77812edf77cdea16d7b58e896ca187b9643faf69
[sliver-openvswitch.git] / lib / bond.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2008, 2009, 2010, 2011, 2012 Nicira, Inc.
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 "lacp.h"
30 #include "list.h"
31 #include "netdev.h"
32 #include "odp-util.h"
33 #include "ofpbuf.h"
34 #include "packets.h"
35 #include "poll-loop.h"
36 #include "shash.h"
37 #include "tag.h"
38 #include "timeval.h"
39 #include "unixctl.h"
40 #include "vlog.h"
41
42 VLOG_DEFINE_THIS_MODULE(bond);
43
44 /* Bit-mask for hashing a flow down to a bucket.
45  * There are (BOND_MASK + 1) buckets. */
46 #define BOND_MASK 0xff
47
48 /* A hash bucket for mapping a flow to a slave.
49  * "struct bond" has an array of (BOND_MASK + 1) of these. */
50 struct bond_entry {
51     struct bond_slave *slave;   /* Assigned slave, NULL if unassigned. */
52     uint64_t tx_bytes;          /* Count of bytes recently transmitted. */
53     tag_type tag;               /* Tag for entry<->slave association. */
54     struct list list_node;      /* In bond_slave's 'entries' list. */
55 };
56
57 /* A bond slave, that is, one of the links comprising a bond. */
58 struct bond_slave {
59     struct hmap_node hmap_node; /* In struct bond's slaves hmap. */
60     struct bond *bond;          /* The bond that contains this slave. */
61     void *aux;                  /* Client-provided handle for this slave. */
62
63     struct netdev *netdev;      /* Network device, owned by the client. */
64     unsigned int change_seq;    /* Tracks changes in 'netdev'. */
65     char *name;                 /* Name (a copy of netdev_get_name(netdev)). */
66
67     /* Link status. */
68     long long delay_expires;    /* Time after which 'enabled' may change. */
69     bool enabled;               /* May be chosen for flows? */
70     bool may_enable;            /* Client considers this slave bondable. */
71     tag_type tag;               /* Tag associated with this slave. */
72
73     /* Rebalancing info.  Used only by bond_rebalance(). */
74     struct list bal_node;       /* In bond_rebalance()'s 'bals' list. */
75     struct list entries;        /* 'struct bond_entry's assigned here. */
76     uint64_t tx_bytes;          /* Sum across 'tx_bytes' of entries. */
77
78     /* BM_STABLE specific bonding info. */
79     uint32_t stb_id;            /* ID used for 'stb_slaves' ordering. */
80 };
81
82 /* A bond, that is, a set of network devices grouped to improve performance or
83  * robustness.  */
84 struct bond {
85     struct hmap_node hmap_node; /* In 'all_bonds' hmap. */
86     char *name;                 /* Name provided by client. */
87
88     /* Slaves. */
89     struct hmap slaves;
90
91     /* Bonding info. */
92     enum bond_mode balance;     /* Balancing mode, one of BM_*. */
93     struct bond_slave *active_slave;
94     tag_type no_slaves_tag;     /* Tag for flows when all slaves disabled. */
95     int updelay, downdelay;     /* Delay before slave goes up/down, in ms. */
96     enum lacp_status lacp_status; /* Status of LACP negotiations. */
97     bool bond_revalidate;       /* True if flows need revalidation. */
98     uint32_t basis;             /* Basis for flow hash function. */
99
100     /* SLB specific bonding info. */
101     struct bond_entry *hash;     /* An array of (BOND_MASK + 1) elements. */
102     int rebalance_interval;      /* Interval between rebalances, in ms. */
103     long long int next_rebalance; /* Next rebalancing time. */
104     bool send_learning_packets;
105
106     /* BM_STABLE specific bonding info. */
107     tag_type stb_tag;               /* Tag associated with this bond. */
108
109     /* Legacy compatibility. */
110     long long int next_fake_iface_update; /* LLONG_MAX if disabled. */
111
112     /* Tag set saved for next bond_run().  This tag set is a kluge for cases
113      * where we can't otherwise provide revalidation feedback to the client.
114      * That's only unixctl commands now; I hope no other cases will arise. */
115     struct tag_set unixctl_tags;
116 };
117
118 static struct hmap all_bonds = HMAP_INITIALIZER(&all_bonds);
119
120 static void bond_entry_reset(struct bond *);
121 static struct bond_slave *bond_slave_lookup(struct bond *, const void *slave_);
122 static void bond_enable_slave(struct bond_slave *, bool enable,
123                               struct tag_set *);
124 static void bond_link_status_update(struct bond_slave *, struct tag_set *);
125 static void bond_choose_active_slave(struct bond *, struct tag_set *);
126 static unsigned int bond_hash_src(const uint8_t mac[ETH_ADDR_LEN],
127                                   uint16_t vlan, uint32_t basis);
128 static unsigned int bond_hash_tcp(const struct flow *, uint16_t vlan,
129                                   uint32_t basis);
130 static struct bond_entry *lookup_bond_entry(const struct bond *,
131                                             const struct flow *,
132                                             uint16_t vlan);
133 static tag_type bond_get_active_slave_tag(const struct bond *);
134 static struct bond_slave *choose_output_slave(const struct bond *,
135                                               const struct flow *,
136                                               uint16_t vlan, tag_type *tags);
137 static void bond_update_fake_slave_stats(struct bond *);
138
139 /* Attempts to parse 's' as the name of a bond balancing mode.  If successful,
140  * stores the mode in '*balance' and returns true.  Otherwise returns false
141  * without modifying '*balance'. */
142 bool
143 bond_mode_from_string(enum bond_mode *balance, const char *s)
144 {
145     if (!strcmp(s, bond_mode_to_string(BM_TCP))) {
146         *balance = BM_TCP;
147     } else if (!strcmp(s, bond_mode_to_string(BM_SLB))) {
148         *balance = BM_SLB;
149     } else if (!strcmp(s, bond_mode_to_string(BM_STABLE))) {
150         *balance = BM_STABLE;
151     } else if (!strcmp(s, bond_mode_to_string(BM_AB))) {
152         *balance = BM_AB;
153     } else {
154         return false;
155     }
156     return true;
157 }
158
159 /* Returns a string representing 'balance'. */
160 const char *
161 bond_mode_to_string(enum bond_mode balance) {
162     switch (balance) {
163     case BM_TCP:
164         return "balance-tcp";
165     case BM_SLB:
166         return "balance-slb";
167     case BM_STABLE:
168         return "stable";
169     case BM_AB:
170         return "active-backup";
171     }
172     NOT_REACHED();
173 }
174
175 \f
176 /* Creates and returns a new bond whose configuration is initially taken from
177  * 's'.
