ovs-atomic: Delete atomic, atomic_flag, ovs_refcount destroy functions.
[sliver-openvswitch.git] / lib / stp.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2008, 2009, 2010, 2011, 2012, 2013, 2014 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 /* Based on sample implementation in 802.1D-1998.  Above copyright and license
18  * applies to all modifications. */
19
20 #include <config.h>
21
22 #include "stp.h"
23 #include <sys/types.h>
24 #include <netinet/in.h>
25 #include <arpa/inet.h>
26 #include <inttypes.h>
27 #include <stdlib.h>
28 #include "byte-order.h"
29 #include "connectivity.h"
30 #include "ofpbuf.h"
31 #include "packets.h"
32 #include "seq.h"
33 #include "unixctl.h"
34 #include "util.h"
35 #include "vlog.h"
36
37 VLOG_DEFINE_THIS_MODULE(stp);
38
39 #define STP_PROTOCOL_ID 0x0000
40 #define STP_PROTOCOL_VERSION 0x00
41 #define STP_TYPE_CONFIG 0x00
42 #define STP_TYPE_TCN 0x80
43
44 OVS_PACKED(
45 struct stp_bpdu_header {
46     ovs_be16 protocol_id;       /* STP_PROTOCOL_ID. */
47     uint8_t protocol_version;   /* STP_PROTOCOL_VERSION. */
48     uint8_t bpdu_type;          /* One of STP_TYPE_*. */
49 });
50 BUILD_ASSERT_DECL(sizeof(struct stp_bpdu_header) == 4);
51
52 enum stp_config_bpdu_flags {
53     STP_CONFIG_TOPOLOGY_CHANGE_ACK = 0x80,
54     STP_CONFIG_TOPOLOGY_CHANGE = 0x01
55 };
56
57 OVS_PACKED(
58 struct stp_config_bpdu {
59     struct stp_bpdu_header header; /* Type STP_TYPE_CONFIG. */
60     uint8_t flags;                 /* STP_CONFIG_* flags. */
61     ovs_be64 root_id;              /* 8.5.1.1: Bridge believed to be root. */
62     ovs_be32 root_path_cost;       /* 8.5.1.2: Cost of path to root. */
63     ovs_be64 bridge_id;            /* 8.5.1.3: ID of transmitting bridge. */
64     ovs_be16 port_id;              /* 8.5.1.4: Port transmitting the BPDU. */
65     ovs_be16 message_age;          /* 8.5.1.5: Age of BPDU at tx time. */
66     ovs_be16 max_age;              /* 8.5.1.6: Timeout for received data. */
67     ovs_be16 hello_time;           /* 8.5.1.7: Time between BPDU generation. */
68     ovs_be16 forward_delay;        /* 8.5.1.8: State progression delay. */
69 });
70 BUILD_ASSERT_DECL(sizeof(struct stp_config_bpdu) == 35);
71
72 OVS_PACKED(
73 struct stp_tcn_bpdu {
74     struct stp_bpdu_header header; /* Type STP_TYPE_TCN. */
75 });
76 BUILD_ASSERT_DECL(sizeof(struct stp_tcn_bpdu) == 4);
77
78 struct stp_timer {
79     bool active;                 /* Timer in use? */
80     int value;                   /* Current value of timer, counting up. */
81 };
82
83 struct stp_port {
84     struct stp *stp;
85     void *aux;                      /* Auxiliary data the user may retrieve. */
86     int port_id;                    /* 8.5.5.1: Unique port identifier. */
87     enum stp_state state;           /* 8.5.5.2: Current state. */
88     int path_cost;                  /* 8.5.5.3: Cost of tx/rx on this port. */
89     stp_identifier designated_root; /* 8.5.5.4. */
90     int designated_cost;            /* 8.5.5.5: Path cost to root on port. */
91     stp_identifier designated_bridge; /* 8.5.5.6. */
92     int designated_port;            /* 8.5.5.7: Port to send config msgs on. */
93     bool topology_change_ack;       /* 8.5.5.8: Flag for next config BPDU. */
94     bool config_pending;            /* 8.5.5.9: Send BPDU when hold expires? */
95     bool change_detection_enabled;  /* 8.5.5.10: Detect topology changes? */
96
97     struct stp_timer message_age_timer; /* 8.5.6.1: Age of received info. */
98     struct stp_timer forward_delay_timer; /* 8.5.6.2: State change timer. */
99     struct stp_timer hold_timer;        /* 8.5.6.3: BPDU rate limit timer. */
100
101     int tx_count;                   /* Number of BPDUs transmitted. */
102     int rx_count;                   /* Number of valid BPDUs received. */
103     int error_count;                /* Number of bad BPDUs received. */
104
105     bool state_changed;
106 };
107
108 struct stp {
109     struct list node;               /* Node in all_stps list. */
110
111     /* Static bridge data. */
112     char *name;                     /* Human-readable name for log messages. */
113     stp_identifier bridge_id;       /* 8.5.3.7: This bridge. */
114     int max_age;                    /* 8.5.3.4: Time to drop received data. */
115     int hello_time;                 /* 8.5.3.5: Time between sending BPDUs. */
116     int forward_delay;              /* 8.5.3.6: Delay between state changes. */
117     int bridge_max_age;             /* 8.5.3.8: max_age when we're root. */
118     int bridge_hello_time;          /* 8.5.3.9: hello_time as root. */
119     int bridge_forward_delay;       /* 8.5.3.10: forward_delay as root. */
120     int rq_max_age;                 /* User-requested max age, in ms. */
121     int rq_hello_time;              /* User-requested hello time, in ms. */
122     int rq_forward_delay;           /* User-requested forward delay, in ms. */
123     int elapsed_remainder;          /* Left-over msecs from last stp_tick(). */
124
125     /* Dynamic bridge data. */
126     stp_identifier designated_root; /* 8.5.3.1: Bridge believed to be root. */
127     unsigned int root_path_cost;    /* 8.5.3.2: Cost of path to root. */
128     struct stp_port *root_port;     /* 8.5.3.3: Lowest cost port to root. */
129     bool topology_change_detected;  /* 8.5.3.11: Detected a topology change? */
130     bool topology_change;           /* 8.5.3.12: Received topology change? */
131
132     /* Bridge timers. */
133     struct stp_timer hello_timer;   /* 8.5.4.1: Hello timer. */
134     struct stp_timer tcn_timer;     /* 8.5.4.2: Topology change timer. */
135     struct stp_timer topology_change_timer; /* 8.5.4.3. */
136
137     /* Ports. */
138     struct stp_port ports[STP_MAX_PORTS];
139
140     /* Interface to client. */
141     bool fdb_needs_flush;          /* MAC learning tables needs flushing. */
142     struct stp_port *first_changed_port;
143     void (*send_bpdu)(struct ofpbuf *bpdu, int port_no, void *aux);
144     void *aux;
145
146     struct ovs_refcount ref_cnt;
147 };
148
149 static struct ovs_mutex mutex;
150 static struct list all_stps__ = LIST_INITIALIZER(&all_stps__);
151 static struct list *const all_stps OVS_GUARDED_BY(mutex) = &all_stps__;
