Merge 'master' into 'next'.
[sliver-openvswitch.git] / lib / bond.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2008, 2009, 2010, 2011 Nicira Networks.
3  *
4  * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
5  * you may not use this file except in compliance with the License.
6  * You may obtain a copy of the License at:
7  *
8  *     http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
9  *
10  * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
11  * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
12  * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
13  * See the License for the specific language governing permissions and
14  * limitations under the License.
15  */
16
17 #include <config.h>
18
19 #include "bond.h"
20
21 #include <limits.h>
22 #include <stdint.h>
23 #include <stdlib.h>
24
25 #include "coverage.h"
26 #include "dynamic-string.h"
27 #include "flow.h"
28 #include "hmap.h"
29 #include "list.h"
30 #include "netdev.h"
31 #include "odp-util.h"
32 #include "ofpbuf.h"
33 #include "packets.h"
34 #include "poll-loop.h"
35 #include "tag.h"
36 #include "timeval.h"
37 #include "unixctl.h"
38 #include "vlog.h"
39
40 VLOG_DEFINE_THIS_MODULE(bond);
41
42 /* Bit-mask for hashing a flow down to a bucket.
43  * There are (BOND_MASK + 1) buckets. */
44 #define BOND_MASK 0xff
45
46 /* A hash bucket for mapping a flow to a slave.
47  * "struct bond" has an array of (BOND_MASK + 1) of these. */
48 struct bond_entry {
49     struct bond_slave *slave;   /* Assigned slave, NULL if unassigned. */
50     uint64_t tx_bytes;          /* Count of bytes recently transmitted. */
51     tag_type tag;               /* Tag for entry<->slave association. */
52     struct list list_node;      /* In bond_slave's 'entries' list. */
53 };
54
55 /* A bond slave, that is, one of the links comprising a bond. */
56 struct bond_slave {
57     struct hmap_node hmap_node; /* In struct bond's slaves hmap. */
58     struct bond *bond;          /* The bond that contains this slave. */
59     void *aux;                  /* Client-provided handle for this slave. */
60
61     struct netdev *netdev;      /* Network device, owned by the client. */
62     char *name;                 /* Name (a copy of netdev_get_name(netdev)). */
63
64     /* Link status. */
65     long long delay_expires;    /* Time after which 'enabled' may change. */
66     bool up;                    /* Last link status read from netdev. */
67     bool enabled;               /* May be chosen for flows? */
68     bool lacp_may_enable;       /* LACP considers this interface bondable. */
69     tag_type tag;               /* Tag associated with this slave. */
70
71     /* Rebalancing info.  Used only by bond_rebalance(). */
72     struct list bal_node;       /* In bond_rebalance()'s 'bals' list. */
73     struct list entries;        /* 'struct bond_entry's assigned here. */
74     uint64_t tx_bytes;          /* Sum across 'tx_bytes' of entries. */
75
76     /* BM_STABLE specific bonding info. */
77     uint32_t stb_id;            /* ID used for 'stb_slaves' ordering. */
78 };
79
80 /* A bond, that is, a set of network devices grouped to improve performance or
81  * robustness.  */
82 struct bond {
83     struct hmap_node hmap_node; /* In 'all_bonds' hmap. */
84     char *name;                 /* Name provided by client. */
85
86     /* Slaves. */
87     struct hmap slaves;
88
89     /* Bonding info. */
90     enum bond_mode balance;     /* Balancing mode, one of BM_*. */
91     struct bond_slave *active_slave;
92     tag_type no_slaves_tag;     /* Tag for flows when all slaves disabled. */
93     int updelay, downdelay;     /* Delay before slave goes up/down, in ms. */
94     bool lacp_negotiated;       /* LACP negotiations were successful. */
95     bool bond_revalidate;       /* True if flows need revalidation. */
96     uint32_t basis;             /* Basis for flow hash function. */
97
98     /* SLB specific bonding info. */
99     struct bond_entry *hash;     /* An array of (BOND_MASK + 1) elements. */
100     int rebalance_interval;      /* Interval between rebalances, in ms. */
101     long long int next_rebalance; /* Next rebalancing time. */
102     bool send_learning_packets;
103
104     /* BM_STABLE specific bonding info. */
105     tag_type stb_tag;               /* Tag associated with this bond. */
106
107     /* Monitoring. */
108     enum bond_detect_mode detect;     /* Link status mode, one of BLSM_*. */
109     struct netdev_monitor *monitor;   /* detect == BLSM_CARRIER only. */
110     long long int miimon_interval;    /* Miimon status refresh interval. */
111     long long int miimon_next_update; /* Time of next miimon update. */
112
113     /* Legacy compatibility. */
114     long long int next_fake_iface_update; /* LLONG_MAX if disabled. */
115
116     /* Tag set saved for next bond_run().  This tag set is a kluge for cases
117      * where we can't otherwise provide revalidation feedback to the client.
118      * That's only unixctl commands now; I hope no other cases will arise. */
119     struct tag_set unixctl_tags;
120 };
121
122 static struct hmap all_bonds = HMAP_INITIALIZER(&all_bonds);
123
124 static void bond_entry_reset(struct bond *);
125 static struct bond_slave *bond_slave_lookup(struct bond *, const void *slave_);
126 static bool bond_is_link_up(struct bond *, struct netdev *);
127 static void bond_enable_slave(struct bond_slave *, bool enable,
128                               struct tag_set *);
129 static void bond_link_status_update(struct bond_slave *, struct tag_set *);
130 static void bond_choose_active_slave(struct bond *, struct tag_set *);
131 static bool bond_is_tcp_hash(const struct bond *);
132 static unsigned int bond_hash_src(const uint8_t mac[ETH_ADDR_LEN],
133                                   uint16_t vlan, uint32_t basis);
134 static unsigned int bond_hash_tcp(const struct flow *, uint16_t vlan,
135                                   uint32_t basis);
136 static struct bond_entry *lookup_bond_entry(const struct bond *,
137                                             const struct flow *,
138                                             uint16_t vlan);
139 static tag_type bond_get_active_slave_tag(const struct bond *);
140 static struct bond_slave *choose_output_slave(const struct bond *,
141                                               const struct flow *,
142                                               uint16_t vlan);
143 static void bond_update_fake_slave_stats(struct bond *);
144
145 /* Attempts to parse 's' as the name of a bond balancing mode.  If successful,
146  * stores the mode in '*balance' and returns true.  Otherwise returns false
147  * without modifying '*balance'. */
148 bool
149 bond_mode_from_string(enum bond_mode *balance, const char *s)
150 {
151     if (!strcmp(s, bond_mode_to_string(BM_TCP))) {
152         *balance = BM_TCP;
153     } else if (!strcmp(s, bond_mode_to_string(BM_SLB))) {
154         *balance = BM_SLB;
155     } else if (!strcmp(s, bond_mode_to_string(BM_STABLE))) {
156         *balance = BM_STABLE;
157     } else if (!strcmp(s, bond_mode_to_string(BM_AB))) {
158         *balance = BM_AB;
159     } else {
160         return false;
161     }
162     return true;
163 }
164
165 /* Returns a string representing 'balance'. */
166 const char *
167 bond_mode_to_string(enum bond_mode balance) {
168     switch (balance) {
169     case BM_TCP:
170         return "balance-tcp";
171     case BM_SLB:
172         return "balance-slb";
173     case BM_STABLE:
174         return "stable";
175     case BM_AB:
176         return "active-backup";
177     }
178     NOT_REACHED();
179 }
180
181 /* Attempts to parse 's' as the name of a bond link status detection mode.  If
182  * successful, stores the mode in '*detect' and returns true.  Otherwise
183  * returns false without modifying '*detect'. */
184 bool
185 bond_detect_mode_from_string(enum bond_detect_mode *detect, const char *s)
186 {
187     if (!strcmp(s, bond_detect_mode_to_string(BLSM_CARRIER))) {
188         *detect = BLSM_CARRIER;
189     } else if (!strcmp(s, bond_detect_mode_to_string(BLSM_MIIMON))) {
190         *detect = BLSM_MIIMON;
191     } else {
192         return false;
193     }
194     return true;
195 }
196
197 /* Returns a string representing 'detect'. */
198 const char *
199 bond_detect_mode_to_string(enum bond_detect_mode detect)
200 {
201     switch (detect) {
202     case BLSM_CARRIER:
203         return "carrier";
204     case BLSM_MIIMON:
205         return "miimon";
206     }
207     NOT_REACHED();
208 }
209 \f
210 /* Creates and returns a new bond whose configuration is initially taken from
211  * 's'.
