Rename "secchan" to "ofproto" (library) and "ovs-openflowd" (program).
[sliver-openvswitch.git] / ofproto / pinsched.c
diff --git a/ofproto/pinsched.c b/ofproto/pinsched.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..0afd22f
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,284 @@
+/*
+ * Copyright (c) 2008, 2009 Nicira Networks.
+ *
+ * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
+ * you may not use this file except in compliance with the License.
+ * You may obtain a copy of the License at:
+ *
+ *     http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
+ *
+ * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
+ * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
+ * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
+ * See the License for the specific language governing permissions and
+ * limitations under the License.
+ */
+
+#include <config.h>
+#include "pinsched.h"
+#include <arpa/inet.h>
+#include <stdlib.h>
+#include "ofpbuf.h"
+#include "openflow/openflow.h"
+#include "poll-loop.h"
+#include "port-array.h"
+#include "queue.h"
+#include "random.h"
+#include "rconn.h"
+#include "status.h"
+#include "timeval.h"
+#include "vconn.h"
+
+struct pinsched {
+    /* Client-supplied parameters. */
+    int rate_limit;           /* Packets added to bucket per second. */
+    int burst_limit;          /* Maximum token bucket size, in packets. */
+
+    /* One queue per physical port. */
+    struct port_array queues;   /* Array of "struct ovs_queue *". */
+    int n_queued;               /* Sum over queues[*].n. */
+    unsigned int last_tx_port;  /* Last port checked in round-robin. */
+
+    /* Token bucket.
+     *
+     * It costs 1000 tokens to send a single packet_in message.  A single token
+     * per message would be more straightforward, but this choice lets us avoid
+     * round-off error in refill_bucket()'s calculation of how many tokens to
+     * add to the bucket, since no division step is needed. */
+    long long int last_fill;    /* Time at which we last added tokens. */
+    int tokens;                 /* Current number of tokens. */
+
+    /* Transmission queue. */
+    int n_txq;                  /* No. of packets waiting in rconn for tx. */
+
+    /* Statistics reporting. */
+    unsigned long long n_normal;        /* # txed w/o rate limit queuing. */
+    unsigned long long n_limited;       /* # queued for rate limiting. */
+    unsigned long long n_queue_dropped; /* # dropped due to queue overflow. */
+
+    /* Switch status. */
+    struct status_category *ss_cat;
+};
+
+static struct ofpbuf *
+dequeue_packet(struct pinsched *ps, struct ovs_queue *q,
+               unsigned int port_no)
+{
+    struct ofpbuf *packet = queue_pop_head(q);
+    if (!q->n) {
+        free(q);
+        port_array_set(&ps->queues, port_no, NULL);
+    }
+    ps->n_queued--;
+    return packet;
+}
+
+/* Drop a packet from the longest queue in 'ps'. */
+static void
+drop_packet(struct pinsched *ps)
+{
+    struct ovs_queue *longest;  /* Queue currently selected as longest. */
+    int n_longest;              /* # of queues of same length as 'longest'. */
+    unsigned int longest_port_no;
+    unsigned int port_no;
+    struct ovs_queue *q;
+
+    ps->n_queue_dropped++;
+
+    longest = port_array_first(&ps->queues, &port_no);
+    longest_port_no = port_no;
+    n_longest = 1;
+    while ((q = port_array_next(&ps->queues, &port_no)) != NULL) {
+        if (longest->n < q->n) {
+            longest = q;
+            n_longest = 1;
+        } else if (longest->n == q->n) {
+            n_longest++;
+
+            /* Randomly select one of the longest queues, with a uniform
+             * distribution (Knuth algorithm 3.4.2R). */
+            if (!random_range(n_longest)) {
+                longest = q;
+                longest_port_no = port_no;
+            }
+        }
+    }
+
+    /* FIXME: do we want to pop the tail instead? */
+    ofpbuf_delete(dequeue_packet(ps, longest, longest_port_no));
+}
+
+/* Remove and return the next packet to transmit (in round-robin order). */
+static struct ofpbuf *
+get_tx_packet(struct pinsched *ps)
+{
+    struct ovs_queue *q = port_array_next(&ps->queues, &ps->last_tx_port);
+    if (!q) {
+        q = port_array_first(&ps->queues, &ps->last_tx_port);
+    }
+    return dequeue_packet(ps, q, ps->last_tx_port);
+}
+
+/* Add tokens to the bucket based on elapsed time. */
+static void
+refill_bucket(struct pinsched *ps)
+{
+    long long int now = time_msec();
