Merge 'next' into 'master'.
[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     if (bond->monitor) {
491         netdev_monitor_flush(bond->monitor);
492     }
493
494     /* Enable slaves based on link status and LACP feedback. */
495     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
496         bond_link_status_update(slave, tags);
497     }
498     if (!bond->active_slave || !bond->active_slave->enabled) {
499         bond_choose_active_slave(bond, tags);
500     }
501
502     /* Update fake bond interface stats. */
503     if (time_msec() >= bond->next_fake_iface_update) {
504         bond_update_fake_slave_stats(bond);
505         bond->next_fake_iface_update = time_msec() + 1000;
506     }
507
508     if (is_tcp_hash != bond_is_tcp_hash(bond)) {
509         bond->bond_revalidate = true;
510     }
511
512     if (bond->bond_revalidate) {
513         bond->bond_revalidate = false;
514
515         bond_entry_reset(bond);
516         if (bond->balance != BM_STABLE) {
517             struct bond_slave *slave;
518
519             HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
520                 tag_set_add(tags, slave->tag);
521             }
522         } else {
523             tag_set_add(tags, bond->stb_tag);
524         }
525         tag_set_add(tags, bond->no_slaves_tag);
526     }
527
528     /* Invalidate any tags required by  */
529     tag_set_union(tags, &bond->unixctl_tags);
530     tag_set_init(&bond->unixctl_tags);
531 }
532
533 /* Causes poll_block() to wake up when 'bond' needs something to be done. */
534 void
535 bond_wait(struct bond *bond)
536 {
537     struct bond_slave *slave;
538
539     if (bond->detect == BLSM_CARRIER) {
540         netdev_monitor_poll_wait(bond->monitor);
541     } else {
542         poll_timer_wait_until(bond->miimon_next_update);
543     }
544
545     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
546         if (slave->delay_expires != LLONG_MAX) {
547             poll_timer_wait_until(slave->delay_expires);
548         }
549     }
550
551     if (bond->next_fake_iface_update != LLONG_MAX) {
552         poll_timer_wait_until(bond->next_fake_iface_update);
553     }
554
555     /* Ensure that any saved tags get revalidated right away. */
556     if (!tag_set_is_empty(&bond->unixctl_tags)) {
557         poll_immediate_wake();
558     }
559
560     /* We don't wait for bond->next_rebalance because rebalancing can only run
561      * at a flow account checkpoint.  ofproto does checkpointing on its own
562      * schedule and bond_rebalance() gets called afterward, so we'd just be
563      * waking up for no purpose. */
564 }
565 \f
566 /* MAC learning table interaction. */
567
568 static bool
569 may_send_learning_packets(const struct bond *bond)
570 {
571     return !bond->lacp_negotiated && bond->balance != BM_AB;
572 }
573
574 /* Returns true if 'bond' needs the client to send out packets to assist with
575  * MAC learning on 'bond'.  If this function returns true, then the client
576  * should iterate through its MAC learning table for the bridge on which 'bond'
577  * is located.  For each MAC that has been learned on a port other than 'bond',
578  * it should call bond_send_learning_packet().
579  *
580  * This function will only return true if 'bond' is in SLB mode and LACP is not
581  * negotiated.  Otherwise sending learning packets isn't necessary.
582  *
583  * Calling this function resets the state that it checks. */
584 bool
585 bond_should_send_learning_packets(struct bond *bond)
586 {
587     bool send = bond->send_learning_packets && may_send_learning_packets(bond);
588     bond->send_learning_packets = false;
589     return send;
590 }
591
592 /* Sends a gratuitous learning packet on 'bond' from 'eth_src' on 'vlan'.
593  *
594  * See bond_should_send_learning_packets() for description of usage. */
595 int
596 bond_send_learning_packet(struct bond *bond,
597                           const uint8_t eth_src[ETH_ADDR_LEN],
598                           uint16_t vlan)
599 {
600     struct bond_slave *slave;
601     struct ofpbuf packet;
602     struct flow flow;
603     int error;
604
605     assert(may_send_learning_packets(bond));
606     if (!bond->active_slave) {
607         /* Nowhere to send the learning packet. */
608         return 0;
609     }
610
611     memset(&flow, 0, sizeof flow);
612     memcpy(flow.dl_src, eth_src, ETH_ADDR_LEN);
613     slave = choose_output_slave(bond, &flow, vlan);
614
615     ofpbuf_init(&packet, 0);
616     compose_benign_packet(&packet, "Open vSwitch Bond Failover", 0xf177,
617                           eth_src);
618     if (vlan) {
619         eth_set_vlan_tci(&packet, htons(vlan));
620     }
621     error = netdev_send(slave->netdev, &packet);
622     ofpbuf_uninit(&packet);
623
624     return error;
625 }
626 \f
627 /* Checks whether a packet that arrived on 'slave_' within 'bond', with an
628  * Ethernet destination address of 'eth_dst', should be admitted.
629  *
630  * The return value is one of the following:
631  *
632  *    - BV_ACCEPT: Admit the packet.
633  *
634  *    - BV_DROP: Drop the packet.
