_lookup_slave(bond, slave_s);
1096     if (!slave) {
1097         unixctl_command_reply(conn, 501, "no such slave");
1098         return;
1099     }
1100
1101     if (!slave->enabled) {
1102         unixctl_command_reply(conn, 501, "cannot make disabled slave active");
1103         return;
1104     }
1105
1106     if (bond->active_slave != slave) {
1107         tag_set_add(&bond->unixctl_tags, bond_get_active_slave_tag(bond));
1108         bond->active_slave = slave;
1109         bond->active_slave->tag = tag_create_random();
1110         VLOG_INFO("bond %s: active interface is now %s",
1111                   bond->name, slave->name);
1112         bond->send_learning_packets = true;
1113         unixctl_command_reply(conn, 200, "done");
1114     } else {
1115         unixctl_command_reply(conn, 200, "no change");
1116     }
1117 }
1118
1119 static void
1120 enable_slave(struct unixctl_conn *conn, const char *argv[], bool enable)
1121 {
1122     const char *bond_s = argv[1];
1123     const char *slave_s = argv[2];
1124     struct bond *bond;
1125     struct bond_slave *slave;
1126
1127     bond = bond_find(bond_s);
1128     if (!bond) {
1129         unixctl_command_reply(conn, 501, "no such bond");
1130         return;
1131     }
1132
1133     slave = bond_lookup_slave(bond, slave_s);
1134     if (!slave) {
1135         unixctl_command_reply(conn, 501, "no such slave");
1136         return;
1137     }
1138
1139     bond_enable_slave(slave, enable, &bond->unixctl_tags);
1140     unixctl_command_reply(conn, 501, enable ? "enabled" : "disabled");
1141 }
1142
1143 static void
1144 bond_unixctl_enable_slave(struct unixctl_conn *conn,
1145                           int argc OVS_UNUSED, const char *argv[],
1146                           void *aux OVS_UNUSED)
1147 {
1148     enable_slave(conn, argv, true);
1149 }
1150
1151 static void
1152 bond_unixctl_disable_slave(struct unixctl_conn *conn,
1153                            int argc OVS_UNUSED, const char *argv[],
1154                            void *aux OVS_UNUSED)
1155 {
1156     enable_slave(conn, argv, false);
1157 }
1158
1159 static void
1160 bond_unixctl_hash(struct unixctl_conn *conn, int argc, const char *argv[],
1161                   void *aux OVS_UNUSED)
1162 {
1163     const char *mac_s = argv[1];
1164     const char *vlan_s = argc > 2 ? argv[2] : NULL;
1165     const char *basis_s = argc > 3 ? argv[3] : NULL;
1166     uint8_t mac[ETH_ADDR_LEN];
1167     uint8_t hash;
1168     char *hash_cstr;
1169     unsigned int vlan;
1170     uint32_t basis;
1171
1172     if (vlan_s) {
1173         if (sscanf(vlan_s, "%u", &vlan) != 1) {
1174             unixctl_command_reply(conn, 501, "invalid vlan");
1175             return;
1176         }
1177     } else {
1178         vlan = 0;
1179     }
1180
1181     if (basis_s) {
1182         if (sscanf(basis_s, "%"PRIu32, &basis) != 1) {
1183             unixctl_command_reply(conn, 501, "invalid basis");
1184             return;
1185         }
1186     } else {
1187         basis = 0;
1188     }
1189
1190     if (sscanf(mac_s, ETH_ADDR_SCAN_FMT, ETH_ADDR_SCAN_ARGS(mac))
1191         == ETH_ADDR_SCAN_COUNT) {
1192         hash = bond_hash_src(mac, vlan, basis) & BOND_MASK;
1193
1194         hash_cstr = xasprintf("%u", hash);
1195         unixctl_command_reply(conn, 200, hash_cstr);
1196         free(hash_cstr);
1197     } else {
1198         unixctl_command_reply(conn, 501, "invalid mac");
1199     }
1200 }
1201
1202 void
1203 bond_init(void)
1204 {
1205     unixctl_command_register("bond/list", "", 0, 0, bond_unixctl_list, NULL);
1206     unixctl_command_register("bond/show", "[port]", 0, 1, bond_unixctl_show,
1207                              NULL);
1208     unixctl_command_register("bond/migrate", "port hash slave", 3, 3,
1209                              bond_unixctl_migrate, NULL);