+    long long int tokens = (now - ps->last_fill) * ps->rate_limit + ps->tokens;
+    if (tokens >= 1000) {
+        ps->last_fill = now;
+        ps->tokens = MIN(tokens, ps->burst_limit * 1000);
+    }
+}
+
+/* Attempts to remove enough tokens from 'ps' to transmit a packet.  Returns
+ * true if successful, false otherwise.  (In the latter case no tokens are
+ * removed.) */
+static bool
+get_token(struct pinsched *ps)
+{
+    if (ps->tokens >= 1000) {
+        ps->tokens -= 1000;
+        return true;
+    } else {
+        return false;
+    }
+}
+
+void
+pinsched_send(struct pinsched *ps, uint16_t port_no,
+              struct ofpbuf *packet, pinsched_tx_cb *cb, void *aux)
+{
+    if (!ps) {
+        cb(packet, aux);
+    } else if (!ps->n_queued && get_token(ps)) {
+        /* In the common case where we are not constrained by the rate limit,
+         * let the packet take the normal path. */
+        ps->n_normal++;
+        cb(packet, aux);
+    } else {
+        /* Otherwise queue it up for the periodic callback to drain out. */
+        struct ovs_queue *q;
+
+        /* We are called with a buffer obtained from dpif_recv() that has much
+         * more allocated space than actual content most of the time.  Since
+         * we're going to store the packet for some time, free up that
+         * otherwise wasted space. */
+        ofpbuf_trim(packet);
+
+        if (ps->n_queued >= ps->burst_limit) {
+            drop_packet(ps);
+        }
+        q = port_array_get(&ps->queues, port_no);
+        if (!q) {
+            q = xmalloc(sizeof *q);
+            queue_init(q);
+            port_array_set(&ps->queues, port_no, q);
+        }
+        queue_push_tail(q, packet);
+        ps->n_queued++;
+        ps->n_limited++;
+    }
+}
+
+static void
+pinsched_status_cb(struct status_reply *sr, void *ps_)
+{
+    struct pinsched *ps = ps_;
+
+    status_reply_put(sr, "normal=%llu", ps->n_normal);
+    status_reply_put(sr, "limited=%llu", ps->n_limited);
+    status_reply_put(sr, "queue-dropped=%llu", ps->n_queue_dropped);
+}
+
+void
+pinsched_run(struct pinsched *ps, pinsched_tx_cb *cb, void *aux)
+{
+    if (ps) {
+        int i;
+
+        /* Drain some packets out of the bucket if possible, but limit the
+         * number of iterations to allow other code to get work done too. */
+        refill_bucket(ps);
+        for (i = 0; ps->n_queued && get_token(ps) && i < 50; i++) {
+            cb(get_tx_packet(ps), aux);
+        }
+    }
+}
+
+void
+pinsched_wait(struct pinsched *ps)
+{
+    if (ps && ps->n_queued) {
+        if (ps->tokens >= 1000) {
+            /* We can transmit more packets as soon as we're called again. */
+            poll_immediate_wake();
+        } else {
+            /* We have to wait for the bucket to re-fill.  We could calculate
+             * the exact amount of time here for increased smoothness. */
+            poll_timer_wait(TIME_UPDATE_INTERVAL / 2);
+        }
+    }
+}
+
+/* Creates and returns a scheduler for sending packet-in messages. */
+struct pinsched *
+pinsched_create(int rate_limit, int burst_limit, struct switch_status *ss)
+{
+    struct pinsched *ps;
+
+    ps = xcalloc(1, sizeof *ps);
+    port_array_init(&ps->queues);
+    ps->n_queued = 0;
+    ps->last_tx_port = PORT_ARRAY_SIZE;
+    ps->last_fill = time_msec();
+    ps->tokens = rate_limit * 100;
+    ps->n_txq = 0;
+    ps->n_normal = 0;
+    ps->n_limited = 0;
+    ps->n_queue_dropped = 0;
+    pinsched_set_limits(ps, rate_limit, burst_limit);
+
+    if (ss) {
+        ps->ss_cat = switch_status_register(ss, "rate-limit",
+                                            pinsched_status_cb, ps);
+    }
+
+    return ps;
+}
+
+void
+pinsched_destroy(struct pinsched *ps)
+{
+    if (ps) {
+        struct ovs_queue *queue;
+        unsigned int port_no;
+
+        PORT_ARRAY_FOR_EACH (queue, &ps->queues, port_no) {
+            queue_destroy(queue);
+            free(queue);
+        }
+        port_array_destroy(&ps->queues);
+        switch_status_unregister(ps->ss_cat);
+        free(ps);
+    }
+}
+
+void
+pinsched_set_limits(struct pinsched *ps, int rate_limit, int burst_limit)
+{
+    if (rate_limit <= 0) {
+        rate_limit = 1000;
+    }
+    if (burst_limit <= 0) {
+        burst_limit = rate_limit / 4;
+    }
+    burst_limit = MAX(burst_limit, 1);
+    burst_limit = MIN(burst_limit, INT_MAX / 1000);
+
+    ps->rate_limit = rate_limit;
+    ps->burst_limit = burst_limit;
+    while (ps->n_queued > burst_limit) {
+        drop_packet(ps);
+    }
+}