178  *
179  * The caller should register each slave on the new bond by calling
180  * bond_slave_register().  */
181 struct bond *
182 bond_create(const struct bond_settings *s)
183 {
184     struct bond *bond;
185
186     bond = xzalloc(sizeof *bond);
187     hmap_init(&bond->slaves);
188     bond->no_slaves_tag = tag_create_random();
189     bond->stb_tag = tag_create_random();
190     bond->next_fake_iface_update = LLONG_MAX;
191
192     bond_reconfigure(bond, s);
193
194     tag_set_init(&bond->unixctl_tags);
195
196     return bond;
197 }
198
199 /* Frees 'bond'. */
200 void
201 bond_destroy(struct bond *bond)
202 {
203     struct bond_slave *slave, *next_slave;
204
205     if (!bond) {
206         return;
207     }
208
209     hmap_remove(&all_bonds, &bond->hmap_node);
210
211     HMAP_FOR_EACH_SAFE (slave, next_slave, hmap_node, &bond->slaves) {
212         hmap_remove(&bond->slaves, &slave->hmap_node);
213         /* Client owns 'slave->netdev'. */
214         free(slave->name);
215         free(slave);
216     }
217     hmap_destroy(&bond->slaves);
218
219     free(bond->hash);
220     free(bond->name);
221     free(bond);
222 }
223
224 /* Updates 'bond''s overall configuration to 's'.
225  *
226  * The caller should register each slave on 'bond' by calling
227  * bond_slave_register().  This is optional if none of the slaves'
228  * configuration has changed.  In any case it can't hurt.
229  *
230  * Returns true if the configuration has changed in such a way that requires
231  * flow revalidation.
232  * */
233 bool
234 bond_reconfigure(struct bond *bond, const struct bond_settings *s)
235 {
236     bool revalidate = false;
237
238     if (!bond->name || strcmp(bond->name, s->name)) {
239         if (bond->name) {
240             hmap_remove(&all_bonds, &bond->hmap_node);
241             free(bond->name);
242         }
243         bond->name = xstrdup(s->name);
244         hmap_insert(&all_bonds, &bond->hmap_node, hash_string(bond->name, 0));
245     }
246
247     bond->updelay = s->up_delay;
248     bond->downdelay = s->down_delay;
249
250     if (bond->rebalance_interval != s->rebalance_interval) {
251         bond->rebalance_interval = s->rebalance_interval;
252         revalidate = true;
253     }
254
255     if (bond->balance != s->balance) {
256         bond->balance = s->balance;
257         revalidate = true;
258     }
259
260     if (bond->basis != s->basis) {
261         bond->basis = s->basis;
262         revalidate = true;
263     }
264
265     if (s->fake_iface) {
266         if (bond->next_fake_iface_update == LLONG_MAX) {
267             bond->next_fake_iface_update = time_msec();
268         }
269     } else {
270         bond->next_fake_iface_update = LLONG_MAX;
271     }
272
273     if (bond->bond_revalidate) {
274         revalidate = true;
275         bond->bond_revalidate = false;
276     }
277
278     if (bond->balance == BM_AB || !bond->hash || revalidate) {
279         bond_entry_reset(bond);
280     }
281
282     return revalidate;
283 }
284
285 static void
286 bond_slave_set_netdev__(struct bond_slave *slave, struct netdev *netdev)
287 {
288     if (slave->netdev != netdev) {
289         slave->netdev = netdev;
290         slave->change_seq = 0;
291     }
292 }
293
294 /* Registers 'slave_' as a slave of 'bond'.  The 'slave_' pointer is an
295  * arbitrary client-provided pointer that uniquely identifies a slave within a
296  * bond.  If 'slave_' already exists within 'bond' then this function
297  * reconfigures the existing slave.
298  *
299  * 'stb_id' is used in BM_STABLE bonds to guarantee consistent slave choices
300  * across restarts and distributed vswitch instances.  It should be unique per
301  * slave, and preferably consistent across restarts and reconfigurations.
302  *
303  * 'netdev' must be the network device that 'slave_' represents.  It is owned
304  * by the client, so the client must not close it before either unregistering
305  * 'slave_' or destroying 'bond'.
306  */
307 void
308 bond_slave_register(struct bond *bond, void *slave_, uint32_t stb_id,
309                     struct netdev *netdev)
310 {
311     struct bond_slave *slave = bond_slave_lookup(bond, slave_);
312
313     if (!slave) {
314         slave = xzalloc(sizeof *slave);
315
316         hmap_insert(&bond->slaves, &slave->hmap_node, hash_pointer(slave_, 0));
317         slave->bond = bond;
318         slave->aux = slave_;
319         slave->delay_expires = LLONG_MAX;
320         slave->name = xstrdup(netdev_get_name(netdev));
321         bond->bond_revalidate = true;
322
323         slave->enabled = false;
324         bond_enable_slave(slave, netdev_get_carrier(netdev), NULL);
325     }
326
327     if (slave->stb_id != stb_id) {
328         slave->stb_id = stb_id;
329         bond->bond_revalidate = true;
330     }
331
332     bond_slave_set_netdev__(slave, netdev);
333
334     free(slave->name);
335     slave->name = xstrdup(netdev_get_name(netdev));
336 }
337
338 /* Updates the network device to be used with 'slave_' to 'netdev'.
339  *
340  * This is useful if the caller closes and re-opens the network device
341  * registered with bond_slave_register() but doesn't need to change anything
342  * else. */
343 void
344 bond_slave_set_netdev(struct bond *bond, void *slave_, struct netdev *netdev)
345 {
346     struct bond_slave *slave = bond_slave_lookup(bond, slave_);
347     if (slave) {
348         bond_slave_set_netdev__(slave, netdev);
349     }
350 }
351
352 /* Unregisters 'slave_' from 'bond'.  If 'bond' does not contain such a slave
353  * then this function has no effect.
354  *
355  * Unregistering a slave invalidates all flows. */
356 void
357 bond_slave_unregister(struct bond *bond, const void *slave_)
358 {
359     struct bond_slave *slave = bond_slave_lookup(bond, slave_);
360     bool del_active;
361
362     if (!slave) {
363         return;
364     }
365
366     bond_enable_slave(slave, false, NULL);
367
368     del_active = bond->active_slave == slave;
369     if (bond->hash) {
370         struct bond_entry *e;
371         for (e = bond->hash; e <= &bond->hash[BOND_MASK]; e++) {
372             if (e->slave == slave) {
373                 e->slave = NULL;
374             }
375         }
376     }
377
378     free(slave->name);
379
380     hmap_remove(&bond->slaves, &slave->hmap_node);
381     /* Client owns 'slave->netdev'. */
382     free(slave);
383
384     if (del_active) {
385         struct tag_set tags;
386
387         tag_set_init(&tags);
388         bond_choose_active_slave(bond, &tags);
389         bond->send_learning_packets = true;
390     }
391 }
392
393 /* Should be called on each slave in 'bond' before bond_run() to indicate
394  * whether or not 'slave_' may be enabled. This function is intended to allow
395  * other protocols to have some impact on bonding decisions.  For example LACP
396  * or high level link monitoring protocols may decide that a given slave should
397  * not be able to send traffic. */
398 void
399 bond_slave_set_may_enable(struct bond *bond, void *slave_, bool may_enable)
400 {
401     bond_slave_lookup(bond, slave_)->may_enable = may_enable;
402 }
403
404 /* Performs periodic maintenance on 'bond'.  The caller must provide 'tags' to
405  * allow tagged flows to be invalidated.