152
153 #define FOR_EACH_ENABLED_PORT(PORT, STP)                        \
154     for ((PORT) = stp_next_enabled_port((STP), (STP)->ports);   \
155          (PORT);                                                \
156          (PORT) = stp_next_enabled_port((STP), (PORT) + 1))
157 static struct stp_port *
158 stp_next_enabled_port(const struct stp *stp, const struct stp_port *port)
159     OVS_REQUIRES(mutex)
160 {
161     for (; port < &stp->ports[ARRAY_SIZE(stp->ports)]; port++) {
162         if (port->state != STP_DISABLED) {
163             return CONST_CAST(struct stp_port *, port);
164         }
165     }
166     return NULL;
167 }
168
169 #define MESSAGE_AGE_INCREMENT 1
170
171 static void stp_transmit_config(struct stp_port *) OVS_REQUIRES(mutex);
172 static bool stp_supersedes_port_info(const struct stp_port *,
173                                      const struct stp_config_bpdu *)
174     OVS_REQUIRES(mutex);
175 static void stp_record_config_information(struct stp_port *,
176                                           const struct stp_config_bpdu *)
177     OVS_REQUIRES(mutex);
178 static void stp_record_config_timeout_values(struct stp *,
179                                              const struct stp_config_bpdu  *)
180     OVS_REQUIRES(mutex);
181 static bool stp_is_designated_port(const struct stp_port *)
182     OVS_REQUIRES(mutex);
183 static void stp_config_bpdu_generation(struct stp *) OVS_REQUIRES(mutex);
184 static void stp_transmit_tcn(struct stp *) OVS_REQUIRES(mutex);
185 static void stp_configuration_update(struct stp *) OVS_REQUIRES(mutex);
186 static bool stp_supersedes_root(const struct stp_port *root,
187                                 const struct stp_port *) OVS_REQUIRES(mutex);
188 static void stp_root_selection(struct stp *) OVS_REQUIRES(mutex);
189 static void stp_designated_port_selection(struct stp *) OVS_REQUIRES(mutex);
190 static void stp_become_designated_port(struct stp_port *)
191     OVS_REQUIRES(mutex);
192 static void stp_port_state_selection(struct stp *) OVS_REQUIRES(mutex);
193 static void stp_make_forwarding(struct stp_port *) OVS_REQUIRES(mutex);
194 static void stp_make_blocking(struct stp_port *) OVS_REQUIRES(mutex);
195 static void stp_set_port_state(struct stp_port *, enum stp_state)
196     OVS_REQUIRES(mutex);
197 static void stp_topology_change_detection(struct stp *) OVS_REQUIRES(mutex);
198 static void stp_topology_change_acknowledged(struct stp *)
199     OVS_REQUIRES(mutex);
200 static void stp_acknowledge_topology_change(struct stp_port *)
201     OVS_REQUIRES(mutex);
202 static void stp_received_config_bpdu(struct stp *, struct stp_port *,
203                                      const struct stp_config_bpdu *)
204     OVS_REQUIRES(mutex);
205 static void stp_received_tcn_bpdu(struct stp *, struct stp_port *)
206     OVS_REQUIRES(mutex);
207 static void stp_hello_timer_expiry(struct stp *) OVS_REQUIRES(mutex);
208 static void stp_message_age_timer_expiry(struct stp_port *)
209     OVS_REQUIRES(mutex);
210 static bool stp_is_designated_for_some_port(const struct stp *)
211     OVS_REQUIRES(mutex);
212 static void stp_forward_delay_timer_expiry(struct stp_port *)
213     OVS_REQUIRES(mutex);
214 static void stp_tcn_timer_expiry(struct stp *) OVS_REQUIRES(mutex);
215 static void stp_topology_change_timer_expiry(struct stp *)
216     OVS_REQUIRES(mutex);
217 static void stp_hold_timer_expiry(struct stp_port *) OVS_REQUIRES(mutex);
218 static void stp_initialize_port(struct stp_port *, enum stp_state)
219     OVS_REQUIRES(mutex);
220 static void stp_become_root_bridge(struct stp *) OVS_REQUIRES(mutex);
221 static void stp_update_bridge_timers(struct stp *) OVS_REQUIRES(mutex);
222
223 static int clamp(int x, int min, int max);
224 static int ms_to_timer(int ms);
225 static int timer_to_ms(int timer);
226 static void stp_start_timer(struct stp_timer *, int value);
227 static void stp_stop_timer(struct stp_timer *);
228 static bool stp_timer_expired(struct stp_timer *, int elapsed, int timeout);
229
230 static void stp_send_bpdu(struct stp_port *, const void *, size_t)
231     OVS_REQUIRES(mutex);
232 static void stp_unixctl_tcn(struct unixctl_conn *, int argc,
233                             const char *argv[], void *aux);
234
235 void
236 stp_init(void)
237 {
238     unixctl_command_register("stp/tcn", "[bridge]", 0, 1, stp_unixctl_tcn,
239                              NULL);
240 }
241
242 /* Creates and returns a new STP instance that initially has no ports enabled.
243  *
244  * 'bridge_id' should be a 48-bit MAC address as returned by
245  * eth_addr_to_uint64().  'bridge_id' may also have a priority value in its top
246  * 16 bits; if those bits are set to 0, STP_DEFAULT_BRIDGE_PRIORITY is used.
247  * (This priority may be changed with stp_set_bridge_priority().)
248  *
249  * When the bridge needs to send out a BPDU, it calls 'send_bpdu'.  This
250  * callback may be called from stp_tick() or stp_received_bpdu().  The
251  * arguments to 'send_bpdu' are an STP BPDU encapsulated in 'bpdu',
252  * the spanning tree port number 'port_no' that should transmit the
253  * packet, and auxiliary data to be passed to the callback in 'aux'.
254  */
255 struct stp *
256 stp_create(const char *name, stp_identifier bridge_id,
257            void (*send_bpdu)(struct ofpbuf *bpdu, int port_no, void *aux),
258            void *aux)
259 {
260     static struct ovsthread_once once = OVSTHREAD_ONCE_INITIALIZER;
261     struct stp *stp;
262     struct stp_port *p;
263
264     if (ovsthread_once_start(&once)) {
265         /* We need a recursive mutex because stp_send_bpdu() could loop back
266          * into the stp module through a patch port.  This happens
267          * intentionally as part of the unit tests.  Ideally we'd ditch
268          * the call back function, but for now this is what we have. */
269         ovs_mutex_init_recursive(&mutex);
270         ovsthread_once_done(&once);
271     }
272
273     ovs_mutex_lock(&mutex);
274     stp = xzalloc(sizeof *stp);
275     stp->name = xstrdup(name);
276     stp->bridge_id = bridge_id;
277     if (!(stp->bridge_id >> 48)) {
278         stp->bridge_id |= (uint64_t) STP_DEFAULT_BRIDGE_PRIORITY << 48;
279     }
280
281     stp->rq_max_age = STP_DEFAULT_MAX_AGE;