212  *
213  * The caller should register each slave on the new bond by calling
214  * bond_slave_register().  */
215 struct bond *
216 bond_create(const struct bond_settings *s)
217 {
218     struct bond *bond;
219
220     bond = xzalloc(sizeof *bond);
221     hmap_init(&bond->slaves);
222     bond->no_slaves_tag = tag_create_random();
223     bond->stb_tag = tag_create_random();
224     bond->miimon_next_update = LLONG_MAX;
225     bond->next_fake_iface_update = LLONG_MAX;
226
227     bond_reconfigure(bond, s);
228
229     tag_set_init(&bond->unixctl_tags);
230
231     return bond;
232 }
233
234 /* Frees 'bond'. */
235 void
236 bond_destroy(struct bond *bond)
237 {
238     struct bond_slave *slave, *next_slave;
239
240     if (!bond) {
241         return;
242     }
243
244     hmap_remove(&all_bonds, &bond->hmap_node);
245
246     HMAP_FOR_EACH_SAFE (slave, next_slave, hmap_node, &bond->slaves) {
247         hmap_remove(&bond->slaves, &slave->hmap_node);
248         /* Client owns 'slave->netdev'. */
249         free(slave->name);
250         free(slave);
251     }
252     hmap_destroy(&bond->slaves);
253
254     free(bond->hash);
255
256     netdev_monitor_destroy(bond->monitor);
257
258     free(bond->name);
259     free(bond);
260 }
261
262 /* Updates 'bond''s overall configuration to 's'.
263  *
264  * The caller should register each slave on 'bond' by calling
265  * bond_slave_register().  This is optional if none of the slaves'
266  * configuration has changed.  In any case it can't hurt.
267  *
268  * Returns true if the configuration has changed in such a way that requires
269  * flow revalidation.
270  * */
271 bool
272 bond_reconfigure(struct bond *bond, const struct bond_settings *s)
273 {
274     bool revalidate = false;
275
276     if (!bond->name || strcmp(bond->name, s->name)) {
277         if (bond->name) {
278             hmap_remove(&all_bonds, &bond->hmap_node);
279             free(bond->name);
280         }
281         bond->name = xstrdup(s->name);
282         hmap_insert(&all_bonds, &bond->hmap_node, hash_string(bond->name, 0));
283     }
284
285     bond->detect = s->detect;
286     bond->miimon_interval = s->miimon_interval;
287     bond->updelay = s->up_delay;
288     bond->downdelay = s->down_delay;
289     bond->rebalance_interval = s->rebalance_interval;
290
291     if (bond->balance != s->balance) {
292         bond->balance = s->balance;
293         revalidate = true;
294     }
295
296     if (bond->basis != s->basis) {
297         bond->basis = s->basis;
298         revalidate = true;
299     }
300
301     if (bond->detect == BLSM_CARRIER) {
302         struct bond_slave *slave;
303
304         if (!bond->monitor) {
305             bond->monitor = netdev_monitor_create();
306         }
307
308         HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
309             netdev_monitor_add(bond->monitor, slave->netdev);
310         }
311     } else {
312         netdev_monitor_destroy(bond->monitor);
313         bond->monitor = NULL;
314
315         if (bond->miimon_next_update == LLONG_MAX) {
316             bond->miimon_next_update = time_msec() + bond->miimon_interval;
317         }
318     }
319
320     if (s->fake_iface) {
321         if (bond->next_fake_iface_update == LLONG_MAX) {
322             bond->next_fake_iface_update = time_msec();
323         }
324     } else {
325         bond->next_fake_iface_update = LLONG_MAX;
326     }
327
328     if (bond->bond_revalidate) {
329         revalidate = true;
330         bond->bond_revalidate = false;
331     }
332
333     if (bond->balance == BM_AB || !bond->hash || revalidate) {
334         bond_entry_reset(bond);
335     }
336
337     return revalidate;
338 }
339
340 static void
341 bond_slave_set_netdev__(struct bond *bond, struct bond_slave *slave,
342                         struct netdev *netdev)
343 {
344     if (slave->netdev != netdev) {
345         if (bond->monitor) {
346             if (slave->netdev) {
347                 netdev_monitor_remove(bond->monitor, slave->netdev);
348             }
349             netdev_monitor_add(bond->monitor, netdev);
350         }
351         slave->netdev = netdev;
352     }
353 }
354
355 /* Registers 'slave_' as a slave of 'bond'.  The 'slave_' pointer is an
356  * arbitrary client-provided pointer that uniquely identifies a slave within a
357  * bond.  If 'slave_' already exists within 'bond' then this function
358  * reconfigures the existing slave.
359  *
360  * 'stb_id' is used in BM_STABLE bonds to guarantee consistent slave choices
361  * across restarts and distributed vswitch instances.  It should be unique per
362  * slave, and preferably consistent across restarts and reconfigurations.
363  *
364  * 'netdev' must be the network device that 'slave_' represents.  It is owned
365  * by the client, so the client must not close it before either unregistering
366  * 'slave_' or destroying 'bond'.
367  */
368 void
369 bond_slave_register(struct bond *bond, void *slave_, uint32_t stb_id,
370                     struct netdev *netdev)
371 {
372     struct bond_slave *slave = bond_slave_lookup(bond, slave_);
373
374     if (!slave) {
375         slave = xzalloc(sizeof *slave);
376
377         hmap_insert(&bond->slaves, &slave->hmap_node, hash_pointer(slave_, 0));
378         slave->bond = bond;
379         slave->aux = slave_;
380         slave->delay_expires = LLONG_MAX;
381         slave->up = bond_is_link_up(bond, netdev);
382         slave->name = xstrdup(netdev_get_name(netdev));
383         bond->bond_revalidate = true;
384
385         slave->enabled = false;
386         bond_enable_slave(slave, slave->up, NULL);
387     }
388
389     if (slave->stb_id != stb_id) {
390         slave->stb_id = stb_id;
391         bond->bond_revalidate = true;
392     }
393
394     bond_slave_set_netdev__(bond, slave, netdev);
395
396     free(slave->name);
397     slave->name = xstrdup(netdev_get_name(netdev));
398 }
399
400 /* Updates the network device to be used with 'slave_' to 'netdev'.