1210     unixctl_command_register("bond/set-active-slave", "port slave", 2, 2,
1211                              bond_unixctl_set_active_slave, NULL);
1212     unixctl_command_register("bond/enable-slave", "port slave", 2, 2,
1213                              bond_unixctl_enable_slave, NULL);
1214     unixctl_command_register("bond/disable-slave", "port slave", 2, 2,
1215                              bond_unixctl_disable_slave, NULL);
1216     unixctl_command_register("bond/hash", "mac [vlan] [basis]", 1, 3,
1217                              bond_unixctl_hash, NULL);
1218 }
1219 \f
1220 static void
1221 bond_entry_reset(struct bond *bond)
1222 {
1223     if (bond->balance != BM_AB) {
1224         size_t hash_len = (BOND_MASK + 1) * sizeof *bond->hash;
1225
1226         if (!bond->hash) {
1227             bond->hash = xmalloc(hash_len);
1228         }
1229         memset(bond->hash, 0, hash_len);
1230
1231         bond->next_rebalance = time_msec() + bond->rebalance_interval;
1232     } else {
1233         free(bond->hash);
1234         bond->hash = NULL;
1235     }
1236 }
1237
1238 static struct bond_slave *
1239 bond_slave_lookup(struct bond *bond, const void *slave_)
1240 {
1241     struct bond_slave *slave;
1242
1243     HMAP_FOR_EACH_IN_BUCKET (slave, hmap_node, hash_pointer(slave_, 0),
1244                              &bond->slaves) {
1245         if (slave->aux == slave_) {
1246             return slave;
1247         }
1248     }
1249
1250     return NULL;
1251 }
1252
1253 static void
1254 bond_enable_slave(struct bond_slave *slave, bool enable, struct tag_set *tags)
1255 {
1256     struct bond *bond = slave->bond;
1257     slave->delay_expires = LLONG_MAX;
1258     if (enable != slave->enabled) {
1259         slave->enabled = enable;
1260         if (!slave->enabled) {
1261             VLOG_WARN("interface %s: disabled", slave->name);
1262             if (tags) {
1263                 tag_set_add(tags, slave->tag);
1264             }
1265         } else {
1266             VLOG_WARN("interface %s: enabled", slave->name);
1267             slave->tag = tag_create_random();
1268         }
1269
1270         if (bond->balance == BM_STABLE) {
1271             bond->bond_revalidate = true;
1272         }
1273     }
1274 }
1275
1276 static void
1277 bond_link_status_update(struct bond_slave *slave, struct tag_set *tags)
1278 {
1279     struct bond *bond = slave->bond;
1280     bool up;
1281
1282     up = netdev_get_carrier(slave->netdev) && slave->may_enable;
1283     if ((up == slave->enabled) != (slave->delay_expires == LLONG_MAX)) {
1284         static struct vlog_rate_limit rl = VLOG_RATE_LIMIT_INIT(5, 20);
1285         VLOG_INFO_RL(&rl, "interface %s: link state %s",
1286                      slave->name, up ? "up" : "down");
1287         if (up == slave->enabled) {
1288             slave->delay_expires = LLONG_MAX;
1289             VLOG_INFO_RL(&rl, "interface %s: will not be %s",
1290                          slave->name, up ? "disabled" : "enabled");
1291         } else {
1292             int delay = (bond->lacp_negotiated ? 0
1293                          : up ? bond->updelay : bond->downdelay);
1294             slave->delay_expires = time_msec() + delay;
1295             if (delay) {
1296                 VLOG_INFO_RL(&rl, "interface %s: will be %s if it stays %s "
1297                              "for %d ms",
1298                              slave->name,
1299                              up ? "enabled" : "disabled",
1300                              up ? "up" : "down",
1301                              delay);
1302             }
1303         }
1304     }
1305
1306     if (time_msec() >= slave->delay_expires) {
1307         bond_enable_slave(slave, up, tags);
1308     }
1309 }
1310
1311 static bool
1312 bond_is_tcp_hash(const struct bond *bond)