635  *
636  *    - BV_DROP_IF_MOVED: Consult the MAC learning table for the packet's
637  *      Ethernet source address and VLAN.  If there is none, or if the packet
638  *      is on the learned port, then admit the packet.  If a different port has
639  *      been learned, however, drop the packet (and do not use it for MAC
640  *      learning).
641  */
642 enum bond_verdict
643 bond_check_admissibility(struct bond *bond, const void *slave_,
644                          const uint8_t eth_dst[ETH_ADDR_LEN], tag_type *tags)
645 {
646     /* Admit all packets if LACP has been negotiated, because that means that
647      * the remote switch is aware of the bond and will "do the right thing". */
648     if (bond->lacp_negotiated) {
649         return BV_ACCEPT;
650     }
651
652     /* Drop all multicast packets on inactive slaves. */
653     if (eth_addr_is_multicast(eth_dst)) {
654         *tags |= bond_get_active_slave_tag(bond);
655         if (bond->active_slave != bond_slave_lookup(bond, slave_)) {
656             return BV_DROP;
657         }
658     }
659
660     /* Drop all packets for which we have learned a different input port,
661      * because we probably sent the packet on one slave and got it back on the
662      * other.  Gratuitous ARP packets are an exception to this rule: the host
663      * has moved to another switch.  The exception to the exception is if we
664      * locked the learning table to avoid reflections on bond slaves. */
665     return BV_DROP_IF_MOVED;
666 }
667
668 /* Returns the slave (registered on 'bond' by bond_slave_register()) to which
669  * a packet with the given 'flow' and 'vlan' should be forwarded.  Returns
670  * NULL if the packet should be dropped because no slaves are enabled.
671  *
672  * 'vlan' is not necessarily the same as 'flow->vlan_tci'.  First, 'vlan'
673  * should be a VID only (i.e. excluding the PCP bits).  Second,
674  * 'flow->vlan_tci' is the VLAN TCI that appeared on the packet (so it will be
675  * nonzero only for trunk ports), whereas 'vlan' is the logical VLAN that the
676  * packet belongs to (so for an access port it will be the access port's VLAN).
677  *
678  * Adds a tag to '*tags' that associates the flow with the returned slave.
679  */
680 void *
681 bond_choose_output_slave(struct bond *bond, const struct flow *flow,
682                          uint16_t vlan, tag_type *tags)
683 {
684     struct bond_slave *slave = choose_output_slave(bond, flow, vlan);
685     if (slave) {
686         *tags |= bond->balance == BM_STABLE ? bond->stb_tag : slave->tag;
687         return slave->aux;
688     } else {
689         *tags |= bond->no_slaves_tag;
690         return NULL;
691     }
692 }
693 \f
694 /* Rebalancing. */
695
696 static bool
697 bond_is_balanced(const struct bond *bond)
698 {
699     return bond->balance == BM_SLB || bond->balance == BM_TCP;
700 }
701
702 /* Notifies 'bond' that 'n_bytes' bytes were sent in 'flow' within 'vlan'. */
703 void
704 bond_account(struct bond *bond, const struct flow *flow, uint16_t vlan,
705              uint64_t n_bytes)
706 {
707
708     if (bond_is_balanced(bond)) {
709         lookup_bond_entry(bond, flow, vlan)->tx_bytes += n_bytes;
710     }
711 }
712
713 static struct bond_slave *
714 bond_slave_from_bal_node(struct list *bal)
715 {
716     return CONTAINER_OF(bal, struct bond_slave, bal_node);
717 }
718
719 static void
720 log_bals(struct bond *bond, const struct list *bals)
721 {
722     if (VLOG_IS_DBG_ENABLED()) {
723         struct ds ds = DS_EMPTY_INITIALIZER;
724         const struct bond_slave *slave;
725
726         LIST_FOR_EACH (slave, bal_node, bals) {
727             if (ds.length) {
728                 ds_put_char(&ds, ',');
729             }
730             ds_put_format(&ds, " %s %"PRIu64"kB",
731                           slave->name, slave->tx_bytes / 1024);
732
733             if (!slave->enabled) {
734                 ds_put_cstr(&ds, " (disabled)");
735             }
736             if (!list_is_empty(&slave->entries)) {
737                 struct bond_entry *e;
738
739                 ds_put_cstr(&ds, " (");
740                 LIST_FOR_EACH (e, list_node, &slave->entries) {
741                     if (&e->list_node != list_front(&slave->entries)) {
742                         ds_put_cstr(&ds, " + ");
743                     }
744                     ds_put_format(&ds, "h%td: %"PRIu64"kB",
745                                   e - bond->hash, e->tx_bytes / 1024);
746                 }
747                 ds_put_cstr(&ds, ")");
748             }
749         }
750         VLOG_DBG("bond %s:%s", bond->name, ds_cstr(&ds));
751         ds_destroy(&ds);
752     }
753 }
754
755 /* Shifts 'hash' from its current slave to 'to'. */
756 static void
757 bond_shift_load(struct bond_entry *hash, struct bond_slave *to,
758                 struct tag_set *set)
759 {
760     struct bond_slave *from = hash->slave;
761     struct bond *bond = from->bond;
762     uint64_t delta = hash->tx_bytes;
763
764     VLOG_INFO("bond %s: shift %"PRIu64"kB of load (with hash %td) "
765               "from %s to %s (now carrying %"PRIu64"kB and "
766               "%"PRIu64"kB load, respectively)",
767               bond->name, delta / 1024, hash - bond->hash,
768               from->name, to->name,
769               (from->tx_bytes - delta) / 1024,
770               (to->tx_bytes + delta) / 1024);
771
772     /* Shift load away from 'from' to 'to'. */
773     from->tx_bytes -= delta;
774     to->tx_bytes += delta;
775
776     /* Arrange for flows to be revalidated. */
777     tag_set_add(set, hash->tag);
778     hash->slave = to;
779     hash->tag = tag_create_random();
780 }
781
782 /* Pick and returns a bond_entry to migrate to 'to' (the least-loaded slave),
783  * given that doing so must decrease the ratio of the load on the two slaves by
784  * at least 0.1.  Returns NULL if there is no appropriate entry.