282     stp->rq_hello_time = STP_DEFAULT_HELLO_TIME;
283     stp->rq_forward_delay = STP_DEFAULT_FWD_DELAY;
284     stp_update_bridge_timers(stp);
285     stp->max_age = stp->bridge_max_age;
286     stp->hello_time = stp->bridge_hello_time;
287     stp->forward_delay = stp->bridge_forward_delay;
288
289     stp->designated_root = stp->bridge_id;
290     stp->root_path_cost = 0;
291     stp->root_port = NULL;
292     stp->topology_change_detected = false;
293     stp->topology_change = false;
294
295     stp_stop_timer(&stp->tcn_timer);
296     stp_stop_timer(&stp->topology_change_timer);
297     stp_start_timer(&stp->hello_timer, 0);
298
299     stp->send_bpdu = send_bpdu;
300     stp->aux = aux;
301
302     stp->first_changed_port = &stp->ports[ARRAY_SIZE(stp->ports)];
303     for (p = stp->ports; p < &stp->ports[ARRAY_SIZE(stp->ports)]; p++) {
304         p->stp = stp;
305         p->port_id = (stp_port_no(p) + 1) | (STP_DEFAULT_PORT_PRIORITY << 8);
306         p->path_cost = 19;      /* Recommended default for 100 Mb/s link. */
307         stp_initialize_port(p, STP_DISABLED);
308     }
309     ovs_refcount_init(&stp->ref_cnt);
310
311     list_push_back(all_stps, &stp->node);
312     ovs_mutex_unlock(&mutex);
313     return stp;
314 }
315
316 struct stp *
317 stp_ref(const struct stp *stp_)
318 {
319     struct stp *stp = CONST_CAST(struct stp *, stp_);
320     if (stp) {
321         ovs_refcount_ref(&stp->ref_cnt);
322     }
323     return stp;
324 }
325
326 /* Destroys 'stp'. */
327 void
328 stp_unref(struct stp *stp)
329 {
330     if (stp && ovs_refcount_unref(&stp->ref_cnt) == 1) {
331         ovs_mutex_lock(&mutex);
332         list_remove(&stp->node);
333         ovs_mutex_unlock(&mutex);
334         free(stp->name);
335         free(stp);
336     }
337 }
338
339 /* Runs 'stp' given that 'ms' milliseconds have passed. */
340 void
341 stp_tick(struct stp *stp, int ms)
342 {
343     struct stp_port *p;
344     int elapsed;
345
346     ovs_mutex_lock(&mutex);
347     /* Convert 'ms' to STP timer ticks.  Preserve any leftover milliseconds
348      * from previous stp_tick() calls so that we don't lose STP ticks when we
349      * are called too frequently. */
350     ms = clamp(ms, 0, INT_MAX - 1000) + stp->elapsed_remainder;
351     elapsed = ms_to_timer(ms);
352     stp->elapsed_remainder = ms - timer_to_ms(elapsed);
353     if (!elapsed) {
354         goto out;
355     }
356
357     if (stp_timer_expired(&stp->hello_timer, elapsed, stp->hello_time)) {
358         stp_hello_timer_expiry(stp);
359     }
360     if (stp_timer_expired(&stp->tcn_timer, elapsed, stp->bridge_hello_time)) {
361         stp_tcn_timer_expiry(stp);
362     }
363     if (stp_timer_expired(&stp->topology_change_timer, elapsed,
364                           stp->max_age + stp->forward_delay)) {
365         stp_topology_change_timer_expiry(stp);
366     }
367     FOR_EACH_ENABLED_PORT (p, stp) {
368         if (stp_timer_expired(&p->message_age_timer, elapsed, stp->max_age)) {
369             stp_message_age_timer_expiry(p);
370         }
371     }
372     FOR_EACH_ENABLED_PORT (p, stp) {
373         if (stp_timer_expired(&p->forward_delay_timer, elapsed,
374                               stp->forward_delay)) {
375             stp_forward_delay_timer_expiry(p);
376         }
377         if (stp_timer_expired(&p->hold_timer, elapsed, ms_to_timer(1000))) {
378             stp_hold_timer_expiry(p);
379         }
380     }
381
382 out:
383     ovs_mutex_unlock(&mutex);
384 }
385
386 static void
387 set_bridge_id(struct stp *stp, stp_identifier new_bridge_id)
388     OVS_REQUIRES(mutex)
389 {
390     if (new_bridge_id != stp->bridge_id) {
391         bool root;
392         struct stp_port *p;
393
394         root = stp_is_root_bridge(stp);
395         FOR_EACH_ENABLED_PORT (p, stp) {
396             if (stp_is_designated_port(p)) {
397                 p->designated_bridge = new_bridge_id;
398             }
399         }
400         stp->bridge_id = new_bridge_id;
401         stp_configuration_update(stp);
402         stp_port_state_selection(stp);
403         if (stp_is_root_bridge(stp) && !root) {
404             stp_become_root_bridge(stp);
405         }
406     }
407 }
408
409 void
410 stp_set_bridge_id(struct stp *stp, stp_identifier bridge_id)
411 {
412     const uint64_t mac_bits = (UINT64_C(1) << 48) - 1;
413     const uint64_t pri_bits = ~mac_bits;
414     ovs_mutex_lock(&mutex);
415     set_bridge_id(stp, (stp->bridge_id & pri_bits) | (bridge_id & mac_bits));
416     ovs_mutex_unlock(&mutex);
417 }
418
419 void
420 stp_set_bridge_priority(struct stp *stp, uint16_t new_priority)
421 {
422     const uint64_t mac_bits = (UINT64_C(1) << 48) - 1;
423     ovs_mutex_lock(&mutex);
424     set_bridge_id(stp, ((stp->bridge_id & mac_bits)
425                         | ((uint64_t) new_priority << 48)));
426     ovs_mutex_unlock(&mutex);
427 }
428
429 /* Sets the desired hello time for 'stp' to 'ms', in milliseconds.  The actual
430  * hello time is clamped to the range of 1 to 10 seconds and subject to the
431  * relationship (bridge_max_age >= 2 * (bridge_hello_time + 1 s)).  The bridge
432  * hello time is only used when 'stp' is the root bridge. */
433 void
434 stp_set_hello_time(struct stp *stp, int ms)
435 {
436     ovs_mutex_lock(&mutex);
437     stp->rq_hello_time = ms;
438     stp_update_bridge_timers(stp);
439     ovs_mutex_unlock(&mutex);
440 }
441
442 /* Sets the desired max age for 'stp' to 'ms', in milliseconds.  The actual max
443  * age is clamped to the range of 6 to 40 seconds and subject to the
444  * relationships (2 * (bridge_forward_delay - 1 s) >= bridge_max_age) and
445  * (bridge_max_age >= 2 * (bridge_hello_time + 1 s)).  The bridge max age is
446  * only used when 'stp' is the root bridge. */
447 void
448 stp_set_max_age(struct stp *stp, int ms)
449 {
450     ovs_mutex_lock(&mutex);
451     stp->rq_max_age = ms;
452     stp_update_bridge_timers(stp);
453     ovs_mutex_unlock(&mutex);
454 }
455
456 /* Sets the desired forward delay for 'stp' to 'ms', in milliseconds.  The
457  * actual forward delay is clamped to the range of 4 to 30 seconds and subject
458  * to the relationship (2 * (bridge_forward_delay - 1 s) >= bridge_max_age).