1313 {
1314     return (bond->balance == BM_TCP && bond->lacp_negotiated)
1315         || bond->balance == BM_STABLE;
1316 }
1317
1318 static unsigned int
1319 bond_hash_src(const uint8_t mac[ETH_ADDR_LEN], uint16_t vlan, uint32_t basis)
1320 {
1321     return hash_3words(hash_bytes(mac, ETH_ADDR_LEN, 0), vlan, basis);
1322 }
1323
1324 static unsigned int
1325 bond_hash_tcp(const struct flow *flow, uint16_t vlan, uint32_t basis)
1326 {
1327     struct flow hash_flow = *flow;
1328     hash_flow.vlan_tci = htons(vlan);
1329
1330     /* The symmetric quality of this hash function is not required, but
1331      * flow_hash_symmetric_l4 already exists, and is sufficient for our
1332      * purposes, so we use it out of convenience. */
1333     return flow_hash_symmetric_l4(&hash_flow, basis);
1334 }
1335
1336 static unsigned int
1337 bond_hash(const struct bond *bond, const struct flow *flow, uint16_t vlan)
1338 {
1339     assert(bond->balance != BM_AB);
1340
1341     return (bond_is_tcp_hash(bond)
1342             ? bond_hash_tcp(flow, vlan, bond->basis)
1343             : bond_hash_src(flow->dl_src, vlan, bond->basis));
1344 }
1345
1346 static struct bond_entry *
1347 lookup_bond_entry(const struct bond *bond, const struct flow *flow,
1348                   uint16_t vlan)
1349 {
1350     return &bond->hash[bond_hash(bond, flow, vlan) & BOND_MASK];
1351 }
1352
1353 /* This function uses Highest Random Weight hashing to choose an output slave.
1354  * This approach only reassigns a minimal number of flows when slaves are
1355  * enabled or disabled.  Unfortunately, it has O(n) performance against the
1356  * number of slaves.  There exist algorithms which are O(1), but have slightly
1357  * more complex implementations and require the use of memory.  This may need
1358  * to be reimplemented if it becomes a performance bottleneck. */
1359 static struct bond_slave *
1360 choose_stb_slave(const struct bond *bond, const struct flow *flow,
1361                  uint16_t vlan)
1362 {
1363     struct bond_slave *best, *slave;
1364     uint32_t best_hash, flow_hash;
1365
1366     best = NULL;
1367     best_hash = 0;
1368     flow_hash = bond_hash(bond, flow, vlan);
1369     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
1370         if (slave->enabled) {
1371             uint32_t hash;
1372
1373             hash = hash_2words(flow_hash, slave->stb_id);
1374             if (!best || hash > best_hash) {
1375                 best = slave;
1376                 best_hash = hash;
1377             }
1378         }
1379     }
1380
1381     return best;
1382 }
1383
1384 static struct bond_slave *
1385 choose_output_slave(const struct bond *bond, const struct flow *flow,
1386                     uint16_t vlan)
1387 {
1388     struct bond_entry *e;
1389
1390     switch (bond->balance) {
1391     case BM_AB:
1392         return bond->active_slave;
1393
1394     case BM_STABLE:
1395         return choose_stb_slave(bond, flow, vlan);
1396     case BM_SLB:
1397     case BM_TCP:
1398         e = lookup_bond_entry(bond, flow, vlan);
1399         if (!e->slave || !e->slave->enabled) {
1400             e->slave = CONTAINER_OF(hmap_random_node(&bond->slaves),
1401                                     struct bond_slave, hmap_node);
1402             if (!e->slave->enabled) {
1403                 e->slave = bond->active_slave;
1404             }
1405             e->tag = tag_create_random();
1406         }
1407         return e->slave;
1408
1409     default:
1410         NOT_REACHED();
1411     }
1412 }
1413
1414 static struct bond_slave *
1415 bond_choose_slave(const struct bond *bond)
1416 {
1417     struct bond_slave *slave, *best;
1418
1419     /* Find an enabled slave. */
1420     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
1421         if (slave->enabled) {