785  *
786  * The list of entries isn't sorted.  I don't know of a reason to prefer to
787  * shift away small hashes or large hashes. */
788 static struct bond_entry *
789 choose_entry_to_migrate(const struct bond_slave *from, uint64_t to_tx_bytes)
790 {
791     struct bond_entry *e;
792
793     if (list_is_short(&from->entries)) {
794         /* 'from' carries no more than one MAC hash, so shifting load away from
795          * it would be pointless. */
796         return NULL;
797     }
798
799     LIST_FOR_EACH (e, list_node, &from->entries) {
800         double old_ratio, new_ratio;
801         uint64_t delta;
802
803         if (to_tx_bytes == 0) {
804             /* Nothing on the new slave, move it. */
805             return e;
806         }
807
808         delta = e->tx_bytes;
809         old_ratio = (double)from->tx_bytes / to_tx_bytes;
810         new_ratio = (double)(from->tx_bytes - delta) / (to_tx_bytes + delta);
811         if (old_ratio - new_ratio > 0.1) {
812             /* Would decrease the ratio, move it. */
813             return e;
814         }
815     }
816
817     return NULL;
818 }
819
820 /* Inserts 'slave' into 'bals' so that descending order of 'tx_bytes' is
821  * maintained. */
822 static void
823 insert_bal(struct list *bals, struct bond_slave *slave)
824 {
825     struct bond_slave *pos;
826
827     LIST_FOR_EACH (pos, bal_node, bals) {
828         if (slave->tx_bytes > pos->tx_bytes) {
829             break;
830         }
831     }
832     list_insert(&pos->bal_node, &slave->bal_node);
833 }
834
835 /* Removes 'slave' from its current list and then inserts it into 'bals' so
836  * that descending order of 'tx_bytes' is maintained. */
837 static void
838 reinsert_bal(struct list *bals, struct bond_slave *slave)
839 {
840     list_remove(&slave->bal_node);
841     insert_bal(bals, slave);
842 }
843
844 /* If 'bond' needs rebalancing, does so.
845  *
846  * The caller should have called bond_account() for each active flow, to ensure
847  * that flow data is consistently accounted at this point. */
848 void
849 bond_rebalance(struct bond *bond, struct tag_set *tags)
850 {
851     struct bond_slave *slave;
852     struct bond_entry *e;
853     struct list bals;
854
855     if (!bond_is_balanced(bond) || time_msec() < bond->next_rebalance) {
856         return;
857     }
858     bond->next_rebalance = time_msec() + bond->rebalance_interval;
859
860     /* Add each bond_entry to its slave's 'entries' list.
861      * Compute each slave's tx_bytes as the sum of its entries' tx_bytes. */
862     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
863         slave->tx_bytes = 0;
864         list_init(&slave->entries);
865     }
866     for (e = &bond->hash[0]; e <= &bond->hash[BOND_MASK]; e++) {
867         if (e->slave && e->tx_bytes) {
868             e->slave->tx_bytes += e->tx_bytes;
869             list_push_back(&e->slave->entries, &e->list_node);
870         }
871     }
872
873     /* Add enabled slaves to 'bals' in descending order of tx_bytes.
874      *
875      * XXX This is O(n**2) in the number of slaves but it could be O(n lg n)
876      * with a proper list sort algorithm. */
877     list_init(&bals);
878     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
879         if (slave->enabled) {
880             insert_bal(&bals, slave);
881         }
882     }
883     log_bals(bond, &bals);
884
885     /* Shift load from the most-loaded slaves to the least-loaded slaves. */
886     while (!list_is_short(&bals)) {
887         struct bond_slave *from = bond_slave_from_bal_node(list_front(&bals));
888         struct bond_slave *to = bond_slave_from_bal_node(list_back(&bals));
889         uint64_t overload;
890
891         overload = from->tx_bytes - to->tx_bytes;
892         if (overload < to->tx_bytes >> 5 || overload < 100000) {
893             /* The extra load on 'from' (and all less-loaded slaves), compared
894              * to that of 'to' (the least-loaded slave), is less than ~3%, or
895              * it is less than ~1Mbps.  No point in rebalancing. */
896             break;
897         }
898
899         /* 'from' is carrying significantly more load than 'to', and that load
900          * is split across at least two different hashes. */
901         e = choose_entry_to_migrate(from, to->tx_bytes);
902         if (e) {
903             bond_shift_load(e, to, tags);
904
905             /* Delete element from from->entries.