406  *
407  * The caller should check bond_should_send_learning_packets() afterward. */
408 void
409 bond_run(struct bond *bond, struct tag_set *tags, enum lacp_status lacp_status)
410 {
411     struct bond_slave *slave;
412
413     if (bond->lacp_status != lacp_status) {
414         bond->lacp_status = lacp_status;
415         bond->bond_revalidate = true;
416     }
417
418     /* Enable slaves based on link status and LACP feedback. */
419     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
420         bond_link_status_update(slave, tags);
421         slave->change_seq = netdev_change_seq(slave->netdev);
422     }
423     if (!bond->active_slave || !bond->active_slave->enabled) {
424         bond_choose_active_slave(bond, tags);
425     }
426
427     /* Update fake bond interface stats. */
428     if (time_msec() >= bond->next_fake_iface_update) {
429         bond_update_fake_slave_stats(bond);
430         bond->next_fake_iface_update = time_msec() + 1000;
431     }
432
433     if (bond->bond_revalidate) {
434         bond->bond_revalidate = false;
435
436         bond_entry_reset(bond);
437         if (bond->balance != BM_STABLE) {
438             struct bond_slave *slave;
439
440             HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
441                 tag_set_add(tags, slave->tag);
442             }
443         } else {
444             tag_set_add(tags, bond->stb_tag);
445         }
446         tag_set_add(tags, bond->no_slaves_tag);
447     }
448
449     /* Invalidate any tags required by  */
450     tag_set_union(tags, &bond->unixctl_tags);
451     tag_set_init(&bond->unixctl_tags);
452 }
453
454 /* Causes poll_block() to wake up when 'bond' needs something to be done. */
455 void
456 bond_wait(struct bond *bond)
457 {
458     struct bond_slave *slave;
459
460     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
461         if (slave->delay_expires != LLONG_MAX) {
462             poll_timer_wait_until(slave->delay_expires);
463         }
464
465         if (slave->change_seq != netdev_change_seq(slave->netdev)) {
466             poll_immediate_wake();
467         }
468     }
469
470     if (bond->next_fake_iface_update != LLONG_MAX) {
471         poll_timer_wait_until(bond->next_fake_iface_update);
472     }
473
474     /* Ensure that any saved tags get revalidated right away. */
475     if (!tag_set_is_empty(&bond->unixctl_tags)) {
476         poll_immediate_wake();
477     }
478
479     /* We don't wait for bond->next_rebalance because rebalancing can only run
480      * at a flow account checkpoint.  ofproto does checkpointing on its own
481      * schedule and bond_rebalance() gets called afterward, so we'd just be
482      * waking up for no purpose. */
483 }
484 \f
485 /* MAC learning table interaction. */
486
487 static bool
488 may_send_learning_packets(const struct bond *bond)
489 {
490     return bond->lacp_status == LACP_DISABLED
491         && bond->balance != BM_STABLE
492         && bond->active_slave;
493 }
494
495 /* Returns true if 'bond' needs the client to send out packets to assist with
496  * MAC learning on 'bond'.  If this function returns true, then the client
497  * should iterate through its MAC learning table for the bridge on which 'bond'
498  * is located.  For each MAC that has been learned on a port other than 'bond',
499  * it should call bond_compose_learning_packet().
500  *
501  * This function will only return true if 'bond' is in SLB or active-backup
502  * mode and LACP is not negotiated.  Otherwise sending learning packets isn't
503  * necessary.
504  *
505  * Calling this function resets the state that it checks. */
506 bool
507 bond_should_send_learning_packets(struct bond *bond)
508 {
509     bool send = bond->send_learning_packets && may_send_learning_packets(bond);
510     bond->send_learning_packets = false;
511     return send;
512 }
513
514 /* Sends a gratuitous learning packet on 'bond' from 'eth_src' on 'vlan'.
515  *
516  * See bond_should_send_learning_packets() for description of usage. The
517  * caller should send the composed packet on the port associated with
518  * port_aux and takes ownership of the returned ofpbuf. */
519 struct ofpbuf *
520 bond_compose_learning_packet(struct bond *bond,
521                              const uint8_t eth_src[ETH_ADDR_LEN],
522                              uint16_t vlan, void **port_aux)
523 {
524     struct bond_slave *slave;
525     struct ofpbuf *packet;
526     tag_type tags = 0;
527     struct flow flow;
528
529     assert(may_send_learning_packets(bond));
530
531     memset(&flow, 0, sizeof flow);
532     memcpy(flow.dl_src, eth_src, ETH_ADDR_LEN);
533     slave = choose_output_slave(bond, &flow, vlan, &tags);
534
535     packet = ofpbuf_new(0);
536     compose_rarp(packet, eth_src);
537     if (vlan) {
538         eth_push_vlan(packet, htons(vlan));
539     }
540
541     *port_aux = slave->aux;
542     return packet;
543 }
544 \f
545 /* Checks whether a packet that arrived on 'slave_' within 'bond', with an
546  * Ethernet destination address of 'eth_dst', should be admitted.
547  *
548  * The return value is one of the following:
549  *
550  *    - BV_ACCEPT: Admit the packet.
551  *
552  *    - BV_DROP: Drop the packet.
553  *
554  *    - BV_DROP_IF_MOVED: Consult the MAC learning table for the packet's
555  *      Ethernet source address and VLAN.  If there is none, or if the packet
556  *      is on the learned port, then admit the packet.  If a different port has
557  *      been learned, however, drop the packet (and do not use it for MAC
558  *      learning).
559  */
560 enum bond_verdict
561 bond_check_admissibility(struct bond *bond, const void *slave_,
562                          const uint8_t eth_dst[ETH_ADDR_LEN], tag_type *tags)
563 {
564     struct bond_slave *slave = bond_slave_lookup(bond, slave_);
565
566     /* LACP bonds have very loose admissibility restrictions because we can
567      * assume the remote switch is aware of the bond and will "do the right
568      * thing".  However, as a precaution we drop packets on disabled slaves
569      * because no correctly implemented partner switch should be sending
570      * packets to them.