401  *
402  * This is useful if the caller closes and re-opens the network device
403  * registered with bond_slave_register() but doesn't need to change anything
404  * else. */
405 void
406 bond_slave_set_netdev(struct bond *bond, void *slave_, struct netdev *netdev)
407 {
408     struct bond_slave *slave = bond_slave_lookup(bond, slave_);
409     if (slave) {
410         bond_slave_set_netdev__(bond, slave, netdev);
411     }
412 }
413
414 /* Unregisters 'slave_' from 'bond'.  If 'bond' does not contain such a slave
415  * then this function has no effect.
416  *
417  * Unregistering a slave invalidates all flows. */
418 void
419 bond_slave_unregister(struct bond *bond, const void *slave_)
420 {
421     struct bond_slave *slave = bond_slave_lookup(bond, slave_);
422     bool del_active;
423
424     if (!slave) {
425         return;
426     }
427
428     if (bond->monitor) {
429         netdev_monitor_remove(bond->monitor, slave->netdev);
430     }
431
432     bond_enable_slave(slave, false, NULL);
433
434     del_active = bond->active_slave == slave;
435     if (bond->hash) {
436         struct bond_entry *e;
437         for (e = bond->hash; e <= &bond->hash[BOND_MASK]; e++) {
438             if (e->slave == slave) {
439                 e->slave = NULL;
440             }
441         }
442     }
443
444     free(slave->name);
445
446     hmap_remove(&bond->slaves, &slave->hmap_node);
447     /* Client owns 'slave->netdev'. */
448     free(slave);
449
450     if (del_active) {
451         struct tag_set tags;
452
453         tag_set_init(&tags);
454         bond_choose_active_slave(bond, &tags);
455         bond->send_learning_packets = true;
456     }
457 }
458
459 /* Should be called on each slave in 'bond' before bond_run() to indicate the
460  * results of lacp_slave_may_enable() on 'slave_'. */
461 void
462 bond_slave_set_lacp_may_enable(struct bond *bond, void *slave_,
463                                bool may_enable)
464 {
465     bond_slave_lookup(bond, slave_)->lacp_may_enable = may_enable;
466 }
467
468 /* Performs periodic maintenance on 'bond'.  The caller must provide 'tags' to
469  * allow tagged flows to be invalidated.
470  *
471  * The caller should check bond_should_send_learning_packets() afterward. */
472 void
473 bond_run(struct bond *bond, struct tag_set *tags, bool lacp_negotiated)
474 {
475     struct bond_slave *slave;
476     bool is_tcp_hash = bond_is_tcp_hash(bond);
477
478     bond->lacp_negotiated = lacp_negotiated;
479
480     /* Update link status. */
481     if (bond->detect == BLSM_CARRIER
482         || time_msec() >= bond->miimon_next_update)
483     {
484         HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
485             slave->up = bond_is_link_up(bond, slave->netdev);
486         }
487         bond->miimon_next_update = time_msec() + bond->miimon_interval;
488     }
489
490     /* Enable slaves based on link status and LACP feedback. */
491     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
492         bond_link_status_update(slave, tags);
493     }
494     if (!bond->active_slave || !bond->active_slave->enabled) {
495         bond_choose_active_slave(bond, tags);
496     }
497
498     /* Update fake bond interface stats. */
499     if (time_msec() >= bond->next_fake_iface_update) {
500         bond_update_fake_slave_stats(bond);
501         bond->next_fake_iface_update = time_msec() + 1000;
502     }
503
504     if (is_tcp_hash != bond_is_tcp_hash(bond)) {
505         bond->bond_revalidate = true;
506     }
507
508     if (bond->bond_revalidate) {
509         bond->bond_revalidate = false;
510
511         bond_entry_reset(bond);
512         if (bond->balance != BM_STABLE) {
513             struct bond_slave *slave;
514
515             HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
516                 tag_set_add(tags, slave->tag);
517             }
518         } else {
519             tag_set_add(tags, bond->stb_tag);
520         }
521         tag_set_add(tags, bond->no_slaves_tag);
522     }
523
524     /* Invalidate any tags required by  */
525     tag_set_union(tags, &bond->unixctl_tags);
526     tag_set_init(&bond->unixctl_tags);
527 }
528
529 /* Causes poll_block() to wake up when 'bond' needs something to be done. */
530 void
531 bond_wait(struct bond *bond)
532 {
533     struct bond_slave *slave;
534
535     if (bond->detect == BLSM_CARRIER) {
536         netdev_monitor_poll_wait(bond->monitor);
537     } else {
538         poll_timer_wait_until(bond->miimon_next_update);
539     }
540
541     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
542         if (slave->delay_expires != LLONG_MAX) {
543             poll_timer_wait_until(slave->delay_expires);
544         }
545     }
546
547     if (bond->next_fake_iface_update != LLONG_MAX) {
548         poll_timer_wait_until(bond->next_fake_iface_update);
549     }
550
551     /* Ensure that any saved tags get revalidated right away. */
552     if (!tag_set_is_empty(&bond->unixctl_tags)) {
553         poll_immediate_wake();
554     }
555
556     /* We don't wait for bond->next_rebalance because rebalancing can only run
557      * at a flow account checkpoint.  ofproto does checkpointing on its own
558      * schedule and bond_rebalance() gets called afterward, so we'd just be
559      * waking up for no purpose. */
560 }
561 \f
562 /* MAC learning table interaction. */
563
564 static bool
565 may_send_learning_packets(const struct bond *bond)
566 {
567     return !bond->lacp_negotiated && bond->balance != BM_AB;
568 }
569
570 /* Returns true if 'bond' needs the client to send out packets to assist with
571  * MAC learning on 'bond'.  If this function returns true, then the client
572  * should iterate through its MAC learning table for the bridge on which 'bond'
573  * is located.  For each MAC that has been learned on a port other than 'bond',
574  * it should call bond_send_learning_packet().
575  *
576  * This function will only return true if 'bond' is in SLB mode and LACP is not
577  * negotiated.  Otherwise sending learning packets isn't necessary.
578  *
579  * Calling this function resets the state that it checks. */
580 bool
581 bond_should_send_learning_packets(struct bond *bond)
582 {
583     bool send = bond->send_learning_packets && may_send_learning_packets(bond);
584     bond->send_learning_packets = false;
585     return send;
586 }
587
588 /* Sends a gratuitous learning packet on 'bond' from 'eth_src' on 'vlan'.
589  *
590  * See bond_should_send_learning_packets() for description of usage. */
591 int
592 bond_send_learning_packet(struct bond *bond,
593                           const uint8_t eth_src[ETH_ADDR_LEN],
594                           uint16_t vlan)
595 {
596     struct bond_slave *slave;
597     struct ofpbuf packet;
598     struct flow flow;
599     int error;
600
601     assert(may_send_learning_packets(bond));
602     if (!bond->active_slave) {
603         /* Nowhere to send the learning packet. */
604         return 0;
605     }
606
607     memset(&flow, 0, sizeof flow);
608     memcpy(flow.dl_src, eth_src, ETH_ADDR_LEN);
609     slave = choose_output_slave(bond, &flow, vlan);
610
611     ofpbuf_init(&packet, 0);
612     compose_benign_packet(&packet, "Open vSwitch Bond Failover", 0xf177,
613                           eth_src);
614     if (vlan) {
615         eth_set_vlan_tci(&packet, htons(vlan));
616     }
617     error = netdev_send(slave->netdev, &packet);
618     ofpbuf_uninit(&packet);
619
620     return error;
621 }
622 \f
623 /* Checks whether a packet that arrived on 'slave_' within 'bond', with an
624  * Ethernet destination address of 'eth_dst', should be admitted.