906              *
907              * We don't add the element to to->hashes.  That would only allow
908              * 'e' to be migrated to another slave in this rebalancing run, and
909              * there is no point in doing that. */
910             list_remove(&e->list_node);
911
912             /* Re-sort 'bals'. */
913             reinsert_bal(&bals, from);
914             reinsert_bal(&bals, to);
915         } else {
916             /* Can't usefully migrate anything away from 'from'.
917              * Don't reconsider it. */
918             list_remove(&from->bal_node);
919         }
920     }
921
922     /* Implement exponentially weighted moving average.  A weight of 1/2 causes
923      * historical data to decay to <1% in 7 rebalancing runs.  1,000,000 bytes
924      * take 20 rebalancing runs to decay to 0 and get deleted entirely. */
925     for (e = &bond->hash[0]; e <= &bond->hash[BOND_MASK]; e++) {
926         e->tx_bytes /= 2;
927         if (!e->tx_bytes) {
928             e->slave = NULL;
929         }
930     }
931 }
932 \f
933 /* Bonding unixctl user interface functions. */
934
935 static struct bond *
936 bond_find(const char *name)
937 {
938     struct bond *bond;
939
940     HMAP_FOR_EACH_WITH_HASH (bond, hmap_node, hash_string(name, 0),
941                              &all_bonds) {
942         if (!strcmp(bond->name, name)) {
943             return bond;
944         }
945     }
946     return NULL;
947 }
948
949 static struct bond_slave *
950 bond_lookup_slave(struct bond *bond, const char *slave_name)
951 {
952     struct bond_slave *slave;
953
954     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
955         if (!strcmp(slave->name, slave_name)) {
956             return slave;
957         }
958     }
959     return NULL;
960 }
961
962 static void
963 bond_unixctl_list(struct unixctl_conn *conn,
964                   const char *args OVS_UNUSED, void *aux OVS_UNUSED)
965 {
966     struct ds ds = DS_EMPTY_INITIALIZER;
967     const struct bond *bond;
968
969     ds_put_cstr(&ds, "bond\ttype\tslaves\n");
970
971     HMAP_FOR_EACH (bond, hmap_node, &all_bonds) {
972         const struct bond_slave *slave;
973         size_t i;
974
975         ds_put_format(&ds, "%s\t%s\t",
976                       bond->name, bond_mode_to_string(bond->balance));
977
978         i = 0;
979         HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
980             if (i++ > 0) {
981                 ds_put_cstr(&ds, ", ");
982             }
983             ds_put_cstr(&ds, slave->name);
984         }
985         ds_put_char(&ds, '\n');
986     }
987     unixctl_command_reply(conn, 200, ds_cstr(&ds));
988     ds_destroy(&ds);
989 }
990
991 static void
992 bond_unixctl_show(struct unixctl_conn *conn,
993                   const char *args, void *aux OVS_UNUSED)
994 {
995     struct ds ds = DS_EMPTY_INITIALIZER;
996     const struct bond_slave *slave;
997     const struct bond *bond;
998
999     bond = bond_find(args);
1000     if (!bond) {
1001         unixctl_command_reply(conn, 501, "no such bond");
1002         return;
1003     }
1004
1005     ds_put_format(&ds, "bond_mode: %s\n",
1006                   bond_mode_to_string(bond->balance));
1007
1008     if (bond->balance != BM_AB) {
1009         ds_put_format(&ds, "bond-hash-algorithm: %s\n",
1010                       bond_is_tcp_hash(bond) ? "balance-tcp" : "balance-slb");
1011     }
1012
1013     ds_put_format(&ds, "bond-hash-basis: %"PRIu32"\n", bond->basis);
1014
1015     ds_put_format(&ds, "bond-detect-mode: %s\n",
1016                   bond->monitor ? "carrier" : "miimon");
1017
1018     if (!bond->monitor) {
1019         ds_put_format(&ds, "bond-miimon-interval: %lld\n",
1020                       bond->miimon_interval);
1021     }
1022
1023     ds_put_format(&ds, "updelay: %d ms\n", bond->updelay);
1024     ds_put_format(&ds, "downdelay: %d ms\n", bond->downdelay);
1025
1026     if (bond_is_balanced(bond)) {
1027         ds_put_format(&ds, "next rebalance: %lld ms\n",
1028                       bond->next_rebalance - time_msec());
1029     }
1030
1031     ds_put_format(&ds, "lacp_negotiated: %s\n",
1032                   bond->lacp_negotiated ? "true" : "false");
1033
1034     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
1035         struct bond_entry *be;
1036         struct flow flow;
1037
1038         /* Basic info. */
1039         ds_put_format(&ds, "\nslave %s: %s\n",
1040                       slave->name, slave->enabled ? "enabled" : "disabled");