571      *
572      * If LACP is configured, but LACP negotiations have been unsuccessful, we
573      * drop all incoming traffic. */
574     switch (bond->lacp_status) {
575     case LACP_NEGOTIATED: return slave->enabled ? BV_ACCEPT : BV_DROP;
576     case LACP_CONFIGURED: return BV_DROP;
577     case LACP_DISABLED: break;
578     }
579
580     /* Drop all multicast packets on inactive slaves. */
581     if (eth_addr_is_multicast(eth_dst)) {
582         *tags |= bond_get_active_slave_tag(bond);
583         if (bond->active_slave != bond_slave_lookup(bond, slave_)) {
584             return BV_DROP;
585         }
586     }
587
588     switch (bond->balance) {
589     case BM_AB:
590         /* Drop all packets which arrive on backup slaves.  This is similar to
591          * how Linux bonding handles active-backup bonds. */
592         *tags |= bond_get_active_slave_tag(bond);
593         if (bond->active_slave != slave) {
594             static struct vlog_rate_limit rl = VLOG_RATE_LIMIT_INIT(1, 5);
595
596             VLOG_DBG_RL(&rl, "active-backup bond received packet on backup"
597                         " slave (%s) destined for " ETH_ADDR_FMT,
598                         slave->name, ETH_ADDR_ARGS(eth_dst));
599             return BV_DROP;
600         }
601         return BV_ACCEPT;
602
603     case BM_TCP:
604         /* TCP balanced bonds require successful LACP negotiated. Based on the
605          * above check, LACP is off on this bond.  Therfore, we drop all
606          * incoming traffic. */
607         return BV_DROP;
608
609     case BM_SLB:
610         /* Drop all packets for which we have learned a different input port,
611          * because we probably sent the packet on one slave and got it back on
612          * the other.  Gratuitous ARP packets are an exception to this rule:
613          * the host has moved to another switch.  The exception to the
614          * exception is if we locked the learning table to avoid reflections on
615          * bond slaves. */
616         return BV_DROP_IF_MOVED;
617
618     case BM_STABLE:
619         return BV_ACCEPT;
620     }
621
622     NOT_REACHED();
623 }
624
625 /* Returns the slave (registered on 'bond' by bond_slave_register()) to which
626  * a packet with the given 'flow' and 'vlan' should be forwarded.  Returns
627  * NULL if the packet should be dropped because no slaves are enabled.
628  *
629  * 'vlan' is not necessarily the same as 'flow->vlan_tci'.  First, 'vlan'
630  * should be a VID only (i.e. excluding the PCP bits).  Second,
631  * 'flow->vlan_tci' is the VLAN TCI that appeared on the packet (so it will be
632  * nonzero only for trunk ports), whereas 'vlan' is the logical VLAN that the
633  * packet belongs to (so for an access port it will be the access port's VLAN).
634  *
635  * Adds a tag to '*tags' that associates the flow with the returned slave.
636  */
637 void *
638 bond_choose_output_slave(struct bond *bond, const struct flow *flow,
639                          uint16_t vlan, tag_type *tags)
640 {
641     struct bond_slave *slave = choose_output_slave(bond, flow, vlan, tags);
642     if (slave) {
643         *tags |= bond->balance == BM_STABLE ? bond->stb_tag : slave->tag;
644         return slave->aux;
645     } else {
646         *tags |= bond->no_slaves_tag;
647         return NULL;
648     }
649 }
650 \f
651 /* Rebalancing. */
652
653 static bool
654 bond_is_balanced(const struct bond *bond)
655 {
656     return bond->rebalance_interval
657         && (bond->balance == BM_SLB || bond->balance == BM_TCP);
658 }
659
660 /* Notifies 'bond' that 'n_bytes' bytes were sent in 'flow' within 'vlan'. */
661 void
662 bond_account(struct bond *bond, const struct flow *flow, uint16_t vlan,
663              uint64_t n_bytes)
664 {
665     if (bond_is_balanced(bond)) {
666         lookup_bond_entry(bond, flow, vlan)->tx_bytes += n_bytes;
667     }
668 }
669
670 static struct bond_slave *
671 bond_slave_from_bal_node(struct list *bal)
672 {
673     return CONTAINER_OF(bal, struct bond_slave, bal_node);
674 }
675
676 static void
677 log_bals(struct bond *bond, const struct list *bals)
678 {
679     if (VLOG_IS_DBG_ENABLED()) {
680         struct ds ds = DS_EMPTY_INITIALIZER;
681         const struct bond_slave *slave;
682
683         LIST_FOR_EACH (slave, bal_node, bals) {
684             if (ds.length) {
685                 ds_put_char(&ds, ',');
686             }
687             ds_put_format(&ds, " %s %"PRIu64"kB",
688                           slave->name, slave->tx_bytes / 1024);
689
690             if (!slave->enabled) {
691                 ds_put_cstr(&ds, " (disabled)");
692             }
693             if (!list_is_empty(&slave->entries)) {
694                 struct bond_entry *e;
695
696                 ds_put_cstr(&ds, " (");
697                 LIST_FOR_EACH (e, list_node, &slave->entries) {
698                     if (&e->list_node != list_front(&slave->entries)) {
699                         ds_put_cstr(&ds, " + ");
700                     }
701                     ds_put_format(&ds, "h%td: %"PRIu64"kB",
702                                   e - bond->hash, e->tx_bytes / 1024);
703                 }
704                 ds_put_cstr(&ds, ")");
705             }
706         }
707         VLOG_DBG("bond %s:%s", bond->name, ds_cstr(&ds));
708         ds_destroy(&ds);
709     }
710 }
711
712 /* Shifts 'hash' from its current slave to 'to'. */
713 static void
714 bond_shift_load(struct bond_entry *hash, struct bond_slave *to,
715                 struct tag_set *set)
716 {
717     struct bond_slave *from = hash->slave;
718     struct bond *bond = from->bond;
719     uint64_t delta = hash->tx_bytes;
720
721     VLOG_INFO("bond %s: shift %"PRIu64"kB of load (with hash %td) "
722               "from %s to %s (now carrying %"PRIu64"kB and "
723               "%"PRIu64"kB load, respectively)",
724               bond->name, delta / 1024, hash - bond->hash,
725               from->name, to->name,
726               (from->tx_bytes - delta) / 1024,
727               (to->tx_bytes + delta) / 1024);
728
729     /* Shift load away from 'from' to 'to'. */
730     from->tx_bytes -= delta;
731     to->tx_bytes += delta;
732
733     /* Arrange for flows to be revalidated. */
734     tag_set_add(set, hash->tag);
735     hash->slave = to;
736     hash->tag = tag_create_random();
737 }
738
739 /* Pick and returns a bond_entry to migrate to 'to' (the least-loaded slave),
740  * given that doing so must decrease the ratio of the load on the two slaves by
741  * at least 0.1.  Returns NULL if there is no appropriate entry.
742  *
743  * The list of entries isn't sorted.  I don't know of a reason to prefer to
744  * shift away small hashes or large hashes. */
745 static struct bond_entry *
746 choose_entry_to_migrate(const struct bond_slave *from, uint64_t to_tx_bytes)
747 {
748     struct bond_entry *e;
749
750     if (list_is_short(&from->entries)) {
751         /* 'from' carries no more than one MAC hash, so shifting load away from
752          * it would be pointless. */
753         return NULL;
754     }
755
756     LIST_FOR_EACH (e, list_node, &from->entries) {
757         double old_ratio, new_ratio;
758         uint64_t delta;
759
760         if (to_tx_bytes == 0) {
761             /* Nothing on the new slave, move it. */
762             return e;
763         }
764
765         delta = e->tx_bytes;
766         old_ratio = (double)from->tx_bytes / to_tx_bytes;
767         new_ratio = (double)(from->tx_bytes - delta) / (to_tx_bytes + delta);
768         if (old_ratio - new_ratio > 0.1) {
769             /* Would decrease the ratio, move it. */
770             return e;
771         }
772     }
773
774     return NULL;
775 }
776
777 /* Inserts 'slave' into 'bals' so that descending order of 'tx_bytes' is
778  * maintained. */
779 static void
780 insert_bal(struct list *bals, struct bond_slave *slave)
781 {
782     struct bond_slave *pos;
783
784     LIST_FOR_EACH (pos, bal_node, bals) {
785         if (slave->tx_bytes > pos->tx_bytes) {
786             break;
787         }
788     }
789     list_insert(&pos->bal_node, &slave->bal_node);
790 }
791
792 /* Removes 'slave' from its current list and then inserts it into 'bals' so
793  * that descending order of 'tx_bytes' is maintained. */
794 static void
795 reinsert_bal(struct list *bals, struct bond_slave *slave)
796 {
797     list_remove(&slave->bal_node);
798     insert_bal(bals, slave);
799 }
800
801 /* If 'bond' needs rebalancing, does so.