625  *
626  * The return value is one of the following:
627  *
628  *    - BV_ACCEPT: Admit the packet.
629  *
630  *    - BV_DROP: Drop the packet.
631  *
632  *    - BV_DROP_IF_MOVED: Consult the MAC learning table for the packet's
633  *      Ethernet source address and VLAN.  If there is none, or if the packet
634  *      is on the learned port, then admit the packet.  If a different port has
635  *      been learned, however, drop the packet (and do not use it for MAC
636  *      learning).
637  */
638 enum bond_verdict
639 bond_check_admissibility(struct bond *bond, const void *slave_,
640                          const uint8_t eth_dst[ETH_ADDR_LEN], tag_type *tags)
641 {
642     /* Admit all packets if LACP has been negotiated, because that means that
643      * the remote switch is aware of the bond and will "do the right thing". */
644     if (bond->lacp_negotiated) {
645         return BV_ACCEPT;
646     }
647
648     /* Drop all multicast packets on inactive slaves. */
649     if (eth_addr_is_multicast(eth_dst)) {
650         *tags |= bond_get_active_slave_tag(bond);
651         if (bond->active_slave != bond_slave_lookup(bond, slave_)) {
652             return BV_DROP;
653         }
654     }
655
656     /* Drop all packets for which we have learned a different input port,
657      * because we probably sent the packet on one slave and got it back on the
658      * other.  Gratuitous ARP packets are an exception to this rule: the host
659      * has moved to another switch.  The exception to the exception is if we
660      * locked the learning table to avoid reflections on bond slaves. */
661     return BV_DROP_IF_MOVED;
662 }
663
664 /* Returns the slave (registered on 'bond' by bond_slave_register()) to which
665  * a packet with the given 'flow' and 'vlan' should be forwarded.  Returns
666  * NULL if the packet should be dropped because no slaves are enabled.
667  *
668  * 'vlan' is not necessarily the same as 'flow->vlan_tci'.  First, 'vlan'
669  * should be a VID only (i.e. excluding the PCP bits).  Second,
670  * 'flow->vlan_tci' is the VLAN TCI that appeared on the packet (so it will be
671  * nonzero only for trunk ports), whereas 'vlan' is the logical VLAN that the
672  * packet belongs to (so for an access port it will be the access port's VLAN).
673  *
674  * Adds a tag to '*tags' that associates the flow with the returned slave.
675  */
676 void *
677 bond_choose_output_slave(struct bond *bond, const struct flow *flow,
678                          uint16_t vlan, tag_type *tags)
679 {
680     struct bond_slave *slave = choose_output_slave(bond, flow, vlan);
681     if (slave) {
682         *tags |= bond->balance == BM_STABLE ? bond->stb_tag : slave->tag;
683         return slave->aux;
684     } else {
685         *tags |= bond->no_slaves_tag;
686         return NULL;
687     }
688 }
689 \f
690 /* Rebalancing. */
691
692 static bool
693 bond_is_balanced(const struct bond *bond)
694 {
695     return bond->balance == BM_SLB || bond->balance == BM_TCP;
696 }
697
698 /* Notifies 'bond' that 'n_bytes' bytes were sent in 'flow' within 'vlan'. */
699 void
700 bond_account(struct bond *bond, const struct flow *flow, uint16_t vlan,
701              uint64_t n_bytes)
702 {
703
704     if (bond_is_balanced(bond)) {
705         lookup_bond_entry(bond, flow, vlan)->tx_bytes += n_bytes;
706     }
707 }
708
709 static struct bond_slave *
710 bond_slave_from_bal_node(struct list *bal)
711 {
712     return CONTAINER_OF(bal, struct bond_slave, bal_node);
713 }
714
715 static void
716 log_bals(struct bond *bond, const struct list *bals)
717 {
718     if (VLOG_IS_DBG_ENABLED()) {
719         struct ds ds = DS_EMPTY_INITIALIZER;
720         const struct bond_slave *slave;
721
722         LIST_FOR_EACH (slave, bal_node, bals) {
723             if (ds.length) {
724                 ds_put_char(&ds, ',');
725             }
726             ds_put_format(&ds, " %s %"PRIu64"kB",
727                           slave->name, slave->tx_bytes / 1024);
728
729             if (!slave->enabled) {
730                 ds_put_cstr(&ds, " (disabled)");
731             }
732             if (!list_is_empty(&slave->entries)) {
733                 struct bond_entry *e;
734
735                 ds_put_cstr(&ds, " (");
736                 LIST_FOR_EACH (e, list_node, &slave->entries) {
737                     if (&e->list_node != list_front(&slave->entries)) {
738                         ds_put_cstr(&ds, " + ");
739                     }
740                     ds_put_format(&ds, "h%td: %"PRIu64"kB",
741                                   e - bond->hash, e->tx_bytes / 1024);
742                 }
743                 ds_put_cstr(&ds, ")");
744             }
745         }
746         VLOG_DBG("bond %s:%s", bond->name, ds_cstr(&ds));
747         ds_destroy(&ds);
748     }
749 }
750
751 /* Shifts 'hash' from its current slave to 'to'. */
752 static void
753 bond_shift_load(struct bond_entry *hash, struct bond_slave *to,
754                 struct tag_set *set)
755 {
756     struct bond_slave *from = hash->slave;
757     struct bond *bond = from->bond;
758     uint64_t delta = hash->tx_bytes;
759
760     VLOG_INFO("bond %s: shift %"PRIu64"kB of load (with hash %td) "
761               "from %s to %s (now carrying %"PRIu64"kB and "
762               "%"PRIu64"kB load, respectively)",
763               bond->name, delta / 1024, hash - bond->hash,
764               from->name, to->name,
765               (from->tx_bytes - delta) / 1024,
766               (to->tx_bytes + delta) / 1024);
767
768     /* Shift load away from 'from' to 'to'. */
769     from->tx_bytes -= delta;
770     to->tx_bytes += delta;
771
772     /* Arrange for flows to be revalidated. */
773     tag_set_add(set, hash->tag);
774     hash->slave = to;
775     hash->tag = tag_create_random();
776 }
777
778 /* Pick and returns a bond_entry to migrate to 'to' (the least-loaded slave),
779  * given that doing so must decrease the ratio of the load on the two slaves by
780  * at least 0.1.  Returns NULL if there is no appropriate entry.