1041         if (slave == bond->active_slave) {
1042             ds_put_cstr(&ds, "\tactive slave\n");
1043         }
1044         if (slave->delay_expires != LLONG_MAX) {
1045             ds_put_format(&ds, "\t%s expires in %lld ms\n",
1046                           slave->enabled ? "downdelay" : "updelay",
1047                           slave->delay_expires - time_msec());
1048         }
1049
1050         ds_put_format(&ds, "\tlacp_may_enable: %s\n",
1051                       slave->lacp_may_enable ? "true" : "false");
1052
1053         if (!bond_is_balanced(bond)) {
1054             continue;
1055         }
1056
1057         /* Hashes. */
1058         memset(&flow, 0, sizeof flow);
1059         for (be = bond->hash; be <= &bond->hash[BOND_MASK]; be++) {
1060             int hash = be - bond->hash;
1061
1062             if (be->slave != slave) {
1063                 continue;
1064             }
1065
1066             ds_put_format(&ds, "\thash %d: %"PRIu64" kB load\n",
1067                           hash, be->tx_bytes / 1024);
1068
1069             if (bond->balance != BM_SLB) {
1070                 continue;
1071             }
1072
1073             /* XXX How can we list the MACs assigned to hashes? */
1074         }
1075     }
1076     unixctl_command_reply(conn, 200, ds_cstr(&ds));
1077     ds_destroy(&ds);
1078 }
1079
1080 static void
1081 bond_unixctl_migrate(struct unixctl_conn *conn, const char *args_,
1082                      void *aux OVS_UNUSED)
1083 {
1084     char *args = (char *) args_;
1085     char *save_ptr = NULL;
1086     char *bond_s, *hash_s, *slave_s;
1087     struct bond *bond;
1088     struct bond_slave *slave;
1089     struct bond_entry *entry;
1090     int hash;
1091
1092     bond_s = strtok_r(args, " ", &save_ptr);
1093     hash_s = strtok_r(NULL, " ", &save_ptr);
1094     slave_s = strtok_r(NULL, " ", &save_ptr);
1095     if (!slave_s) {
1096         unixctl_command_reply(conn, 501,
1097                               "usage: bond/migrate BOND HASH SLAVE");
1098         return;
1099     }
1100
1101     bond = bond_find(bond_s);
1102     if (!bond) {
1103         unixctl_command_reply(conn, 501, "no such bond");
1104         return;
1105     }
1106
1107     if (bond->balance != BM_SLB) {
1108         unixctl_command_reply(conn, 501, "not an SLB bond");
1109         return;
1110     }
1111
1112     if (strspn(hash_s, "0123456789") == strlen(hash_s)) {
1113         hash = atoi(hash_s) & BOND_MASK;
1114     } else {
1115         unixctl_command_reply(conn, 501, "bad hash");
1116         return;
1117     }
1118
1119     slave = bond_lookup_slave(bond, slave_s);
1120     if (!slave) {
1121         unixctl_command_reply(conn, 501, "no such slave");
1122         return;
1123     }
1124
1125     if (!slave->enabled) {
1126         unixctl_command_reply(conn, 501, "cannot migrate to disabled slave");
1127         return;
1128     }
1129
1130     entry = &bond->hash[hash];
1131     tag_set_add(&bond->unixctl_tags, entry->tag);
1132     entry->slave = slave;
1133     entry->tag = tag_create_random();
1134     unixctl_command_reply(conn, 200, "migrated");
1135 }
1136
1137 static void
1138 bond_unixctl_set_active_slave(struct unixctl_conn *conn, const char *args_,
1139                               void *aux OVS_UNUSED)
1140 {
1141     char *args = (char *) args_;
1142     char *save_ptr = NULL;
1143     char *bond_s, *slave_s;
1144     struct bond *bond;
1145     struct bond_slave *slave;
1146
1147     bond_s = strtok_r(args, " ", &save_ptr);
1148     slave_s = strtok_r(NULL, " ", &save_ptr);
1149     if (!slave_s) {
1150         unixctl_command_reply(conn, 501,
1151                               "usage: bond/set-active-slave BOND SLAVE");
1152         return;
1153     }
1154
1155     bond = bond_find(bond_s);
1156     if (!bond) {
1157         unixctl_command_reply(conn, 501, "no such bond");
1158         return;
1159     }
1160
1161     slave = bond_lookup_slave(bond, slave_s);
1162     if (!slave) {
1163         unixctl_command_reply(conn, 501, "no such slave");
1164         return;
1165     }
1166
1167     if (!slave->enabled) {
1168         unixctl_command_reply(conn, 501, "cannot make disabled slave active");
1169         return;
1170     }
1171
1172     if (bond->active_slave != slave) {
1173         tag_set_add(&bond->unixctl_tags, bond_get_active_slave_tag(bond));
1174         bond->active_slave = slave;
1175         bond->active_slave->tag = tag_create_random();