459  * The bridge forward delay is only used when 'stp' is the root bridge. */
460 void
461 stp_set_forward_delay(struct stp *stp, int ms)
462 {
463     ovs_mutex_lock(&mutex);
464     stp->rq_forward_delay = ms;
465     stp_update_bridge_timers(stp);
466     ovs_mutex_unlock(&mutex);
467 }
468
469 /* Returns the name given to 'stp' in the call to stp_create(). */
470 const char *
471 stp_get_name(const struct stp *stp)
472 {
473     char *name;
474
475     ovs_mutex_lock(&mutex);
476     name = stp->name;
477     ovs_mutex_unlock(&mutex);
478     return name;
479 }
480
481 /* Returns the bridge ID for 'stp'. */
482 stp_identifier
483 stp_get_bridge_id(const struct stp *stp)
484 {
485     stp_identifier bridge_id;
486
487     ovs_mutex_lock(&mutex);
488     bridge_id = stp->bridge_id;
489     ovs_mutex_unlock(&mutex);
490     return bridge_id;
491 }
492
493 /* Returns the bridge ID of the bridge currently believed to be the root. */
494 stp_identifier
495 stp_get_designated_root(const struct stp *stp)
496 {
497     stp_identifier designated_root;
498
499     ovs_mutex_lock(&mutex);
500     designated_root = stp->designated_root;
501     ovs_mutex_unlock(&mutex);
502     return designated_root;
503 }
504
505 /* Returns true if 'stp' believes itself to the be root of the spanning tree,
506  * false otherwise. */
507 bool
508 stp_is_root_bridge(const struct stp *stp)
509 {
510     bool is_root;
511
512     ovs_mutex_lock(&mutex);
513     is_root = stp->bridge_id == stp->designated_root;
514     ovs_mutex_unlock(&mutex);
515     return is_root;
516 }
517
518 /* Returns the cost of the path from 'stp' to the root of the spanning tree. */
519 int
520 stp_get_root_path_cost(const struct stp *stp)
521 {
522     int cost;
523
524     ovs_mutex_lock(&mutex);
525     cost = stp->root_path_cost;
526     ovs_mutex_unlock(&mutex);
527     return cost;
528 }
529
530 /* Returns the bridge hello time, in ms.  The returned value is not necessarily
531  * the value passed to stp_set_hello_time(): it is clamped to the valid range
532  * and quantized to the STP timer resolution.  */
533 int
534 stp_get_hello_time(const struct stp *stp)
535 {
536     int time;
537
538     ovs_mutex_lock(&mutex);
539     time = timer_to_ms(stp->bridge_hello_time);
540     ovs_mutex_unlock(&mutex);
541     return time;
542 }
543
544 /* Returns the bridge max age, in ms.  The returned value is not necessarily
545  * the value passed to stp_set_max_age(): it is clamped to the valid range,
546  * quantized to the STP timer resolution, and adjusted to match the constraints
547  * due to the hello time.  */
548 int
549 stp_get_max_age(const struct stp *stp)
550 {
551     int time;
552
553     ovs_mutex_lock(&mutex);
554     time = timer_to_ms(stp->bridge_max_age);
555     ovs_mutex_unlock(&mutex);
556     return time;
557 }
558
559 /* Returns the bridge forward delay, in ms.  The returned value is not
560  * necessarily the value passed to stp_set_forward_delay(): it is clamped to
561  * the valid range, quantized to the STP timer resolution, and adjusted to
562  * match the constraints due to the forward delay.  */
563 int
564 stp_get_forward_delay(const struct stp *stp)
565 {
566     int time;
567
568     ovs_mutex_lock(&mutex);
569     time = timer_to_ms(stp->bridge_forward_delay);
570     ovs_mutex_unlock(&mutex);
571     return time;
572 }
573
574 /* Returns true if something has happened to 'stp' which necessitates flushing
575  * the client's MAC learning table.  Calling this function resets 'stp' so that
576  * future calls will return false until flushing is required again. */
577 bool
578 stp_check_and_reset_fdb_flush(struct stp *stp)
579 {
580     bool needs_flush;
581
582     ovs_mutex_lock(&mutex);
583     needs_flush = stp->fdb_needs_flush;
584     stp->fdb_needs_flush = false;
585     ovs_mutex_unlock(&mutex);
586     return needs_flush;
587 }
588
589 /* Returns the port in 'stp' with index 'port_no', which must be between 0 and
590  * STP_MAX_PORTS. */
591 struct stp_port *
592 stp_get_port(struct stp *stp, int port_no)
593 {
594     struct stp_port *port;
595
596     ovs_mutex_lock(&mutex);
597     ovs_assert(port_no >= 0 && port_no < ARRAY_SIZE(stp->ports));
598     port = &stp->ports[port_no];
599     ovs_mutex_unlock(&mutex);
600     return port;
601 }
602
603 /* Returns the port connecting 'stp' to the root bridge, or a null pointer if
604  * there is no such port. */
605 struct stp_port *
606 stp_get_root_port(struct stp *stp)
607 {
608     struct stp_port *port;
609
610     ovs_mutex_lock(&mutex);
611     port = stp->root_port;
612     ovs_mutex_unlock(&mutex);
613     return port;
614 }
615
616 /* Finds a port whose state has changed.  If successful, stores the port whose
617  * state changed in '*portp' and returns true.  If no port has changed, stores
618  * NULL in '*portp' and returns false. */
619 bool
620 stp_get_changed_port(struct stp *stp, struct stp_port **portp)
621 {
622     struct stp_port *end, *p;
623     bool changed = false;
624
625     ovs_mutex_lock(&mutex);
626     end = &stp->ports[ARRAY_SIZE(stp->ports)];
627     for (p = stp->first_changed_port; p < end; p++) {
628         if (p->state_changed) {
629             p->state_changed = false;
630             stp->first_changed_port = p + 1;
631             *portp = p;
632             changed = true;
633             goto out;
634         }
635     }
636     stp->first_changed_port = end;
637     *portp = NULL;
638
639 out:
640     ovs_mutex_unlock(&mutex);
641     return changed;
642 }
643
644 /* Returns the name for the given 'state' (for use in debugging and log
645  * messages). */
646 const char *
647 stp_state_name(enum stp_state state)
648 {
649     switch (state) {
650     case STP_DISABLED:
651         return "disabled";
652     case STP_LISTENING:
653         return "listening";
654     case STP_LEARNING:
655         return "learning";
656     case STP_FORWARDING:
657         return "forwarding";
658     case STP_BLOCKING:
659         return "blocking";
660     default:
661         OVS_NOT_REACHED();
662     }
663 }
664
665 /* Returns true if 'state' is one in which packets received on a port should
666  * be forwarded, false otherwise.
667  *
668  * Returns true if 'state' is STP_DISABLED, since presumably in that case the
669  * port should still work, just not have STP applied to it. */
670 bool
671 stp_forward_in_state(enum stp_state state)
672 {
673     return (state & (STP_DISABLED | STP_FORWARDING)) != 0;
674 }
675
676 /* Returns true if 'state' is one in which MAC learning should be done on
677  * packets received on a port, false otherwise.
678  *
679  * Returns true if 'state' is STP_DISABLED, since presumably in that case the
680  * port should still work, just not have STP applied to it. */
681 bool
682 stp_learn_in_state(enum stp_state state)
683 {
684     return (state & (STP_DISABLED | STP_LEARNING | STP_FORWARDING)) != 0;
685 }
686
687 /* Returns the name for the given 'role' (for use in debugging and log
688  * messages). */
689 const char *
690 stp_role_name(enum stp_role role)
691 {
692     switch (role) {
693     case STP_ROLE_ROOT:
694         return "root";
695     case STP_ROLE_DESIGNATED:
696         return "designated";
697     case STP_ROLE_ALTERNATE:
698         return "alternate";
699     case STP_ROLE_DISABLED:
700         return "disabled";
701     default:
702         OVS_NOT_REACHED();
703     }
704 }
705
706 /* Notifies the STP entity that bridge protocol data unit 'bpdu', which is
707  * 'bpdu_size' bytes in length, was received on port 'p'.
708  *
709  * This function may call the 'send_bpdu' function provided to stp_create(). */
710 void
711 stp_received_bpdu(struct stp_port *p, const void *bpdu, size_t bpdu_size)
712 {
713     struct stp *stp = p->stp;
714     const struct stp_bpdu_header *header;
715
716     ovs_mutex_lock(&mutex);
717     if (p->state == STP_DISABLED) {
718         goto out;
719     }
720
721     if (bpdu_size < sizeof(struct stp_bpdu_header)) {
722         VLOG_WARN("%s: received runt %"PRIuSIZE"-byte BPDU", stp->name, bpdu_size);
723         p->error_count++;
724         goto out;
725     }
726
727     header = bpdu;
728     if (header->protocol_id != htons(STP_PROTOCOL_ID)) {
729         VLOG_WARN("%s: received BPDU with unexpected protocol ID %"PRIu16,
730                   stp->name, ntohs(header->protocol_id));
731         p->error_count++;
732         goto out;
733     }
734     if (header->protocol_version != STP_PROTOCOL_VERSION) {
735         VLOG_DBG("%s: received BPDU with unexpected protocol version %"PRIu8,
736                  stp->name, header->protocol_version);
737     }
738
739     switch (header->bpdu_type) {
740     case STP_TYPE_CONFIG:
741         if (bpdu_size < sizeof(struct stp_config_bpdu)) {
742             VLOG_WARN("%s: received config BPDU with invalid size %"PRIuSIZE,
743                       stp->name, bpdu_size);
744             p->error_count++;
745             goto out;
746         }
747         stp_received_config_bpdu(stp, p, bpdu);
748         break;
749
750     case STP_TYPE_TCN:
751         if (bpdu_size != sizeof(struct stp_tcn_bpdu)) {
752             VLOG_WARN("%s: received TCN BPDU with invalid size %"PRIuSIZE,
753                       stp->name, bpdu_size);
754             p->error_count++;
755             goto out;
756         }
757         stp_received_tcn_bpdu(stp, p);
758         break;
759
760     default:
761         VLOG_WARN("%s: received BPDU of unexpected type %"PRIu8,
762                   stp->name, header->bpdu_type);
763         p->error_count++;
764         goto out;
765     }
766     p->rx_count++;
767
768 out:
769     ovs_mutex_unlock(&mutex);
770 }
771
772 /* Returns the STP entity in which 'p' is nested. */
773 struct stp *
774 stp_port_get_stp(struct stp_port *p)
775 {
776     struct stp *stp;
777
778     ovs_mutex_lock(&mutex);
779     stp = p->stp;
780     ovs_mutex_unlock(&mutex);
781     return stp;
782 }
783
784 /* Sets the 'aux' member of 'p'.