781  *
782  * The list of entries isn't sorted.  I don't know of a reason to prefer to
783  * shift away small hashes or large hashes. */
784 static struct bond_entry *
785 choose_entry_to_migrate(const struct bond_slave *from, uint64_t to_tx_bytes)
786 {
787     struct bond_entry *e;
788
789     if (list_is_short(&from->entries)) {
790         /* 'from' carries no more than one MAC hash, so shifting load away from
791          * it would be pointless. */
792         return NULL;
793     }
794
795     LIST_FOR_EACH (e, list_node, &from->entries) {
796         double old_ratio, new_ratio;
797         uint64_t delta;
798
799         if (to_tx_bytes == 0) {
800             /* Nothing on the new slave, move it. */
801             return e;
802         }
803
804         delta = e->tx_bytes;
805         old_ratio = (double)from->tx_bytes / to_tx_bytes;
806         new_ratio = (double)(from->tx_bytes - delta) / (to_tx_bytes + delta);
807         if (old_ratio - new_ratio > 0.1) {
808             /* Would decrease the ratio, move it. */
809             return e;
810         }
811     }
812
813     return NULL;
814 }
815
816 /* Inserts 'slave' into 'bals' so that descending order of 'tx_bytes' is
817  * maintained. */
818 static void
819 insert_bal(struct list *bals, struct bond_slave *slave)
820 {
821     struct bond_slave *pos;
822
823     LIST_FOR_EACH (pos, bal_node, bals) {
824         if (slave->tx_bytes > pos->tx_bytes) {
825             break;
826         }
827     }
828     list_insert(&pos->bal_node, &slave->bal_node);
829 }
830
831 /* Removes 'slave' from its current list and then inserts it into 'bals' so
832  * that descending order of 'tx_bytes' is maintained. */
833 static void
834 reinsert_bal(struct list *bals, struct bond_slave *slave)
835 {
836     list_remove(&slave->bal_node);
837     insert_bal(bals, slave);
838 }
839
840 /* If 'bond' needs rebalancing, does so.
841  *
842  * The caller should have called bond_account() for each active flow, to ensure
843  * that flow data is consistently accounted at this point. */
844 void
845 bond_rebalance(struct bond *bond, struct tag_set *tags)
846 {
847     struct bond_slave *slave;
848     struct bond_entry *e;
849     struct list bals;
850
851     if (!bond_is_balanced(bond) || time_msec() < bond->next_rebalance) {
852         return;
853     }
854     bond->next_rebalance = time_msec() + bond->rebalance_interval;
855
856     /* Add each bond_entry to its slave's 'entries' list.
857      * Compute each slave's tx_bytes as the sum of its entries' tx_bytes. */
858     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
859         slave->tx_bytes = 0;
860         list_init(&slave->entries);
861     }
862     for (e = &bond->hash[0]; e <= &bond->hash[BOND_MASK]; e++) {
863         if (e->slave && e->tx_bytes) {
864             e->slave->tx_bytes += e->tx_bytes;
865             list_push_back(&e->slave->entries, &e->list_node);
866         }
867     }
868
869     /* Add enabled slaves to 'bals' in descending order of tx_bytes.
870      *
871      * XXX This is O(n**2) in the number of slaves but it could be O(n lg n)
872      * with a proper list sort algorithm. */
873     list_init(&bals);
874     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
875         if (slave->enabled) {
876             insert_bal(&bals, slave);
877         }
878     }
879     log_bals(bond, &bals);
880
881     /* Shift load from the most-loaded slaves to the least-loaded slaves. */
882     while (!list_is_short(&bals)) {
883         struct bond_slave *from = bond_slave_from_bal_node(list_front(&bals));
884         struct bond_slave *to = bond_slave_from_bal_node(list_back(&bals));
885         uint64_t overload;
886
887         overload = from->tx_bytes - to->tx_bytes;
888         if (overload < to->tx_bytes >> 5 || overload < 100000) {
889             /* The extra load on 'from' (and all less-loaded slaves), compared
890              * to that of 'to' (the least-loaded slave), is less than ~3%, or
891              * it is less than ~1Mbps.  No point in rebalancing. */
892             break;
893         }
894
895         /* 'from' is carrying significantly more load than 'to', and that load
896          * is split across at least two different hashes. */
897         e = choose_entry_to_migrate(from, to->tx_bytes);
898         if (e) {
899             bond_shift_load(e, to, tags);
900
901             /* Delete element from from->entries.
902              *
903              * We don't add the element to to->hashes.  That would only allow
904              * 'e' to be migrated to another slave in this rebalancing run, and
905              * there is no point in doing that. */
906             list_remove(&e->list_node);
907
908             /* Re-sort 'bals'. */
909             reinsert_bal(&bals, from);
910             reinsert_bal(&bals, to);
911         } else {
912             /* Can't usefully migrate anything away from 'from'.
913              * Don't reconsider it. */
914             list_remove(&from->bal_node);
915         }
916     }
917
918     /* Implement exponentially weighted moving average.  A weight of 1/2 causes
919      * historical data to decay to <1% in 7 rebalancing runs.  1,000,000 bytes
920      * take 20 rebalancing runs to decay to 0 and get deleted entirely. */
921     for (e = &bond->hash[0]; e <= &bond->hash[BOND_MASK]; e++) {
922         e->tx_bytes /= 2;
923         if (!e->tx_bytes) {
924             e->slave = NULL;
925         }
926     }
927 }
928 \f
929 /* Bonding unixctl user interface functions. */
930
931 static struct bond *
932 bond_find(const char *name)
933 {
934     struct bond *bond;
935
936     HMAP_FOR_EACH_WITH_HASH (bond, hmap_node, hash_string(name, 0),
937                              &all_bonds) {
938         if (!strcmp(bond->name, name)) {
939             return bond;
940         }
941     }
942     return NULL;
943 }
944
945 static struct bond_slave *
946 bond_lookup_slave(struct bond *bond, const char *slave_name)
947 {
948     struct bond_slave *slave;
949
950     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
951         if (!strcmp(slave->name, slave_name)) {
952             return slave;
953         }
954     }
955     return NULL;
956 }
957
958 static void
959 bond_unixctl_list(struct unixctl_conn *conn,
960                   const char *args OVS_UNUSED, void *aux OVS_UNUSED)
961 {
962     struct ds ds = DS_EMPTY_INITIALIZER;
963     const struct bond *bond;
964
965     ds_put_cstr(&ds, "bond\ttype\tslaves\n");
966
967     HMAP_FOR_EACH (bond, hmap_node, &all_bonds) {
968         const struct bond_slave *slave;
969         size_t i;
970
971         ds_put_format(&ds, "%s\t%s\t",
972                       bond->name, bond_mode_to_string(bond->balance));
973
974         i = 0;
975         HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
976             if (i++ > 0) {
977                 ds_put_cstr(&ds, ", ");
978             }
979             ds_put_cstr(&ds, slave->name);
980         }
981         ds_put_char(&ds, '\n');
982     }
983     unixctl_command_reply(conn, 200, ds_cstr(&ds));
984     ds_destroy(&ds);
985 }
986
987 static void
988 bond_unixctl_show(struct unixctl_conn *conn,
989                   const char *args, void *aux OVS_UNUSED)
990 {
991     struct ds ds = DS_EMPTY_INITIALIZER;
992     const struct bond_slave *slave;
993     const struct bond *bond;
994
995     bond = bond_find(args);
996     if (!bond) {