1176         VLOG_INFO("bond %s: active interface is now %s",
1177                   bond->name, slave->name);
1178         bond->send_learning_packets = true;
1179         unixctl_command_reply(conn, 200, "done");
1180     } else {
1181         unixctl_command_reply(conn, 200, "no change");
1182     }
1183 }
1184
1185 static void
1186 enable_slave(struct unixctl_conn *conn, const char *args_, bool enable)
1187 {
1188     char *args = (char *) args_;
1189     char *save_ptr = NULL;
1190     char *bond_s, *slave_s;
1191     struct bond *bond;
1192     struct bond_slave *slave;
1193
1194     bond_s = strtok_r(args, " ", &save_ptr);
1195     slave_s = strtok_r(NULL, " ", &save_ptr);
1196     if (!slave_s) {
1197         char *usage = xasprintf("usage: bond/%s-slave BOND SLAVE",
1198                                 enable ? "enable" : "disable");
1199         unixctl_command_reply(conn, 501, usage);
1200         free(usage);
1201         return;
1202     }
1203
1204     bond = bond_find(bond_s);
1205     if (!bond) {
1206         unixctl_command_reply(conn, 501, "no such bond");
1207         return;
1208     }
1209
1210     slave = bond_lookup_slave(bond, slave_s);
1211     if (!slave) {
1212         unixctl_command_reply(conn, 501, "no such slave");
1213         return;
1214     }
1215
1216     bond_enable_slave(slave, enable, &bond->unixctl_tags);
1217     unixctl_command_reply(conn, 501, enable ? "enabled" : "disabled");
1218 }
1219
1220 static void
1221 bond_unixctl_enable_slave(struct unixctl_conn *conn, const char *args,
1222                           void *aux OVS_UNUSED)
1223 {
1224     enable_slave(conn, args, true);
1225 }
1226
1227 static void
1228 bond_unixctl_disable_slave(struct unixctl_conn *conn, const char *args,
1229                            void *aux OVS_UNUSED)
1230 {
1231     enable_slave(conn, args, false);
1232 }
1233
1234 static void
1235 bond_unixctl_hash(struct unixctl_conn *conn, const char *args_,
1236                   void *aux OVS_UNUSED)
1237 {
1238     char *args = (char *) args_;
1239     uint8_t mac[ETH_ADDR_LEN];
1240     uint8_t hash;
1241     char *hash_cstr;
1242     unsigned int vlan;
1243     uint32_t basis;
1244     char *mac_s, *vlan_s, *basis_s;
1245     char *save_ptr = NULL;
1246
1247     mac_s  = strtok_r(args, " ", &save_ptr);
1248     vlan_s = strtok_r(NULL, " ", &save_ptr);
1249     basis_s = strtok_r(NULL, " ", &save_ptr);
1250
1251     if (vlan_s) {
1252         if (sscanf(vlan_s, "%u", &vlan) != 1) {
1253             unixctl_command_reply(conn, 501, "invalid vlan");
1254             return;
1255         }
1256     } else {
1257         vlan = OFP_VLAN_NONE;
1258     }
1259
1260     if (basis_s) {
1261         if (sscanf(basis_s, "%"PRIu32, &basis) != 1) {
1262             unixctl_command_reply(conn, 501, "invalid basis");
1263             return;
1264         }
1265     } else {
1266         basis = 0;
1267     }
1268
1269     if (sscanf(mac_s, ETH_ADDR_SCAN_FMT, ETH_ADDR_SCAN_ARGS(mac))
1270         == ETH_ADDR_SCAN_COUNT) {
1271         hash = bond_hash_src(mac, vlan, basis) & BOND_MASK;
1272
1273         hash_cstr = xasprintf("%u", hash);
1274         unixctl_command_reply(conn, 200, hash_cstr);
1275         free(hash_cstr);
1276     } else {
1277         unixctl_command_reply(conn, 501, "invalid mac");
1278     }
1279 }
1280
1281 void
1282 bond_init(void)
1283 {
1284     unixctl_command_register("bond/list", bond_unixctl_list, NULL);
1285     unixctl_command_register("bond/show", bond_unixctl_show, NULL);
1286     unixctl_command_register("bond/migrate", bond_unixctl_migrate, NULL);
1287     unixctl_command_register("bond/set-active-slave",
1288                              bond_unixctl_set_active_slave, NULL);
1289     unixctl_command_register("bond/enable-slave", bond_unixctl_enable_slave,
1290                              NULL);
1291     unixctl_command_register("bond/disable-slave", bond_unixctl_disable_slave,
1292                              NULL);
1293     unixctl_command_register("bond/hash", bond_unixctl_hash, NULL);
1294 }
1295 \f
1296 static void
1297 bond_entry_reset(struct bond *bond)
1298 {
1299     if (bond->balance != BM_AB) {
1300         size_t hash_len = (BOND_MASK + 1) * sizeof *bond->hash;
1301
1302         if (!bond->hash) {
1303             bond->hash = xmalloc(hash_len);
1304         }
1305         memset(bond->hash, 0, hash_len);
1306
1307         bond->next_rebalance = time_msec() + bond->rebalance_interval;
1308     } else {