785  *
786  * The 'aux' member will be reset to NULL when stp_port_disable() is
787  * called or stp_port_enable() is called when the port is in a Disabled
788  * state. */
789 void
790 stp_port_set_aux(struct stp_port *p, void *aux)
791 {
792     ovs_mutex_lock(&mutex);
793     p->aux = aux;
794     ovs_mutex_unlock(&mutex);
795 }
796
797 /* Returns the 'aux' member of 'p'. */
798 void *
799 stp_port_get_aux(struct stp_port *p)
800 {
801     void *aux;
802
803     ovs_mutex_lock(&mutex);
804     aux = p->aux;
805     ovs_mutex_unlock(&mutex);
806     return aux;
807 }
808
809 /* Returns the index of port 'p' within its bridge. */
810 int
811 stp_port_no(const struct stp_port *p)
812 {
813     struct stp *stp;
814     int index;
815
816     ovs_mutex_lock(&mutex);
817     stp = p->stp;
818     ovs_assert(p >= stp->ports && p < &stp->ports[ARRAY_SIZE(stp->ports)]);
819     index = p - p->stp->ports;
820     ovs_mutex_unlock(&mutex);
821     return index;
822 }
823
824 /* Returns the port ID for 'p'. */
825 int
826 stp_port_get_id(const struct stp_port *p)
827 {
828     int port_id;
829
830     ovs_mutex_lock(&mutex);
831     port_id = p->port_id;
832     ovs_mutex_unlock(&mutex);
833     return port_id;
834 }
835
836 /* Returns the state of port 'p'. */
837 enum stp_state
838 stp_port_get_state(const struct stp_port *p)
839 {
840     enum stp_state state;
841
842     ovs_mutex_lock(&mutex);
843     state = p->state;
844     ovs_mutex_unlock(&mutex);
845     return state;
846 }
847
848 /* Returns the role of port 'p'. */
849 enum stp_role
850 stp_port_get_role(const struct stp_port *p)
851 {
852     struct stp_port *root_port;
853     enum stp_role role;
854
855     ovs_mutex_lock(&mutex);
856     root_port = p->stp->root_port;
857     if (root_port && root_port->port_id == p->port_id) {
858         role = STP_ROLE_ROOT;
859     } else if (stp_is_designated_port(p)) {
860         role = STP_ROLE_DESIGNATED;
861     } else if (p->state == STP_DISABLED) {
862         role = STP_ROLE_DISABLED;
863     } else {
864         role = STP_ROLE_ALTERNATE;
865     }
866     ovs_mutex_unlock(&mutex);
867     return role;
868 }
869
870 /* Retrieves BPDU transmit and receive counts for 'p'. */
871 void
872 stp_port_get_counts(const struct stp_port *p,
873                     int *tx_count, int *rx_count, int *error_count)
874 {
875     ovs_mutex_lock(&mutex);
876     *tx_count = p->tx_count;
877     *rx_count = p->rx_count;
878     *error_count = p->error_count;
879     ovs_mutex_unlock(&mutex);
880 }
881
882 /* Disables STP on port 'p'. */
883 void
884 stp_port_disable(struct stp_port *p)
885 {
886     struct stp *stp;
887
888     ovs_mutex_lock(&mutex);
889     stp = p->stp;
890     if (p->state != STP_DISABLED) {
891         bool root = stp_is_root_bridge(stp);
892         stp_become_designated_port(p);
893         stp_set_port_state(p, STP_DISABLED);
894         p->topology_change_ack = false;
895         p->config_pending = false;
896         stp_stop_timer(&p->message_age_timer);
897         stp_stop_timer(&p->forward_delay_timer);
898         stp_configuration_update(stp);
899         stp_port_state_selection(stp);
900         if (stp_is_root_bridge(stp) && !root) {
901             stp_become_root_bridge(stp);
902         }
903         p->aux = NULL;
904     }
905     ovs_mutex_unlock(&mutex);
906 }
907
908 /* Enables STP on port 'p'.  The port will initially be in "blocking" state. */
909 void
910 stp_port_enable(struct stp_port *p)
911 {
912     ovs_mutex_lock(&mutex);
913     if (p->state == STP_DISABLED) {
914         stp_initialize_port(p, STP_BLOCKING);
915         stp_port_state_selection(p->stp);
916     }
917     ovs_mutex_unlock(&mutex);
918 }
919
920 /* Sets the priority of port 'p' to 'new_priority'.  Lower numerical values
921  * are interpreted as higher priorities. */
922 void
923 stp_port_set_priority(struct stp_port *p, uint8_t new_priority)
924 {
925     uint16_t new_port_id;
926
927     ovs_mutex_lock(&mutex);
928     new_port_id  = (p->port_id & 0xff) | (new_priority << 8);
929     if (p->port_id != new_port_id) {
930         struct stp *stp = p->stp;
931         if (stp_is_designated_port(p)) {
932             p->designated_port = new_port_id;
933         }
934         p->port_id = new_port_id;
935         if (stp->bridge_id == p->designated_bridge
936             && p->port_id < p->designated_port) {
937             stp_become_designated_port(p);
938             stp_port_state_selection(stp);
939         }
940     }
941     ovs_mutex_unlock(&mutex);
942 }
943
944 /* Convert 'speed' (measured in Mb/s) into the path cost. */
945 uint16_t
946 stp_convert_speed_to_cost(unsigned int speed)
947 {
948     uint16_t ret;
949
950     ovs_mutex_lock(&mutex);
951     ret = speed >= 10000 ? 2  /* 10 Gb/s. */
952         : speed >= 1000 ? 4 /* 1 Gb/s. */
953         : speed >= 100 ? 19 /* 100 Mb/s. */
954         : speed >= 16 ? 62  /* 16 Mb/s. */
955         : speed >= 10 ? 100 /* 10 Mb/s. */
956         : speed >= 4 ? 250  /* 4 Mb/s. */
957         : 19;             /* 100 Mb/s (guess). */
958     ovs_mutex_unlock(&mutex);
959     return ret;
960 }
961
962 /* Sets the path cost of port 'p' to 'path_cost'.  Lower values are generally
963  * used to indicate faster links.  Use stp_port_set_speed() to automatically
964  * generate a default path cost from a link speed. */
965 void
966 stp_port_set_path_cost(struct stp_port *p, uint16_t path_cost)
967 {
968     ovs_mutex_lock(&mutex);
969     if (p->path_cost != path_cost) {
970         struct stp *stp = p->stp;
971         p->path_cost = path_cost;
972         stp_configuration_update(stp);
973         stp_port_state_selection(stp);
974     }
975     ovs_mutex_unlock(&mutex);
976 }
977
978 /* Sets the path cost of port 'p' based on 'speed' (measured in Mb/s). */
979 void
980 stp_port_set_speed(struct stp_port *p, unsigned int speed)
981 {
982     stp_port_set_path_cost(p, stp_convert_speed_to_cost(speed));
983 }
984
985 /* Enables topology change detection on port 'p'. */
986 void
987 stp_port_enable_change_detection(struct stp_port *p)
988 {
989     p->change_detection_enabled = true;
990 }
991
992 /* Disables topology change detection on port 'p'. */
993 void
994 stp_port_disable_change_detection(struct stp_port *p)
995 {
996     p->change_detection_enabled = false;
997 }
998 \f
999 static void
1000 stp_transmit_config(struct stp_port *p) OVS_REQUIRES(mutex)
1001 {
1002     struct stp *stp = p->stp;
1003     bool root = stp_is_root_bridge(stp);
1004     if (!root && !stp->root_port) {
1005         return;