997         unixctl_command_reply(conn, 501, "no such bond");
998         return;
999     }
1000
1001     ds_put_format(&ds, "bond_mode: %s\n",
1002                   bond_mode_to_string(bond->balance));
1003
1004     if (bond->balance != BM_AB) {
1005         ds_put_format(&ds, "bond-hash-algorithm: %s\n",
1006                       bond_is_tcp_hash(bond) ? "balance-tcp" : "balance-slb");
1007     }
1008
1009     ds_put_format(&ds, "bond-hash-basis: %"PRIu32"\n", bond->basis);
1010
1011     ds_put_format(&ds, "bond-detect-mode: %s\n",
1012                   bond->monitor ? "carrier" : "miimon");
1013
1014     if (!bond->monitor) {
1015         ds_put_format(&ds, "bond-miimon-interval: %lld\n",
1016                       bond->miimon_interval);
1017     }
1018
1019     ds_put_format(&ds, "updelay: %d ms\n", bond->updelay);
1020     ds_put_format(&ds, "downdelay: %d ms\n", bond->downdelay);
1021
1022     if (bond_is_balanced(bond)) {
1023         ds_put_format(&ds, "next rebalance: %lld ms\n",
1024                       bond->next_rebalance - time_msec());
1025     }
1026
1027     ds_put_format(&ds, "lacp_negotiated: %s\n",
1028                   bond->lacp_negotiated ? "true" : "false");
1029
1030     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
1031         struct bond_entry *be;
1032         struct flow flow;
1033
1034         /* Basic info. */
1035         ds_put_format(&ds, "\nslave %s: %s\n",
1036                       slave->name, slave->enabled ? "enabled" : "disabled");
1037         if (slave == bond->active_slave) {
1038             ds_put_cstr(&ds, "\tactive slave\n");
1039         }
1040         if (slave->delay_expires != LLONG_MAX) {
1041             ds_put_format(&ds, "\t%s expires in %lld ms\n",
1042                           slave->enabled ? "downdelay" : "updelay",
1043                           slave->delay_expires - time_msec());
1044         }
1045
1046         ds_put_format(&ds, "\tlacp_may_enable: %s\n",
1047                       slave->lacp_may_enable ? "true" : "false");
1048
1049         if (!bond_is_balanced(bond)) {
1050             continue;
1051         }
1052
1053         /* Hashes. */
1054         memset(&flow, 0, sizeof flow);
1055         for (be = bond->hash; be <= &bond->hash[BOND_MASK]; be++) {
1056             int hash = be - bond->hash;
1057
1058             if (be->slave != slave) {
1059                 continue;
1060             }
1061
1062             ds_put_format(&ds, "\thash %d: %"PRIu64" kB load\n",
1063                           hash, be->tx_bytes / 1024);
1064
1065             if (bond->balance != BM_SLB) {
1066                 continue;
1067             }
1068
1069             /* XXX How can we list the MACs assigned to hashes? */
1070         }
1071     }
1072     unixctl_command_reply(conn, 200, ds_cstr(&ds));
1073     ds_destroy(&ds);
1074 }
1075
1076 static void
1077 bond_unixctl_migrate(struct unixctl_conn *conn, const char *args_,
1078                      void *aux OVS_UNUSED)
1079 {
1080     char *args = (char *) args_;
1081     char *save_ptr = NULL;
1082     char *bond_s, *hash_s, *slave_s;
1083     struct bond *bond;
1084     struct bond_slave *slave;
1085     struct bond_entry *entry;
1086     int hash;
1087
1088     bond_s = strtok_r(args, " ", &save_ptr);
1089     hash_s = strtok_r(NULL, " ", &save_ptr);
1090     slave_s = strtok_r(NULL, " ", &save_ptr);
1091     if (!slave_s) {
1092         unixctl_command_reply(conn, 501,
1093                               "usage: bond/migrate BOND HASH SLAVE");
1094         return;
1095     }
1096
1097     bond = bond_find(bond_s);
1098     if (!bond) {
1099         unixctl_command_reply(conn, 501, "no such bond");
1100         return;
1101     }
1102
1103     if (bond->balance != BM_SLB) {
1104         unixctl_command_reply(conn, 501, "not an SLB bond");
1105         return;
1106     }
1107
1108     if (strspn(hash_s, "0123456789") == strlen(hash_s)) {
1109         hash = atoi(hash_s) & BOND_MASK;
1110     } else {
1111         unixctl_command_reply(conn, 501, "bad hash");
1112         return;
1113     }
1114
1115     slave = bond_lookup_slave(bond, slave_s);
1116     if (!slave) {
1117         unixctl_command_reply(conn, 501, "no such slave");
1118         return;
1119     }
1120
1121     if (!slave->enabled) {
1122         unixctl_command_reply(conn, 501, "cannot migrate to disabled slave");
1123         return;
1124     }
1125
1126     entry = &bond->hash[hash];
1127     tag_set_add(&bond->unixctl_tags, entry->tag);
1128     entry->slave = slave;
1129     entry->tag = tag_create_random();
1130     unixctl_command_reply(conn, 200, "migrated");
1131 }
1132
1133 static void
1134 bond_unixctl_set_active_slave(struct unixctl_conn *conn, const char *args_,
1135                               void *aux OVS_UNUSED)
1136 {
1137     char *args = (char *) args_;
1138     char *save_ptr = NULL;
1139     char *bond_s, *slave_s;
1140     struct bond *bond;
1141     struct bond_slave *slave;
1142
1143     bond_s = strtok_r(args, " ", &save_ptr);
1144     slave_s = strtok_r(NULL, " ", &save_ptr);
1145     if (!slave_s) {
1146         unixctl_command_reply(conn, 501,
1147                               "usage: bond/set-active-slave BOND SLAVE");
1148         return;
1149     }
1150
1151     bond = bond_find(bond_s);
1152     if (!bond) {
1153         unixctl_command_reply(conn, 501, "no such bond");
1154         return;
1155     }
1156
1157     slave = bond_lookup_slave(bond, slave_s);
1158     if (!slave) {
1159         unixctl_command_reply(conn, 501, "no such slave");
1160         return;
1161     }
1162
1163     if (!slave->enabled) {
1164         unixctl_command_reply(conn, 501, "cannot make disabled slave active");
1165         return;
1166     }
1167
1168     if (bond->active_slave != slave) {
1169         tag_set_add(&bond->unixctl_tags, bond_get_active_slave_tag(bond));
1170         bond->active_slave = slave;
1171         bond->active_slave->tag = tag_create_random();
1172         VLOG_INFO("bond %s: active interface is now %s",
1173                   bond->name, slave->name);
1174         bond->send_learning_packets = true;
1175         unixctl_command_reply(conn, 200, "done");
1176     } else {
1177         unixctl_command_reply(conn, 200, "no change");
1178     }
1179 }
1180
1181 static void
1182 enable_slave(struct unixctl_conn *conn, const char *args_, bool enable)
1183 {
1184     char *args = (char *) args_;
1185     char *save_ptr = NULL;
1186     char *bond_s, *slave_s;
1187     struct bond *bond;
1188     struct bond_slave *slave;
1189
1190     bond_s = strtok_r(args, " ", &save_ptr);
1191     slave_s = strtok_r(NULL, " ", &save_ptr);
1192     if (!slave_s) {
1193         char *usage = xasprintf("usage: bond/%s-slave BOND SLAVE",
1194                                 enable ? "enable" : "disable");
1195         unixctl_command_reply(conn, 501, usage);
1196         free(usage);
1197         return;
1198     }
1199
1200     bond = bond_find(bond_s);
1201     if (!bond) {
1202         unixctl_command_reply(conn, 501, "no such bond");
1203         return;
1204     }
1205
1206     slave = bond_lookup_slave(bond, slave_s);
1207     if (!slave) {
1208         unixctl_command_reply(conn, 501, "no such slave");
1209         return;
1210     }
1211
1212     bond_enable_slave(slave, enable, &bond->unixctl_tags);
1213     unixctl_command_reply(conn, 501, enable ? "enabled" : "disabled");
1214 }
1215
1216 static void