1309         free(bond->hash);
1310         bond->hash = NULL;
1311     }
1312 }
1313
1314 static struct bond_slave *
1315 bond_slave_lookup(struct bond *bond, const void *slave_)
1316 {
1317     struct bond_slave *slave;
1318
1319     HMAP_FOR_EACH_IN_BUCKET (slave, hmap_node, hash_pointer(slave_, 0),
1320                              &bond->slaves) {
1321         if (slave->aux == slave_) {
1322             return slave;
1323         }
1324     }
1325
1326     return NULL;
1327 }
1328
1329 static bool
1330 bond_is_link_up(struct bond *bond, struct netdev *netdev)
1331 {
1332     return (bond->detect == BLSM_CARRIER
1333             ? netdev_get_carrier(netdev)
1334             : netdev_get_miimon(netdev));
1335 }
1336
1337 static void
1338 bond_enable_slave(struct bond_slave *slave, bool enable, struct tag_set *tags)
1339 {
1340     struct bond *bond = slave->bond;
1341     slave->delay_expires = LLONG_MAX;
1342     if (enable != slave->enabled) {
1343         slave->enabled = enable;
1344         if (!slave->enabled) {
1345             VLOG_WARN("interface %s: disabled", slave->name);
1346             if (tags) {
1347                 tag_set_add(tags, slave->tag);
1348             }
1349         } else {
1350             VLOG_WARN("interface %s: enabled", slave->name);
1351             slave->tag = tag_create_random();
1352         }
1353
1354         if (bond->balance == BM_STABLE) {
1355             bond->bond_revalidate = true;
1356         }
1357     }
1358 }
1359
1360 static void
1361 bond_link_status_update(struct bond_slave *slave, struct tag_set *tags)
1362 {
1363     struct bond *bond = slave->bond;
1364     bool up;
1365
1366     up = slave->up && slave->lacp_may_enable;
1367     if ((up == slave->enabled) != (slave->delay_expires == LLONG_MAX)) {
1368         static struct vlog_rate_limit rl = VLOG_RATE_LIMIT_INIT(5, 20);
1369         VLOG_INFO_RL(&rl, "interface %s: link state %s",
1370                      slave->name, up ? "up" : "down");
1371         if (up == slave->enabled) {
1372             slave->delay_expires = LLONG_MAX;
1373             VLOG_INFO_RL(&rl, "interface %s: will not be %s",
1374                          slave->name, up ? "disabled" : "enabled");
1375         } else {
1376             int delay = (bond->lacp_negotiated ? 0
1377                          : up ? bond->updelay : bond->downdelay);
1378             slave->delay_expires = time_msec() + delay;
1379             if (delay) {
1380                 VLOG_INFO_RL(&rl, "interface %s: will be %s if it stays %s "
1381                              "for %d ms",
1382                              slave->name,
1383                              up ? "enabled" : "disabled",
1384                              up ? "up" : "down",
1385                              delay);
1386             }
1387         }
1388     }
1389
1390     if (time_msec() >= slave->delay_expires) {
1391         bond_enable_slave(slave, up, tags);
1392     }
1393 }
1394
1395 static bool
1396 bond_is_tcp_hash(const struct bond *bond)
1397 {
1398     return (bond->balance == BM_TCP || bond->balance == BM_STABLE)
1399         && bond->lacp_negotiated;
1400 }
1401
1402 static unsigned int
1403 bond_hash_src(const uint8_t mac[ETH_ADDR_LEN], uint16_t vlan, uint32_t basis)
1404 {
1405     return hash_3words(hash_bytes(mac, ETH_ADDR_LEN, 0), vlan, basis);
1406 }
1407
1408 static unsigned int
1409 bond_hash_tcp(const struct flow *flow, uint16_t vlan, uint32_t basis)
1410 {
1411     struct flow hash_flow = *flow;
1412     hash_flow.vlan_tci = htons(vlan);
1413
1414     /* The symmetric quality of this hash function is not required, but
1415      * flow_hash_symmetric_l4 already exists, and is sufficient for our
1416      * purposes, so we use it out of convenience. */
1417     return flow_hash_symmetric_l4(&hash_flow, basis);
1418 }
1419
1420 static unsigned int
1421 bond_hash(const struct bond *bond, const struct flow *flow, uint16_t vlan)
1422 {
1423     assert(bond->balance != BM_AB);
1424
1425     return (bond_is_tcp_hash(bond)
1426             ? bond_hash_tcp(flow, vlan, bond->basis)
1427             : bond_hash_src(flow->dl_src, vlan, bond->basis));
1428 }
1429
1430 static struct bond_entry *
1431 lookup_bond_entry(const struct bond *bond, const struct flow *flow,
1432                   uint16_t vlan)
1433 {
1434     return &bond->hash[bond_hash(bond, flow, vlan) & BOND_MASK];
1435 }
1436
1437 /* This function uses Highest Random Weight hashing to choose an output slave.