1006     }
1007     if (p->hold_timer.active) {
1008         p->config_pending = true;
1009     } else {
1010         struct stp_config_bpdu config;
1011         memset(&config, 0, sizeof config);
1012         config.header.protocol_id = htons(STP_PROTOCOL_ID);
1013         config.header.protocol_version = STP_PROTOCOL_VERSION;
1014         config.header.bpdu_type = STP_TYPE_CONFIG;
1015         config.flags = 0;
1016         if (p->topology_change_ack) {
1017             config.flags |= STP_CONFIG_TOPOLOGY_CHANGE_ACK;
1018         }
1019         if (stp->topology_change) {
1020             config.flags |= STP_CONFIG_TOPOLOGY_CHANGE;
1021         }
1022         config.root_id = htonll(stp->designated_root);
1023         config.root_path_cost = htonl(stp->root_path_cost);
1024         config.bridge_id = htonll(stp->bridge_id);
1025         config.port_id = htons(p->port_id);
1026         if (root) {
1027             config.message_age = htons(0);
1028         } else {
1029             config.message_age = htons(stp->root_port->message_age_timer.value
1030                                        + MESSAGE_AGE_INCREMENT);
1031         }
1032         config.max_age = htons(stp->max_age);
1033         config.hello_time = htons(stp->hello_time);
1034         config.forward_delay = htons(stp->forward_delay);
1035         if (ntohs(config.message_age) < stp->max_age) {
1036             p->topology_change_ack = false;
1037             p->config_pending = false;
1038             stp_send_bpdu(p, &config, sizeof config);
1039             stp_start_timer(&p->hold_timer, 0);
1040         }
1041     }
1042 }
1043
1044 static bool
1045 stp_supersedes_port_info(const struct stp_port *p,
1046                          const struct stp_config_bpdu *config)
1047      OVS_REQUIRES(mutex)
1048 {
1049     if (ntohll(config->root_id) != p->designated_root) {
1050         return ntohll(config->root_id) < p->designated_root;
1051     } else if (ntohl(config->root_path_cost) != p->designated_cost) {
1052         return ntohl(config->root_path_cost) < p->designated_cost;
1053     } else if (ntohll(config->bridge_id) != p->designated_bridge) {
1054         return ntohll(config->bridge_id) < p->designated_bridge;
1055     } else {
1056         return (ntohll(config->bridge_id) != p->stp->bridge_id
1057                 || ntohs(config->port_id) <= p->designated_port);
1058     }
1059 }
1060
1061 static void
1062 stp_record_config_information(struct stp_port *p,
1063                               const struct stp_config_bpdu *config)
1064      OVS_REQUIRES(mutex)
1065 {
1066     p->designated_root = ntohll(config->root_id);
1067     p->designated_cost = ntohl(config->root_path_cost);
1068     p->designated_bridge = ntohll(config->bridge_id);
1069     p->designated_port = ntohs(config->port_id);
1070     stp_start_timer(&p->message_age_timer, ntohs(config->message_age));
1071 }
1072
1073 static void
1074 stp_record_config_timeout_values(struct stp *stp,
1075                                  const struct stp_config_bpdu  *config)
1076      OVS_REQUIRES(mutex)
1077 {
1078     stp->max_age = ntohs(config->max_age);
1079     stp->hello_time = ntohs(config->hello_time);
1080     stp->forward_delay = ntohs(config->forward_delay);
1081     stp->topology_change = config->flags & STP_CONFIG_TOPOLOGY_CHANGE;
1082 }
1083
1084 static bool
1085 stp_is_designated_port(const struct stp_port *p) OVS_REQUIRES(mutex)
1086 {
1087     return (p->designated_bridge == p->stp->bridge_id
1088             && p->designated_port == p->port_id);
1089 }
1090
1091 static void
1092 stp_config_bpdu_generation(struct stp *stp) OVS_REQUIRES(mutex)
1093 {
1094     struct stp_port *p;
1095
1096     FOR_EACH_ENABLED_PORT (p, stp) {
1097         if (stp_is_designated_port(p)) {
1098             stp_transmit_config(p);
1099         }
1100     }
1101 }
1102
1103 static void
1104 stp_transmit_tcn(struct stp *stp) OVS_REQUIRES(mutex)
1105 {
1106     struct stp_port *p = stp->root_port;
1107     struct stp_tcn_bpdu tcn_bpdu;
1108     if (!p) {
1109         return;
1110     }
1111     tcn_bpdu.header.protocol_id = htons(STP_PROTOCOL_ID);
1112     tcn_bpdu.header.protocol_version = STP_PROTOCOL_VERSION;
1113     tcn_bpdu.header.bpdu_type = STP_TYPE_TCN;
1114     stp_send_bpdu(p, &tcn_bpdu, sizeof tcn_bpdu);
1115 }
1116
1117 static void
1118 stp_configuration_update(struct stp *stp) OVS_REQUIRES(mutex)
1119 {
1120     stp_root_selection(stp);
1121     stp_designated_port_selection(stp);
1122     seq_change(connectivity_seq_get());
1123 }
1124
1125 static bool
1126 stp_supersedes_root(const struct stp_port *root, const struct stp_port *p)
1127     OVS_REQUIRES(mutex)
1128 {
1129     int p_cost = p->designated_cost + p->path_cost;
1130     int root_cost = root->designated_cost + root->path_cost;
1131
1132     if (p->designated_root != root->designated_root) {
1133         return p->designated_root < root->designated_root;
1134     } else if (p_cost != root_cost) {
1135         return p_cost < root_cost;
1136     } else if (p->designated_bridge != root->designated_bridge) {
1137         return p->designated_bridge < root->designated_bridge;
1138     } else if (p->designated_port != root->designated_port) {
1139         return p->designated_port < root->designated_port;
1140     } else {
1141         return p->port_id < root->port_id;
1142     }
1143 }
1144
1145 static void
1146 stp_root_selection(struct stp *stp) OVS_REQUIRES(mutex)
1147 {
1148     struct stp_port *p, *root;
1149
1150     root = NULL;
1151     FOR_EACH_ENABLED_PORT (p, stp) {
1152         if (stp_is_designated_port(p)
1153             || p->designated_root >= stp->bridge_id) {
1154             continue;
1155         }
1156         if (root && !stp_supersedes_root(root, p)) {
1157             continue;
1158         }
1159         root = p;
1160     }
1161     stp->root_port = root;
1162     if (!root) {
1163         stp->designated_root = stp->bridge_id;
1164         stp->root_path_cost = 0;
1165     } else {
1166         stp->designated_root = root->designated_root;
1167         stp->root_path_cost = root->designated_cost + root->path_cost;
1168     }
1169 }
1170
1171 static void
1172 stp_designated_port_selection(struct stp *stp) OVS_REQUIRES(mutex)
1173 {
1174     struct stp_port *p;
1175
1176     FOR_EACH_ENABLED_PORT (p, stp) {
1177         if (stp_is_designated_port(p)
1178             || p->designated_root != stp->designated_root
1179             || stp->root_path_cost < p->designated_cost
1180             || (stp->root_path_cost == p->designated_cost