1217 bond_unixctl_enable_slave(struct unixctl_conn *conn, const char *args,
1218                           void *aux OVS_UNUSED)
1219 {
1220     enable_slave(conn, args, true);
1221 }
1222
1223 static void
1224 bond_unixctl_disable_slave(struct unixctl_conn *conn, const char *args,
1225                            void *aux OVS_UNUSED)
1226 {
1227     enable_slave(conn, args, false);
1228 }
1229
1230 static void
1231 bond_unixctl_hash(struct unixctl_conn *conn, const char *args_,
1232                   void *aux OVS_UNUSED)
1233 {
1234     char *args = (char *) args_;
1235     uint8_t mac[ETH_ADDR_LEN];
1236     uint8_t hash;
1237     char *hash_cstr;
1238     unsigned int vlan;
1239     uint32_t basis;
1240     char *mac_s, *vlan_s, *basis_s;
1241     char *save_ptr = NULL;
1242
1243     mac_s  = strtok_r(args, " ", &save_ptr);
1244     vlan_s = strtok_r(NULL, " ", &save_ptr);
1245     basis_s = strtok_r(NULL, " ", &save_ptr);
1246
1247     if (vlan_s) {
1248         if (sscanf(vlan_s, "%u", &vlan) != 1) {
1249             unixctl_command_reply(conn, 501, "invalid vlan");
1250             return;
1251         }
1252     } else {
1253         vlan = OFP_VLAN_NONE;
1254     }
1255
1256     if (basis_s) {
1257         if (sscanf(basis_s, "%"PRIu32, &basis) != 1) {
1258             unixctl_command_reply(conn, 501, "invalid basis");
1259             return;
1260         }
1261     } else {
1262         basis = 0;
1263     }
1264
1265     if (sscanf(mac_s, ETH_ADDR_SCAN_FMT, ETH_ADDR_SCAN_ARGS(mac))
1266         == ETH_ADDR_SCAN_COUNT) {
1267         hash = bond_hash_src(mac, vlan, basis) & BOND_MASK;
1268
1269         hash_cstr = xasprintf("%u", hash);
1270         unixctl_command_reply(conn, 200, hash_cstr);
1271         free(hash_cstr);
1272     } else {
1273         unixctl_command_reply(conn, 501, "invalid mac");
1274     }
1275 }
1276
1277 void
1278 bond_init(void)
1279 {
1280     unixctl_command_register("bond/list", bond_unixctl_list, NULL);
1281     unixctl_command_register("bond/show", bond_unixctl_show, NULL);
1282     unixctl_command_register("bond/migrate", bond_unixctl_migrate, NULL);
1283     unixctl_command_register("bond/set-active-slave",
1284                              bond_unixctl_set_active_slave, NULL);
1285     unixctl_command_register("bond/enable-slave", bond_unixctl_enable_slave,
1286                              NULL);
1287     unixctl_command_register("bond/disable-slave", bond_unixctl_disable_slave,
1288                              NULL);
1289     unixctl_command_register("bond/hash", bond_unixctl_hash, NULL);
1290 }
1291 \f
1292 static void
1293 bond_entry_reset(struct bond *bond)
1294 {
1295     if (bond->balance != BM_AB) {
1296         size_t hash_len = (BOND_MASK + 1) * sizeof *bond->hash;
1297
1298         if (!bond->hash) {
1299             bond->hash = xmalloc(hash_len);
1300         }
1301         memset(bond->hash, 0, hash_len);
1302
1303         bond->next_rebalance = time_msec() + bond->rebalance_interval;
1304     } else {
1305         free(bond->hash);
1306         bond->hash = NULL;
1307     }
1308 }
1309
1310 static struct bond_slave *
1311 bond_slave_lookup(struct bond *bond, const void *slave_)
1312 {
1313     struct bond_slave *slave;
1314
1315     HMAP_FOR_EACH_IN_BUCKET (slave, hmap_node, hash_pointer(slave_, 0),
1316                              &bond->slaves) {
1317         if (slave->aux == slave_) {
1318             return slave;
1319         }
1320     }
1321
1322     return NULL;
1323 }
1324
1325 static bool
1326 bond_is_link_up(struct bond *bond, struct netdev *netdev)
1327 {
1328     return (bond->detect == BLSM_CARRIER
1329             ? netdev_get_carrier(netdev)
1330             : netdev_get_miimon(netdev));
1331 }
1332
1333 static void
1334 bond_enable_slave(struct bond_slave *slave, bool enable, struct tag_set *tags)
1335 {
1336     struct bond *bond = slave->bond;
1337     slave->delay_expires = LLONG_MAX;
1338     if (enable != slave->enabled) {
1339         slave->enabled = enable;
1340         if (!slave->enabled) {
1341             VLOG_WARN("interface %s: disabled", slave->name);
1342             if (tags) {
1343                 tag_set_add(tags, slave->tag);
1344             }
1345         } else {
1346             VLOG_WARN("interface %s: enabled", slave->name);
1347             slave->tag = tag_create_random();
1348         }
1349
1350         if (bond->balance == BM_STABLE) {
1351             bond->bond_revalidate = true;
1352         }
1353     }
1354 }
1355
1356 static void
1357 bond_link_status_update(struct bond_slave *slave, struct tag_set *tags)
1358 {
1359     struct bond *bond = slave->bond;
1360     bool up;
1361
1362     up = slave->up && slave->lacp_may_enable;
1363     if ((up == slave->enabled) != (slave->delay_expires == LLONG_MAX)) {
1364         static struct vlog_rate_limit rl = VLOG_RATE_LIMIT_INIT(5, 20);
1365         VLOG_INFO_RL(&rl, "interface %s: link state %s",
1366                      slave->name, up ? "up" : "down");
1367         if (up == slave->enabled) {
1368             slave->delay_expires = LLONG_MAX;
1369             VLOG_INFO_RL(&rl, "interface %s: will not be %s",
1370                          slave->name, up ? "disabled" : "enabled");
1371         } else {
1372             int delay = (bond->lacp_negotiated ? 0
1373                          : up ? bond->updelay : bond->downdelay);
1374             slave->delay_expires = time_msec() + delay;
1375             if (delay) {
1376                 VLOG_INFO_RL(&rl, "interface %s: will be %s if it stays %s "
1377                              "for %d ms",
1378                              slave->name,
1379                              up ? "enabled" : "disabled",
1380                              up ? "up" : "down",
1381                              delay);
1382             }
1383         }
1384     }
1385
1386     if (time_msec() >= slave->delay_expires) {
1387         bond_enable_slave(slave, up, tags);
1388     }
1389 }
1390
1391 static bool
1392 bond_is_tcp_hash(const struct bond *bond)
1393 {
1394     return (bond->balance == BM_TCP || bond->balance == BM_STABLE)
1395         && bond->lacp_negotiated;
1396 }
1397
1398 static unsigned int
1399 bond_hash_src(const uint8_t mac[ETH_ADDR_LEN], uint16_t vlan, uint32_t basis)
1400 {
1401     return hash_3words(hash_bytes(mac, ETH_ADDR_LEN, 0), vlan, basis);
1402 }
1403
1404 static unsigned int
1405 bond_hash_tcp(const struct flow *flow, uint16_t vlan, uint32_t basis)
1406 {
1407     struct flow hash_flow = *flow;
1408     hash_flow.vlan_tci = vlan;
1409
1410     /* The symmetric quality of this hash function is not required, but
1411      * flow_hash_symmetric_l4 already exists, and is sufficient for our
1412      * purposes, so we use it out of convenience. */
1413     return flow_hash_symmetric_l4(&hash_flow, basis);
1414 }
1415
1416 static unsigned int
1417 bond_hash(const struct bond *bond, const struct flow *flow, uint16_t vlan)
1418 {
1419     assert(bond->balance != BM_AB);
1420
1421     return (bond_is_tcp_hash(bond)
1422             ? bond_hash_tcp(flow, vlan, bond->basis)
1423             : bond_hash_src(flow->dl_src, vlan, bond->basis));
1424 }
1425
1426 static struct bond_entry *
1427 lookup_bond_entry(const struct bond *bond, const struct flow *flow,
1428                   uint16_t vlan)
1429 {
1430     return &bond->hash[bond_hash(bond, flow, vlan) & BOND_MASK];
1431 }
1432
1433 /* This function uses Highest Random Weight hashing to choose an output slave.