802  *
803  * The caller should have called bond_account() for each active flow, to ensure
804  * that flow data is consistently accounted at this point. */
805 void
806 bond_rebalance(struct bond *bond, struct tag_set *tags)
807 {
808     struct bond_slave *slave;
809     struct bond_entry *e;
810     struct list bals;
811
812     if (!bond_is_balanced(bond) || time_msec() < bond->next_rebalance) {
813         return;
814     }
815     bond->next_rebalance = time_msec() + bond->rebalance_interval;
816
817     /* Add each bond_entry to its slave's 'entries' list.
818      * Compute each slave's tx_bytes as the sum of its entries' tx_bytes. */
819     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
820         slave->tx_bytes = 0;
821         list_init(&slave->entries);
822     }
823     for (e = &bond->hash[0]; e <= &bond->hash[BOND_MASK]; e++) {
824         if (e->slave && e->tx_bytes) {
825             e->slave->tx_bytes += e->tx_bytes;
826             list_push_back(&e->slave->entries, &e->list_node);
827         }
828     }
829
830     /* Add enabled slaves to 'bals' in descending order of tx_bytes.
831      *
832      * XXX This is O(n**2) in the number of slaves but it could be O(n lg n)
833      * with a proper list sort algorithm. */
834     list_init(&bals);
835     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
836         if (slave->enabled) {
837             insert_bal(&bals, slave);
838         }
839     }
840     log_bals(bond, &bals);
841
842     /* Shift load from the most-loaded slaves to the least-loaded slaves. */
843     while (!list_is_short(&bals)) {
844         struct bond_slave *from = bond_slave_from_bal_node(list_front(&bals));
845         struct bond_slave *to = bond_slave_from_bal_node(list_back(&bals));
846         uint64_t overload;
847
848         overload = from->tx_bytes - to->tx_bytes;
849         if (overload < to->tx_bytes >> 5 || overload < 100000) {
850             /* The extra load on 'from' (and all less-loaded slaves), compared
851              * to that of 'to' (the least-loaded slave), is less than ~3%, or
852              * it is less than ~1Mbps.  No point in rebalancing. */
853             break;
854         }
855
856         /* 'from' is carrying significantly more load than 'to', and that load
857          * is split across at least two different hashes. */
858         e = choose_entry_to_migrate(from, to->tx_bytes);
859         if (e) {
860             bond_shift_load(e, to, tags);
861
862             /* Delete element from from->entries.
863              *
864              * We don't add the element to to->hashes.  That would only allow
865              * 'e' to be migrated to another slave in this rebalancing run, and
866              * there is no point in doing that. */
867             list_remove(&e->list_node);
868
869             /* Re-sort 'bals'. */
870             reinsert_bal(&bals, from);
871             reinsert_bal(&bals, to);
872         } else {
873             /* Can't usefully migrate anything away from 'from'.
874              * Don't reconsider it. */
875             list_remove(&from->bal_node);
876         }
877     }
878
879     /* Implement exponentially weighted moving average.  A weight of 1/2 causes
880      * historical data to decay to <1% in 7 rebalancing runs.  1,000,000 bytes
881      * take 20 rebalancing runs to decay to 0 and get deleted entirely. */
882     for (e = &bond->hash[0]; e <= &bond->hash[BOND_MASK]; e++) {
883         e->tx_bytes /= 2;
884         if (!e->tx_bytes) {
885             e->slave = NULL;
886         }
887     }
888 }
889 \f
890 /* Bonding unixctl user interface functions. */
891
892 static struct bond *
893 bond_find(const char *name)
894 {
895     struct bond *bond;
896
897     HMAP_FOR_EACH_WITH_HASH (bond, hmap_node, hash_string(name, 0),
898                              &all_bonds) {
899         if (!strcmp(bond->name, name)) {
900             return bond;
901         }
902     }
903     return NULL;
904 }
905
906 static struct bond_slave *
907 bond_lookup_slave(struct bond *bond, const char *slave_name)
908 {
909     struct bond_slave *slave;
910
911     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
912         if (!strcmp(slave->name, slave_name)) {
913             return slave;
914         }
915     }
916     return NULL;
917 }
918
919 static void
920 bond_unixctl_list(struct unixctl_conn *conn,
921                   int argc OVS_UNUSED, const char *argv[] OVS_UNUSED,
922                   void *aux OVS_UNUSED)
923 {
924     struct ds ds = DS_EMPTY_INITIALIZER;
925     const struct bond *bond;
926
927     ds_put_cstr(&ds, "bond\ttype\tslaves\n");
928
929     HMAP_FOR_EACH (bond, hmap_node, &all_bonds) {
930         const struct bond_slave *slave;
931         size_t i;
932
933         ds_put_format(&ds, "%s\t%s\t",
934                       bond->name, bond_mode_to_string(bond->balance));
935
936         i = 0;
937         HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
938             if (i++ > 0) {
939                 ds_put_cstr(&ds, ", ");
940             }
941             ds_put_cstr(&ds, slave->name);
942         }
943         ds_put_char(&ds, '\n');
944     }
945     unixctl_command_reply(conn, ds_cstr(&ds));
946     ds_destroy(&ds);
947 }
948
949 static void
950 bond_print_details(struct ds *ds, const struct bond *bond)
951 {
952     struct shash slave_shash = SHASH_INITIALIZER(&slave_shash);
953     const struct shash_node **sorted_slaves = NULL;
954     const struct bond_slave *slave;
955     int i;
956
957     ds_put_format(ds, "---- %s ----\n", bond->name);
958     ds_put_format(ds, "bond_mode: %s\n",
959                   bond_mode_to_string(bond->balance));
960
961     ds_put_format(ds, "bond-hash-basis: %"PRIu32"\n", bond->basis);
962
963     ds_put_format(ds, "updelay: %d ms\n", bond->updelay);
964     ds_put_format(ds, "downdelay: %d ms\n", bond->downdelay);
965
966     if (bond_is_balanced(bond)) {
967         ds_put_format(ds, "next rebalance: %lld ms\n",
968                       bond->next_rebalance - time_msec());
969     }
970
971     ds_put_cstr(ds, "lacp_status: ");
972     switch (bond->lacp_status) {
973     case LACP_NEGOTIATED:
974         ds_put_cstr(ds, "negotiated\n");
975         break;
976     case LACP_CONFIGURED:
977         ds_put_cstr(ds, "configured\n");
978         break;
979     case LACP_DISABLED:
980         ds_put_cstr(ds, "off\n");
981         break;
982     default:
983         ds_put_cstr(ds, "<unknown>\n");
984         break;
985     }
986
987     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
988         shash_add(&slave_shash, slave->name, slave);
989     }