1422             return slave;
1423         }
1424     }
1425
1426     /* All interfaces are disabled.  Find an interface that will be enabled
1427      * after its updelay expires.  */
1428     best = NULL;
1429     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
1430         if (slave->delay_expires != LLONG_MAX
1431             && slave->may_enable
1432             && (!best || slave->delay_expires < best->delay_expires)) {
1433             best = slave;
1434         }
1435     }
1436     return best;
1437 }
1438
1439 static void
1440 bond_choose_active_slave(struct bond *bond, struct tag_set *tags)
1441 {
1442     static struct vlog_rate_limit rl = VLOG_RATE_LIMIT_INIT(5, 20);
1443     struct bond_slave *old_active_slave = bond->active_slave;
1444
1445     bond->active_slave = bond_choose_slave(bond);
1446     if (bond->active_slave) {
1447         if (bond->active_slave->enabled) {
1448             VLOG_INFO_RL(&rl, "bond %s: active interface is now %s",
1449                          bond->name, bond->active_slave->name);
1450         } else {
1451             VLOG_INFO_RL(&rl, "bond %s: active interface is now %s, skipping "
1452                          "remaining %lld ms updelay (since no interface was "
1453                          "enabled)", bond->name, bond->active_slave->name,
1454                          bond->active_slave->delay_expires - time_msec());
1455             bond_enable_slave(bond->active_slave, true, tags);
1456         }
1457
1458         if (!old_active_slave) {
1459             tag_set_add(tags, bond->no_slaves_tag);
1460         }
1461
1462         bond->send_learning_packets = true;
1463     } else if (old_active_slave) {
1464         VLOG_WARN_RL(&rl, "bond %s: all interfaces disabled", bond->name);
1465     }
1466 }
1467
1468 /* Returns the tag for 'bond''s active slave, or 'bond''s no_slaves_tag if
1469  * there is no active slave. */
1470 static tag_type
1471 bond_get_active_slave_tag(const struct bond *bond)
1472 {
1473     return (bond->active_slave
1474             ? bond->active_slave->tag
1475             : bond->no_slaves_tag);
1476 }
1477
1478 /* Attempts to make the sum of the bond slaves' statistics appear on the fake
1479  * bond interface. */
1480 static void
1481 bond_update_fake_slave_stats(struct bond *bond)
1482 {
1483     struct netdev_stats bond_stats;
1484     struct bond_slave *slave;
1485     struct netdev *bond_dev;
1486
1487     memset(&bond_stats, 0, sizeof bond_stats);
1488
1489     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
1490         struct netdev_stats slave_stats;
1491
1492         if (!netdev_get_stats(slave->netdev, &slave_stats)) {
1493             /* XXX: We swap the stats here because they are swapped back when
1494              * reported by the internal device.  The reason for this is
1495              * internal devices normally represent packets going into the
1496              * system but when used as fake bond device they represent packets
1497              * leaving the system.  We really should do this in the internal
1498              * device itself because changing it here reverses the counts from
1499              * the perspective of the switch.  However, the internal device
1500              * doesn't know what type of device it represents so we have to do
1501              * it here for now. */
1502             bond_stats.tx_packets += slave_stats.rx_packets;
1503             bond_stats.tx_bytes += slave_stats.rx_bytes;
1504             bond_stats.rx_packets += slave_stats.tx_packets;
1505             bond_stats.rx_bytes += slave_stats.tx_bytes;
1506         }
1507     }
1508
1509     if (!netdev_open(bond->name, "system", &bond_dev)) {
1510         netdev_set_stats(bond_dev, &bond_stats);
1511         netdev_close(bond_dev);
1512     }
1513 }