1434  * This approach only reassigns a minimal number of flows when slaves are
1435  * enabled or disabled.  Unfortunately, it has O(n) performance against the
1436  * number of slaves.  There exist algorithms which are O(1), but have slightly
1437  * more complex implementations and require the use of memory.  This may need
1438  * to be reimplemented if it becomes a performance bottleneck. */
1439 static struct bond_slave *
1440 choose_stb_slave(const struct bond *bond, const struct flow *flow,
1441                  uint16_t vlan)
1442 {
1443     struct bond_slave *best, *slave;
1444     uint32_t best_hash, flow_hash;
1445
1446     best = NULL;
1447     best_hash = 0;
1448     flow_hash = bond_hash(bond, flow, vlan);
1449     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
1450         if (slave->enabled) {
1451             uint32_t hash;
1452
1453             hash = hash_2words(flow_hash, slave->stb_id);
1454             if (!best || hash > best_hash) {
1455                 best = slave;
1456                 best_hash = hash;
1457             }
1458         }
1459     }
1460
1461     return best;
1462 }
1463
1464 static struct bond_slave *
1465 choose_output_slave(const struct bond *bond, const struct flow *flow,
1466                     uint16_t vlan)
1467 {
1468     struct bond_entry *e;
1469
1470     switch (bond->balance) {
1471     case BM_AB:
1472         return bond->active_slave;
1473
1474     case BM_STABLE:
1475         return choose_stb_slave(bond, flow, vlan);
1476     case BM_SLB:
1477     case BM_TCP:
1478         e = lookup_bond_entry(bond, flow, vlan);
1479         if (!e->slave || !e->slave->enabled) {
1480             e->slave = CONTAINER_OF(hmap_random_node(&bond->slaves),
1481                                     struct bond_slave, hmap_node);
1482             if (!e->slave->enabled) {
1483                 e->slave = bond->active_slave;
1484             }
1485             e->tag = tag_create_random();
1486         }
1487         return e->slave;
1488
1489     default:
1490         NOT_REACHED();
1491     }
1492 }
1493
1494 static struct bond_slave *
1495 bond_choose_slave(const struct bond *bond)
1496 {
1497     struct bond_slave *slave, *best;
1498
1499     /* Find an enabled slave. */
1500     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
1501         if (slave->enabled) {
1502             return slave;
1503         }
1504     }
1505
1506     /* All interfaces are disabled.  Find an interface that will be enabled
1507      * after its updelay expires.  */
1508     best = NULL;
1509     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
1510         if (slave->delay_expires != LLONG_MAX
1511             && slave->lacp_may_enable
1512             && (!best || slave->delay_expires < best->delay_expires)) {
1513             best = slave;
1514         }
1515     }
1516     return best;
1517 }
1518
1519 static void
1520 bond_choose_active_slave(struct bond *bond, struct tag_set *tags)
1521 {
1522     static struct vlog_rate_limit rl = VLOG_RATE_LIMIT_INIT(5, 20);
1523     struct bond_slave *old_active_slave = bond->active_slave;
1524
1525     bond->active_slave = bond_choose_slave(bond);
1526     if (bond->active_slave) {
1527         if (bond->active_slave->enabled) {
1528             VLOG_INFO_RL(&rl, "bond %s: active interface is now %s",
1529                          bond->name, bond->active_slave->name);
1530         } else {
1531             VLOG_INFO_RL(&rl, "bond %s: active interface is now %s, skipping "
1532                          "remaining %lld ms updelay (since no interface was "
1533                          "enabled)", bond->name, bond->active_slave->name,
1534                          bond->active_slave->delay_expires - time_msec());
1535             bond_enable_slave(bond->active_slave, true, tags);
1536         }
1537
1538         if (!old_active_slave) {
1539             tag_set_add(tags, bond->no_slaves_tag);
1540         }
1541
1542         bond->send_learning_packets = true;
1543     } else if (old_active_slave) {
1544         VLOG_WARN_RL(&rl, "bond %s: all interfaces disabled", bond->name);
1545     }
1546 }
1547
1548 /* Returns the tag for 'bond''s active slave, or 'bond''s no_slaves_tag if
1549  * there is no active slave. */
1550 static tag_type
1551 bond_get_active_slave_tag(const struct bond *bond)
1552 {
1553     return (bond->active_slave
1554             ? bond->active_slave->tag
1555             : bond->no_slaves_tag);
1556 }
1557
1558 /* Attempts to make the sum of the bond slaves' statistics appear on the fake
1559  * bond interface. */
1560 static void
1561 bond_update_fake_slave_stats(struct bond *bond)
1562 {
1563     struct netdev_stats bond_stats;
1564     struct bond_slave *slave;
1565     struct netdev *bond_dev;
1566
1567     memset(&bond_stats, 0, sizeof bond_stats);
1568
1569     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
1570         struct netdev_stats slave_stats;
1571
1572         if (!netdev_get_stats(slave->netdev, &slave_stats)) {
1573             /* XXX: We swap the stats here because they are swapped back when
1574              * reported by the internal device.  The reason for this is
1575              * internal devices normally represent packets going into the
1576              * system but when used as fake bond device they represent packets
1577              * leaving the system.  We really should do this in the internal
1578              * device itself because changing it here reverses the counts from
1579              * the perspective of the switch.  However, the internal device
1580              * doesn't know what type of device it represents so we have to do
1581              * it here for now. */
1582             bond_stats.tx_packets += slave_stats.rx_packets;
1583             bond_stats.tx_bytes += slave_stats.rx_bytes;
1584             bond_stats.rx_packets += slave_stats.tx_packets;
1585             bond_stats.rx_bytes += slave_stats.tx_bytes;
1586         }
1587     }
1588
1589     if (!netdev_open_default(bond->name, &bond_dev)) {
1590         netdev_set_stats(bond_dev, &bond_stats);
1591         netdev_close(bond_dev);
1592     }
1593 }