1181                 && (stp->bridge_id < p->designated_bridge
1182                     || (stp->bridge_id == p->designated_bridge
1183                         && p->port_id <= p->designated_port))))
1184         {
1185             stp_become_designated_port(p);
1186         }
1187     }
1188 }
1189
1190 static void
1191 stp_become_designated_port(struct stp_port *p) OVS_REQUIRES(mutex)
1192 {
1193     struct stp *stp = p->stp;
1194     p->designated_root = stp->designated_root;
1195     p->designated_cost = stp->root_path_cost;
1196     p->designated_bridge = stp->bridge_id;
1197     p->designated_port = p->port_id;
1198 }
1199
1200 static void
1201 stp_port_state_selection(struct stp *stp) OVS_REQUIRES(mutex)
1202 {
1203     struct stp_port *p;
1204
1205     FOR_EACH_ENABLED_PORT (p, stp) {
1206         if (p == stp->root_port) {
1207             p->config_pending = false;
1208             p->topology_change_ack = false;
1209             stp_make_forwarding(p);
1210         } else if (stp_is_designated_port(p)) {
1211             stp_stop_timer(&p->message_age_timer);
1212             stp_make_forwarding(p);
1213         } else {
1214             p->config_pending = false;
1215             p->topology_change_ack = false;
1216             stp_make_blocking(p);
1217         }
1218     }
1219 }
1220
1221 static void
1222 stp_make_forwarding(struct stp_port *p) OVS_REQUIRES(mutex)
1223 {
1224     if (p->state == STP_BLOCKING) {
1225         stp_set_port_state(p, STP_LISTENING);
1226         stp_start_timer(&p->forward_delay_timer, 0);
1227     }
1228 }
1229
1230 static void
1231 stp_make_blocking(struct stp_port *p) OVS_REQUIRES(mutex)
1232 {
1233     if (!(p->state & (STP_DISABLED | STP_BLOCKING))) {
1234         if (p->state & (STP_FORWARDING | STP_LEARNING)) {
1235             if (p->change_detection_enabled) {
1236                 stp_topology_change_detection(p->stp);
1237             }
1238         }
1239         stp_set_port_state(p, STP_BLOCKING);
1240         stp_stop_timer(&p->forward_delay_timer);
1241     }
1242 }
1243
1244 static void
1245 stp_set_port_state(struct stp_port *p, enum stp_state state)
1246     OVS_REQUIRES(mutex)
1247 {
1248     if (state != p->state && !p->state_changed) {
1249         p->state_changed = true;
1250         if (p < p->stp->first_changed_port) {
1251             p->stp->first_changed_port = p;
1252         }
1253         seq_change(connectivity_seq_get());
1254     }
1255     p->state = state;
1256 }
1257
1258 static void
1259 stp_topology_change_detection(struct stp *stp) OVS_REQUIRES(mutex)
1260 {
1261     static struct vlog_rate_limit rl = VLOG_RATE_LIMIT_INIT(1, 5);
1262
1263     if (stp_is_root_bridge(stp)) {
1264         stp->topology_change = true;
1265         stp_start_timer(&stp->topology_change_timer, 0);
1266     } else if (!stp->topology_change_detected) {
1267         stp_transmit_tcn(stp);
1268         stp_start_timer(&stp->tcn_timer, 0);
1269     }
1270     stp->fdb_needs_flush = true;
1271     stp->topology_change_detected = true;
1272     seq_change(connectivity_seq_get());
1273     VLOG_INFO_RL(&rl, "%s: detected topology change.", stp->name);
1274 }
1275
1276 static void
1277 stp_topology_change_acknowledged(struct stp *stp) OVS_REQUIRES(mutex)
1278 {
1279     stp->topology_change_detected = false;
1280     stp_stop_timer(&stp->tcn_timer);
1281 }
1282
1283 static void
1284 stp_acknowledge_topology_change(struct stp_port *p) OVS_REQUIRES(mutex)
1285 {
1286     p->topology_change_ack = true;
1287     stp_transmit_config(p);
1288 }
1289
1290 static void
1291 stp_received_config_bpdu(struct stp *stp, struct stp_port *p,
1292                          const struct stp_config_bpdu *config)
1293     OVS_REQUIRES(mutex)
1294 {
1295     if (ntohs(config->message_age) >= ntohs(config->max_age)) {
1296         VLOG_WARN("%s: received config BPDU with message age (%u) greater "
1297                   "than max age (%u)",
1298                   stp->name,
1299                   ntohs(config->message_age), ntohs(config->max_age));
1300         return;
1301     }
1302     if (p->state != STP_DISABLED) {
1303         bool root = stp_is_root_bridge(stp);
1304         if (stp_supersedes_port_info(p, config)) {
1305             stp_record_config_information(p, config);
1306             stp_configuration_update(stp);
1307             stp_port_state_selection(stp);
1308             if (!stp_is_root_bridge(stp) && root) {
1309                 stp_stop_timer(&stp->hello_timer);
1310                 if (stp->topology_change_detected) {
1311                     stp_stop_timer(&stp->topology_change_timer);
1312                     stp_transmit_tcn(stp);
1313                     stp_start_timer(&stp->tcn_timer, 0);
1314                 }
1315             }
1316             if (p == stp->root_port) {
1317                 stp_record_config_timeout_values(stp, config);
1318                 stp_config_bpdu_generation(stp);
1319                 if (config->flags & STP_CONFIG_TOPOLOGY_CHANGE_ACK) {
1320                     stp_topology_change_acknowledged(stp);
1321                 }
1322                 if (config->flags & STP_CONFIG_TOPOLOGY_CHANGE) {
1323                     stp->fdb_needs_flush = true;
1324                 }
1325             }
1326         } else if (stp_is_designated_port(p)) {
1327             stp_transmit_config(p);
1328         }
1329     }
1330 }
1331
1332 static void
1333 stp_received_tcn_bpdu(struct stp *stp, struct stp_port *p)
1334     OVS_REQUIRES(mutex)
1335 {
1336     if (p->state != STP_DISABLED) {
1337         if (stp_is_designated_port(p)) {
1338             stp_topology_change_detection(stp);
1339             stp_acknowledge_topology_change(p);
1340         }
1341     }
1342 }
1343
1344 static void
1345 stp_hello_timer_expiry(struct stp *stp) OVS_REQUIRES(mutex)
1346 {
1347     stp_config_bpdu_generation(stp);
1348     stp_start_timer(&stp->hello_timer, 0);
1349 }
1350
1351 static void
1352 stp_message_age_timer_expiry(struct stp_port *p) OVS_REQUIRES(mutex)
1353 {
1354     struct stp *stp = p->stp;
1355     bool root = stp_is_root_bridge(stp);
1356     stp_become_designated_port(p);
1357     stp_configuration_update(stp);
1358     stp_port_state_selection(stp);
1359     if (stp_is_root_bridge(stp) && !root) {
1360         stp->max_age = stp->bridge_max_age;
1361         stp->hello_time = stp->bridge_hello_time;
1362         stp->forward_delay = stp->bridge_forward_delay;
1363         stp_topology_change_detection(stp);
1364         stp_stop_timer(&stp->tcn_timer);
1365         stp_config_bpdu_generation(stp);