990     sorted_slaves = shash_sort(&slave_shash);
991
992     for (i = 0; i < shash_count(&slave_shash); i++) {
993         struct bond_entry *be;
994
995         slave = sorted_slaves[i]->data;
996
997         /* Basic info. */
998         ds_put_format(ds, "\nslave %s: %s\n",
999                       slave->name, slave->enabled ? "enabled" : "disabled");
1000         if (slave == bond->active_slave) {
1001             ds_put_cstr(ds, "\tactive slave\n");
1002         }
1003         if (slave->delay_expires != LLONG_MAX) {
1004             ds_put_format(ds, "\t%s expires in %lld ms\n",
1005                           slave->enabled ? "downdelay" : "updelay",
1006                           slave->delay_expires - time_msec());
1007         }
1008
1009         ds_put_format(ds, "\tmay_enable: %s\n",
1010                       slave->may_enable ? "true" : "false");
1011
1012         if (!bond_is_balanced(bond)) {
1013             continue;
1014         }
1015
1016         /* Hashes. */
1017         for (be = bond->hash; be <= &bond->hash[BOND_MASK]; be++) {
1018             int hash = be - bond->hash;
1019
1020             if (be->slave != slave) {
1021                 continue;
1022             }
1023
1024             ds_put_format(ds, "\thash %d: %"PRIu64" kB load\n",
1025                           hash, be->tx_bytes / 1024);
1026
1027             /* XXX How can we list the MACs assigned to hashes of SLB bonds? */
1028         }
1029     }
1030     shash_destroy(&slave_shash);
1031     free(sorted_slaves);
1032     ds_put_cstr(ds, "\n");
1033 }
1034
1035 static void
1036 bond_unixctl_show(struct unixctl_conn *conn,
1037                   int argc, const char *argv[],
1038                   void *aux OVS_UNUSED)
1039 {
1040     struct ds ds = DS_EMPTY_INITIALIZER;
1041
1042     if (argc > 1) {
1043         const struct bond *bond = bond_find(argv[1]);
1044
1045         if (!bond) {
1046             unixctl_command_reply_error(conn, "no such bond");
1047             return;
1048         }
1049         bond_print_details(&ds, bond);
1050     } else {
1051         const struct bond *bond;
1052
1053         HMAP_FOR_EACH (bond, hmap_node, &all_bonds) {
1054             bond_print_details(&ds, bond);
1055         }
1056     }
1057
1058     unixctl_command_reply(conn, ds_cstr(&ds));
1059     ds_destroy(&ds);
1060 }
1061
1062 static void
1063 bond_unixctl_migrate(struct unixctl_conn *conn,
1064                      int argc OVS_UNUSED, const char *argv[],
1065                      void *aux OVS_UNUSED)
1066 {
1067     const char *bond_s = argv[1];
1068     const char *hash_s = argv[2];
1069     const char *slave_s = argv[3];
1070     struct bond *bond;
1071     struct bond_slave *slave;
1072     struct bond_entry *entry;
1073     int hash;
1074
1075     bond = bond_find(bond_s);
1076     if (!bond) {
1077         unixctl_command_reply_error(conn, "no such bond");
1078         return;
1079     }
1080
1081     if (bond->balance != BM_SLB) {
1082         unixctl_command_reply_error(conn, "not an SLB bond");
1083         return;
1084     }
1085
1086     if (strspn(hash_s, "0123456789") == strlen(hash_s)) {
1087         hash = atoi(hash_s) & BOND_MASK;
1088     } else {
1089         unixctl_command_reply_error(conn, "bad hash");
1090         return;
1091     }
1092
1093     slave = bond_lookup_slave(bond, slave_s);
1094     if (!slave) {
1095         unixctl_command_reply_error(conn, "no such slave");
1096         return;
1097     }
1098
1099     if (!slave->enabled) {
1100         unixctl_command_reply_error(conn, "cannot migrate to disabled slave");
1101         return;
1102     }
1103
1104     entry = &bond->hash[hash];
1105     tag_set_add(&bond->unixctl_tags, entry->tag);
1106     entry->slave = slave;
1107     entry->tag = tag_create_random();
1108     unixctl_command_reply(conn, "migrated");
1109 }
1110
1111 static void
1112 bond_unixctl_set_active_slave(struct unixctl_conn *conn,
1113                               int argc OVS_UNUSED, const char *argv[],
1114                               void *aux OVS_UNUSED)
1115 {
1116     const char *bond_s = argv[1];
1117     const char *slave_s = argv[2];
1118     struct bond *bond;
1119     struct bond_slave *slave;
1120
1121     bond = bond_find(bond_s);
1122     if (!bond) {
1123         unixctl_command_reply_error(conn, "no such bond");
1124         return;
1125     }
1126
1127     slave = bond_lookup_slave(bond, slave_s);
1128     if (!slave) {
1129         unixctl_command_reply_error(conn, "no such slave");
1130         return;
1131     }
1132
1133     if (!slave->enabled) {
1134         unixctl_command_reply_error(conn, "cannot make disabled slave active");
1135         return;
1136     }
1137
1138     if (bond->active_slave != slave) {
1139         tag_set_add(&bond->unixctl_tags, bond_get_active_slave_tag(bond));
1140         bond->active_slave = slave;
1141         bond->active_slave->tag = tag_create_random();
1142         VLOG_INFO("bond %s: active interface is now %s",
1143                   bond->name, slave->name);
1144         bond->send_learning_packets = true;
1145         unixctl_command_reply(conn, "done");
1146     } else {
1147         unixctl_command_reply(conn, "no change");
1148     }
1149 }
1150
1151 static void
1152 enable_slave(struct unixctl_conn *conn, const char *argv[], bool enable)
1153 {
1154     const char *bond_s = argv[1];
1155     const char *slave_s = argv[2];
1156     struct bond *bond;
1157     struct bond_slave *slave;
1158
1159     bond = bond_find(bond_s);
1160     if (!bond) {
1161         unixctl_command_reply_error(conn, "no such bond");
1162         return;
1163     }
1164
1165     slave = bond_lookup_slave(bond, slave_s);
1166     if (!slave) {
1167         unixctl_command_reply_error(conn, "no such slave");
1168         return;
1169     }
1170
1171     bond_enable_slave(slave, enable, &bond->unixctl_tags);
1172     unixctl_command_reply(conn, enable ? "enabled" : "disabled");
1173 }
1174
1175 static void
1176 bond_unixctl_enable_slave(struct unixctl_conn *conn,
1177                           int argc OVS_UNUSED, const char *argv[],
1178                           void *aux OVS_UNUSED)
1179 {
1180     enable_slave(conn, argv, true);
1181 }
1182
1183 static void
1184 bond_unixctl_disable_slave(struct unixctl_conn *conn,
1185                            int argc OVS_UNUSED, const char *argv[],
1186                            void *aux OVS_UNUSED)
1187 {
1188     enable_slave(conn, argv, false);
1189 }
1190
1191 static void
1192 bond_unixctl_hash(struct unixctl_conn *conn, int argc, const char *argv[],
1193                   void *aux OVS_UNUSED)
1194 {
1195     const char *mac_s = argv[1];