1438  * This approach only reassigns a minimal number of flows when slaves are
1439  * enabled or disabled.  Unfortunately, it has O(n) performance against the
1440  * number of slaves.  There exist algorithms which are O(1), but have slightly
1441  * more complex implementations and require the use of memory.  This may need
1442  * to be reimplemented if it becomes a performance bottleneck. */
1443 static struct bond_slave *
1444 choose_stb_slave(const struct bond *bond, const struct flow *flow,
1445                  uint16_t vlan)
1446 {
1447     struct bond_slave *best, *slave;
1448     uint32_t best_hash, flow_hash;
1449
1450     best = NULL;
1451     best_hash = 0;
1452     flow_hash = bond_hash(bond, flow, vlan);
1453     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
1454         if (slave->enabled) {
1455             uint32_t hash;
1456
1457             hash = hash_2words(flow_hash, slave->stb_id);
1458             if (!best || hash > best_hash) {
1459                 best = slave;
1460                 best_hash = hash;
1461             }
1462         }
1463     }
1464
1465     return best;
1466 }
1467
1468 static struct bond_slave *
1469 choose_output_slave(const struct bond *bond, const struct flow *flow,
1470                     uint16_t vlan)
1471 {
1472     struct bond_entry *e;
1473
1474     switch (bond->balance) {
1475     case BM_AB:
1476         return bond->active_slave;
1477
1478     case BM_STABLE:
1479         return choose_stb_slave(bond, flow, vlan);
1480     case BM_SLB:
1481     case BM_TCP:
1482         e = lookup_bond_entry(bond, flow, vlan);
1483         if (!e->slave || !e->slave->enabled) {
1484             e->slave = CONTAINER_OF(hmap_random_node(&bond->slaves),
1485                                     struct bond_slave, hmap_node);
1486             if (!e->slave->enabled) {
1487                 e->slave = bond->active_slave;
1488             }
1489             e->tag = tag_create_random();
1490         }
1491         return e->slave;
1492
1493     default:
1494         NOT_REACHED();
1495     }
1496 }
1497
1498 static struct bond_slave *
1499 bond_choose_slave(const struct bond *bond)
1500 {
1501     struct bond_slave *slave, *best;
1502
1503     /* Find an enabled slave. */
1504     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
1505         if (slave->enabled) {
1506             return slave;
1507         }
1508     }
1509
1510     /* All interfaces are disabled.  Find an interface that will be enabled
1511      * after its updelay expires.  */
1512     best = NULL;
1513     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
1514         if (slave->delay_expires != LLONG_MAX
1515             && slave->lacp_may_enable
1516             && (!best || slave->delay_expires < best->delay_expires)) {
1517             best = slave;
1518         }
1519     }
1520     return best;
1521 }
1522
1523 static void
1524 bond_choose_active_slave(struct bond *bond, struct tag_set *tags)
1525 {
1526     static struct vlog_rate_limit rl = VLOG_RATE_LIMIT_INIT(5, 20);
1527     struct bond_slave *old_active_slave = bond->active_slave;
1528
1529     bond->active_slave = bond_choose_slave(bond);
1530     if (bond->active_slave) {
1531         if (bond->active_slave->enabled) {
1532             VLOG_INFO_RL(&rl, "bond %s: active interface is now %s",
1533                          bond->name, bond->active_slave->name);
1534         } else {
1535             VLOG_INFO_RL(&rl, "bond %s: active interface is now %s, skipping "
1536                          "remaining %lld ms updelay (since no interface was "
1537                          "enabled)", bond->name, bond->active_slave->name,
1538                          bond->active_slave->delay_expires - time_msec());
1539             bond_enable_slave(bond->active_slave, true, tags);
1540         }
1541
1542         if (!old_active_slave) {
1543             tag_set_add(tags, bond->no_slaves_tag);
1544         }
1545
1546         bond->send_learning_packets = true;
1547     } else if (old_active_slave) {
1548         VLOG_WARN_RL(&rl, "bond %s: all interfaces disabled", bond->name);
1549     }
1550 }
1551
1552 /* Returns the tag for 'bond''s active slave, or 'bond''s no_slaves_tag if
1553  * there is no active slave. */
1554 static tag_type
1555 bond_get_active_slave_tag(const struct bond *bond)
1556 {
1557     return (bond->active_slave
1558             ? bond->active_slave->tag
1559             : bond->no_slaves_tag);
1560 }
1561
1562 /* Attempts to make the sum of the bond slaves' statistics appear on the fake
1563  * bond interface. */
1564 static void
1565 bond_update_fake_slave_stats(struct bond *bond)
1566 {
1567     struct netdev_stats bond_stats;
1568     struct bond_slave *slave;
1569     struct netdev *bond_dev;
1570
1571     memset(&bond_stats, 0, sizeof bond_stats);
1572
1573     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
1574         struct netdev_stats slave_stats;
1575
1576         if (!netdev_get_stats(slave->netdev, &slave_stats)) {
1577             /* XXX: We swap the stats here because they are swapped back when
1578              * reported by the internal device.  The reason for this is
1579              * internal devices normally represent packets going into the
1580              * system but when used as fake bond device they represent packets
1581              * leaving the system.  We really should do this in the internal
1582              * device itself because changing it here reverses the counts from
1583              * the perspective of the switch.  However, the internal device
1584              * doesn't know what type of device it represents so we have to do
1585              * it here for now. */
1586             bond_stats.tx_packets += slave_stats.rx_packets;
1587             bond_stats.tx_bytes += slave_stats.rx_bytes;
1588             bond_stats.rx_packets += slave_stats.tx_packets;
1589             bond_stats.rx_bytes += slave_stats.tx_bytes;
1590         }
1591     }
1592
1593     if (!netdev_open_default(bond->name, &bond_dev)) {
1594         netdev_set_stats(bond_dev, &bond_stats);
1595         netdev_close(bond_dev);
1596     }
1597 }