1366         stp_start_timer(&stp->hello_timer, 0);
1367     }
1368 }
1369
1370 static bool
1371 stp_is_designated_for_some_port(const struct stp *stp) OVS_REQUIRES(mutex)
1372 {
1373     const struct stp_port *p;
1374
1375     FOR_EACH_ENABLED_PORT (p, stp) {
1376         if (p->designated_bridge == stp->bridge_id) {
1377             return true;
1378         }
1379     }
1380     return false;
1381 }
1382
1383 static void
1384 stp_forward_delay_timer_expiry(struct stp_port *p) OVS_REQUIRES(mutex)
1385 {
1386     if (p->state == STP_LISTENING) {
1387         stp_set_port_state(p, STP_LEARNING);
1388         stp_start_timer(&p->forward_delay_timer, 0);
1389     } else if (p->state == STP_LEARNING) {
1390         stp_set_port_state(p, STP_FORWARDING);
1391         if (stp_is_designated_for_some_port(p->stp)) {
1392             if (p->change_detection_enabled) {
1393                 stp_topology_change_detection(p->stp);
1394             }
1395         }
1396     }
1397 }
1398
1399 static void
1400 stp_tcn_timer_expiry(struct stp *stp) OVS_REQUIRES(mutex)
1401 {
1402     stp_transmit_tcn(stp);
1403     stp_start_timer(&stp->tcn_timer, 0);
1404 }
1405
1406 static void
1407 stp_topology_change_timer_expiry(struct stp *stp) OVS_REQUIRES(mutex)
1408 {
1409     stp->topology_change_detected = false;
1410     stp->topology_change = false;
1411 }
1412
1413 static void
1414 stp_hold_timer_expiry(struct stp_port *p) OVS_REQUIRES(mutex)
1415 {
1416     if (p->config_pending) {
1417         stp_transmit_config(p);
1418     }
1419 }
1420
1421 static void
1422 stp_initialize_port(struct stp_port *p, enum stp_state state)
1423     OVS_REQUIRES(mutex)
1424 {
1425     ovs_assert(state & (STP_DISABLED | STP_BLOCKING));
1426     stp_become_designated_port(p);
1427     stp_set_port_state(p, state);
1428     p->topology_change_ack = false;
1429     p->config_pending = false;
1430     p->change_detection_enabled = true;
1431     p->aux = NULL;
1432     stp_stop_timer(&p->message_age_timer);
1433     stp_stop_timer(&p->forward_delay_timer);
1434     stp_stop_timer(&p->hold_timer);
1435     p->tx_count = p->rx_count = p->error_count = 0;
1436 }
1437
1438 static void
1439 stp_become_root_bridge(struct stp *stp) OVS_REQUIRES(mutex)
1440 {
1441     stp->max_age = stp->bridge_max_age;
1442     stp->hello_time = stp->bridge_hello_time;
1443     stp->forward_delay = stp->bridge_forward_delay;
1444     stp_topology_change_detection(stp);
1445     stp_stop_timer(&stp->tcn_timer);
1446     stp_config_bpdu_generation(stp);
1447     stp_start_timer(&stp->hello_timer, 0);
1448 }
1449
1450 static void
1451 stp_start_timer(struct stp_timer *timer, int value) OVS_REQUIRES(mutex)
1452 {
1453     timer->value = value;
1454     timer->active = true;
1455 }
1456
1457 static void
1458 stp_stop_timer(struct stp_timer *timer) OVS_REQUIRES(mutex)
1459 {
1460     timer->active = false;
1461 }
1462
1463 static bool
1464 stp_timer_expired(struct stp_timer *timer, int elapsed, int timeout)
1465     OVS_REQUIRES(mutex)
1466 {
1467     if (timer->active) {
1468         timer->value += elapsed;
1469         if (timer->value >= timeout) {
1470             timer->active = false;
1471             return true;
1472         }
1473     }
1474     return false;
1475 }
1476
1477 /* Returns the number of whole STP timer ticks in 'ms' milliseconds.  There
1478  * are 256 STP timer ticks per second. */
1479 static int
1480 ms_to_timer(int ms)
1481 {
1482     return ms * 0x100 / 1000;
1483 }
1484
1485 /* Returns the number of whole milliseconds in 'timer' STP timer ticks.  There
1486  * are 256 STP timer ticks per second. */
1487 static int
1488 timer_to_ms(int timer)
1489 {
1490     return timer * 1000 / 0x100;
1491 }
1492
1493 static int
1494 clamp(int x, int min, int max)
1495 {
1496     return x < min ? min : x > max ? max : x;
1497 }
1498
1499 static void
1500 stp_update_bridge_timers(struct stp *stp) OVS_REQUIRES(mutex)
1501 {
1502     int ht, ma, fd;
1503
1504     ht = clamp(stp->rq_hello_time, 1000, 10000);
1505     ma = clamp(stp->rq_max_age, MAX(2 * (ht + 1000), 6000), 40000);
1506     fd = clamp(stp->rq_forward_delay, ma / 2 + 1000, 30000);
1507
1508     stp->bridge_hello_time = ms_to_timer(ht);
1509     stp->bridge_max_age = ms_to_timer(ma);
1510     stp->bridge_forward_delay = ms_to_timer(fd);
1511
1512     if (stp_is_root_bridge(stp)) {
1513         stp->max_age = stp->bridge_max_age;
1514         stp->hello_time = stp->bridge_hello_time;
1515         stp->forward_delay = stp->bridge_forward_delay;
1516     }
1517 }
1518
1519 static void
1520 stp_send_bpdu(struct stp_port *p, const void *bpdu, size_t bpdu_size)
1521     OVS_REQUIRES(mutex)
1522 {
1523     struct eth_header *eth;
1524     struct llc_header *llc;
1525     struct ofpbuf *pkt;
1526
1527     /* Skeleton. */
1528     pkt = ofpbuf_new(ETH_HEADER_LEN + LLC_HEADER_LEN + bpdu_size);
1529     pkt->l2 = eth = ofpbuf_put_zeros(pkt, sizeof *eth);
1530     llc = ofpbuf_put_zeros(pkt, sizeof *llc);
1531     pkt->l3 = ofpbuf_put(pkt, bpdu, bpdu_size);
1532
1533     /* 802.2 header. */
1534     memcpy(eth->eth_dst, eth_addr_stp, ETH_ADDR_LEN);
1535     /* p->stp->send_bpdu() must fill in source address. */
1536     eth->eth_type = htons(pkt->size - ETH_HEADER_LEN);
1537
1538     /* LLC header. */
1539     llc->llc_dsap = STP_LLC_DSAP;
1540     llc->llc_ssap = STP_LLC_SSAP;
1541     llc->llc_cntl = STP_LLC_CNTL;
1542
1543     p->stp->send_bpdu(pkt, stp_port_no(p), p->stp->aux);
1544     p->tx_count++;
1545 }
1546 \f
1547 /* Unixctl. */
1548
1549 static struct stp *
1550 stp_find(const char *name) OVS_REQUIRES(mutex)
1551 {
1552     struct stp *stp;
1553
1554     LIST_FOR_EACH (stp, node, all_stps) {
1555         if (!strcmp(stp->name, name)) {
1556             return stp;
1557         }
1558     }
1559     return NULL;
1560 }
1561
1562 static void
1563 stp_unixctl_tcn(struct unixctl_conn *conn, int argc,
1564                 const char *argv[], void *aux OVS_UNUSED)
1565 {
1566     ovs_mutex_lock(&mutex);
1567     if (argc > 1) {
1568         struct stp *stp = stp_find(argv[1]);
1569
1570         if (!stp) {
1571             unixctl_command_reply_error(conn, "no such stp object");
1572             goto out;
1573         }
1574         stp_topology_change_detection(stp);
1575     } else {
1576         struct stp *stp;
1577
1578         LIST_FOR_EACH (stp, node, all_stps) {
1579             stp_topology_change_detection(stp);
1580         }
1581     }
1582
1583     unixctl_command_reply(conn, "OK");
1584
1585 out:
1586     ovs_mutex_unlock(&mutex);
1587 }