1196     const char *vlan_s = argc > 2 ? argv[2] : NULL;
1197     const char *basis_s = argc > 3 ? argv[3] : NULL;
1198     uint8_t mac[ETH_ADDR_LEN];
1199     uint8_t hash;
1200     char *hash_cstr;
1201     unsigned int vlan;
1202     uint32_t basis;
1203
1204     if (vlan_s) {
1205         if (sscanf(vlan_s, "%u", &vlan) != 1) {
1206             unixctl_command_reply_error(conn, "invalid vlan");
1207             return;
1208         }
1209     } else {
1210         vlan = 0;
1211     }
1212
1213     if (basis_s) {
1214         if (sscanf(basis_s, "%"PRIu32, &basis) != 1) {
1215             unixctl_command_reply_error(conn, "invalid basis");
1216             return;
1217         }
1218     } else {
1219         basis = 0;
1220     }
1221
1222     if (sscanf(mac_s, ETH_ADDR_SCAN_FMT, ETH_ADDR_SCAN_ARGS(mac))
1223         == ETH_ADDR_SCAN_COUNT) {
1224         hash = bond_hash_src(mac, vlan, basis) & BOND_MASK;
1225
1226         hash_cstr = xasprintf("%u", hash);
1227         unixctl_command_reply(conn, hash_cstr);
1228         free(hash_cstr);
1229     } else {
1230         unixctl_command_reply_error(conn, "invalid mac");
1231     }
1232 }
1233
1234 void
1235 bond_init(void)
1236 {
1237     unixctl_command_register("bond/list", "", 0, 0, bond_unixctl_list, NULL);
1238     unixctl_command_register("bond/show", "[port]", 0, 1, bond_unixctl_show,
1239                              NULL);
1240     unixctl_command_register("bond/migrate", "port hash slave", 3, 3,
1241                              bond_unixctl_migrate, NULL);
1242     unixctl_command_register("bond/set-active-slave", "port slave", 2, 2,
1243                              bond_unixctl_set_active_slave, NULL);
1244     unixctl_command_register("bond/enable-slave", "port slave", 2, 2,
1245                              bond_unixctl_enable_slave, NULL);
1246     unixctl_command_register("bond/disable-slave", "port slave", 2, 2,
1247                              bond_unixctl_disable_slave, NULL);
1248     unixctl_command_register("bond/hash", "mac [vlan] [basis]", 1, 3,
1249                              bond_unixctl_hash, NULL);
1250 }
1251 \f
1252 static void
1253 bond_entry_reset(struct bond *bond)
1254 {
1255     if (bond->balance != BM_AB) {
1256         size_t hash_len = (BOND_MASK + 1) * sizeof *bond->hash;
1257
1258         if (!bond->hash) {
1259             bond->hash = xmalloc(hash_len);
1260         }
1261         memset(bond->hash, 0, hash_len);
1262
1263         bond->next_rebalance = time_msec() + bond->rebalance_interval;
1264     } else {
1265         free(bond->hash);
1266         bond->hash = NULL;
1267     }
1268 }
1269
1270 static struct bond_slave *
1271 bond_slave_lookup(struct bond *bond, const void *slave_)
1272 {
1273     struct bond_slave *slave;
1274
1275     HMAP_FOR_EACH_IN_BUCKET (slave, hmap_node, hash_pointer(slave_, 0),
1276                              &bond->slaves) {
1277         if (slave->aux == slave_) {
1278             return slave;
1279         }
1280     }
1281
1282     return NULL;
1283 }
1284
1285 static void
1286 bond_enable_slave(struct bond_slave *slave, bool enable, struct tag_set *tags)
1287 {
1288     struct bond *bond = slave->bond;
1289     slave->delay_expires = LLONG_MAX;
1290     if (enable != slave->enabled) {
1291         slave->enabled = enable;
1292         if (!slave->enabled) {
1293             VLOG_WARN("interface %s: disabled", slave->name);
1294             if (tags) {
1295                 tag_set_add(tags, slave->tag);
1296             }
1297         } else {
1298             VLOG_WARN("interface %s: enabled", slave->name);
1299             slave->tag = tag_create_random();
1300         }
1301
1302         if (bond->balance == BM_STABLE) {
1303             bond->bond_revalidate = true;
1304         }
1305     }
1306 }
1307
1308 static void
1309 bond_link_status_update(struct bond_slave *slave, struct tag_set *tags)
1310 {
1311     struct bond *bond = slave->bond;
1312     bool up;
1313
1314     up = netdev_get_carrier(slave->netdev) && slave->may_enable;
1315     if ((up == slave->enabled) != (slave->delay_expires == LLONG_MAX)) {
1316         static struct vlog_rate_limit rl = VLOG_RATE_LIMIT_INIT(5, 20);
1317         VLOG_INFO_RL(&rl, "interface %s: link state %s",
1318                      slave->name, up ? "up" : "down");
1319         if (up == slave->enabled) {
1320             slave->delay_expires = LLONG_MAX;
1321             VLOG_INFO_RL(&rl, "interface %s: will not be %s",
1322                          slave->name, up ? "disabled" : "enabled");
1323         } else {
1324             int delay = (bond->lacp_status != LACP_DISABLED ? 0
1325                          : up ? bond->updelay : bond->downdelay);
1326             slave->delay_expires = time_msec() + delay;
1327             if (delay) {
1328                 VLOG_INFO_RL(&rl, "interface %s: will be %s if it stays %s "
1329                              "for %d ms",
1330                              slave->name,
1331                              up ? "enabled" : "disabled",
1332                              up ? "up" : "down",
1333                              delay);
1334             }
1335         }
1336     }
1337
1338     if (time_msec() >= slave->delay_expires) {
1339         bond_enable_slave(slave, up, tags);
1340     }
1341 }
1342
1343 static unsigned int
1344 bond_hash_src(const uint8_t mac[ETH_ADDR_LEN], uint16_t vlan, uint32_t basis)
1345 {
1346     return hash_3words(hash_bytes(mac, ETH_ADDR_LEN, 0), vlan, basis);
1347 }
1348
1349 static unsigned int
1350 bond_hash_tcp(const struct flow *flow, uint16_t vlan, uint32_t basis)
1351 {
1352     struct flow hash_flow = *flow;
1353     hash_flow.vlan_tci = htons(vlan);
1354
1355     /* The symmetric quality of this hash function is not required, but
1356      * flow_hash_symmetric_l4 already exists, and is sufficient for our
1357      * purposes, so we use it out of convenience. */
1358     return flow_hash_symmetric_l4(&hash_flow, basis);
1359 }
1360
1361 static unsigned int
1362 bond_hash(const struct bond *bond, const struct flow *flow, uint16_t vlan)
1363 {
1364     assert(bond->balance == BM_TCP || bond->balance == BM_SLB);
1365
1366     return (bond->balance == BM_TCP
1367             ? bond_hash_tcp(flow, vlan, bond->basis)
1368             : bond_hash_src(flow->dl_src, vlan, bond->basis));
1369 }
1370
1371 static struct bond_entry *
1372 lookup_bond_entry(const struct bond *bond, const struct flow *flow,
1373                   uint16_t vlan)
1374 {
1375     return &bond->hash[bond_hash(bond, flow, vlan) & BOND_MASK];
1376 }
1377
1378 /* This function uses Highest Random Weight hashing to choose an output slave.
1379  * This approach only reassigns a minimal number of flows when slaves are
1380  * enabled or disabled.  Unfortunately, it has O(n) performance against the
1381  * number of slaves.  There exist algorithms which are O(1), but have slightly
1382  * more complex implementations and require the use of memory.  This may need
1383  * to be reimplemented if it becomes a performance bottleneck. */
1384 static struct bond_slave *
1385 choose_stb_slave(const struct bond *bond, uint32_t flow_hash)
1386 {
1387     struct bond_slave *best, *slave;
1388     uint32_t best_hash;
1389
1390     best = NULL;
1391     best_hash = 0;
1392     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
1393         if (slave->enabled) {
1394             uint32_t hash;
1395
1396             hash = hash_2words(flow_hash, slave->stb_id);
1397             if (!best || hash > best_hash) {
1398                 best = slave;
1399                 best_hash = hash;
1400             }
1401         }
1402     }
1403
1404     return best;
1405 }
1406
1407 static struct bond_slave *
1408 choose_output_slave(const struct bond *bond, const struct flow *flow,
1409                     uint16_t vlan, tag_type *tags)
1410 {
1411     struct bond_entry *e;
1412
1413     if (bond->lacp_status == LACP_CONFIGURED) {
1414         /* LACP has been configured on this bond but negotiations were
1415          * unsuccussful.  Drop all traffic. */
1416         return NULL;
1417     }
1418
1419     switch (bond->balance) {
1420     case BM_AB:
1421         return bond->active_slave;
1422
1423     case BM_STABLE:
1424         return choose_stb_slave(bond, bond_hash_tcp(flow, vlan, bond->basis));
1425
1426     case BM_TCP:
1427         if (bond->lacp_status != LACP_NEGOTIATED) {
1428             /* Must have LACP negotiations for TCP balanced bonds. */
1429             return NULL;
1430         }
1431         /* Fall Through. */
1432     case BM_SLB:
1433         if (!bond_is_balanced(bond)) {
1434             return choose_stb_slave(bond, bond_hash(bond, flow, vlan));
1435         }
1436         e = lookup_bond_entry(bond, flow, vlan);
1437         if (!e->slave || !e->slave->enabled) {
1438             e->slave = CONTAINER_OF(hmap_random_node(&bond->slaves),
1439                                     struct bond_slave, hmap_node);
1440             if (!e->slave->enabled) {
1441                 e->slave = bond->active_slave;
1442             }
1443             e->tag = tag_create_random();
1444         }
1445         *tags |= e->tag;
1446         return e->slave;
1447
1448     default:
1449         NOT_REACHED();
1450     }
1451 }
1452
1453 static struct bond_slave *
1454 bond_choose_slave(const struct bond *bond)
1455 {
1456     struct bond_slave *slave, *best;
1457
1458     /* Find an enabled slave. */
1459     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
1460         if (slave->enabled) {
1461             return slave;
1462         }
1463     }
1464
1465     /* All interfaces are disabled.  Find an interface that will be enabled
1466      * after its updelay expires.  */
1467     best = NULL;
1468     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
1469         if (slave->delay_expires != LLONG_MAX
1470             && slave->may_enable
1471             && (!best || slave->delay_expires < best->delay_expires)) {
1472             best = slave;
1473         }
1474     }
1475     return best;
1476 }
1477
1478 static void
1479 bond_choose_active_slave(struct bond *bond, struct tag_set *tags)
1480 {
1481     static struct vlog_rate_limit rl = VLOG_RATE_LIMIT_INIT(5, 20);
1482     struct bond_slave *old_active_slave = bond->active_slave;
1483
1484     bond->active_slave = bond_choose_slave(bond);
1485     if (bond->active_slave) {
1486         if (bond->active_slave->enabled) {
1487             VLOG_INFO_RL(&rl, "bond %s: active interface is now %s",
1488                          bond->name, bond->active_slave->name);
1489         } else {
1490             VLOG_INFO_RL(&rl, "bond %s: active interface is now %s, skipping "
1491                          "remaining %lld ms updelay (since no interface was "
1492                          "enabled)", bond->name, bond->active_slave->name,
1493                          bond->active_slave->delay_expires - time_msec());
1494             bond_enable_slave(bond->active_slave, true, tags);
1495         }
1496
1497         if (!old_active_slave) {
1498             tag_set_add(tags, bond->no_slaves_tag);
1499         }
1500
1501         bond->send_learning_packets = true;
1502     } else if (old_active_slave) {
1503         VLOG_WARN_RL(&rl, "bond %s: all interfaces disabled", bond->name);
1504     }
1505 }
1506
1507 /* Returns the tag for 'bond''s active slave, or 'bond''s no_slaves_tag if
1508  * there is no active slave. */
1509 static tag_type
1510 bond_get_active_slave_tag(const struct bond *bond)
1511 {
1512     return (bond->active_slave
1513             ? bond->active_slave->tag
1514             : bond->no_slaves_tag);
1515 }
1516
1517 /* Attempts to make the sum of the bond slaves' statistics appear on the fake
1518  * bond interface. */
1519 static void
1520 bond_update_fake_slave_stats(struct bond *bond)
1521 {
1522     struct netdev_stats bond_stats;
1523     struct bond_slave *slave;
1524     struct netdev *bond_dev;
1525
1526     memset(&bond_stats, 0, sizeof bond_stats);
1527
1528     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
1529         struct netdev_stats slave_stats;
1530
1531         if (!netdev_get_stats(slave->netdev, &slave_stats)) {
1532             /* XXX: We swap the stats here because they are swapped back when
1533              * reported by the internal device.  The reason for this is
1534              * internal devices normally represent packets going into the
1535              * system but when used as fake bond device they represent packets
1536              * leaving the system.  We really should do this in the internal
1537              * device itself because changing it here reverses the counts from
1538              * the perspective of the switch.  However, the internal device
1539              * doesn't know what type of device it represents so we have to do
1540              * it here for now. */
1541             bond_stats.tx_packets += slave_stats.rx_packets;
1542             bond_stats.tx_bytes += slave_stats.rx_bytes;
1543             bond_stats.rx_packets += slave_stats.tx_packets;
1544             bond_stats.rx_bytes += slave_stats.tx_bytes;
1545         }
1546     }
1547
1548     if (!netdev_open(bond->name, "system", &bond_dev)) {
1549         netdev_set_stats(bond_dev, &bond_stats);
1550         netdev_close(bond_dev);
1551     }
1552 }