Setting tag sliver-openvswitch-2.2.90-1
[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 true if 'state' is one in which rx&tx bpdu should be done on
688  * on a port, false otherwise. */
689 bool
690 stp_listen_in_state(enum stp_state state)
691 {
692     return (state &
693             (STP_LISTENING | STP_LEARNING | STP_FORWARDING)) != 0;
694 }
695
696 /* Returns the name for the given 'role' (for use in debugging and log
697  * messages). */
698 const char *
699 stp_role_name(enum stp_role role)
700 {
701     switch (role) {
702     case STP_ROLE_ROOT:
703         return "root";
704     case STP_ROLE_DESIGNATED:
705         return "designated";
706     case STP_ROLE_ALTERNATE:
707         return "alternate";
708     case STP_ROLE_DISABLED:
709         return "disabled";
710     default:
711         OVS_NOT_REACHED();
712     }
713 }
714
715 /* Notifies the STP entity that bridge protocol data unit 'bpdu', which is
716  * 'bpdu_size' bytes in length, was received on port 'p'.
717  *
718  * This function may call the 'send_bpdu' function provided to stp_create(). */
719 void
720 stp_received_bpdu(struct stp_port *p, const void *bpdu, size_t bpdu_size)
721 {
722     struct stp *stp = p->stp;
723     const struct stp_bpdu_header *header;
724
725     ovs_mutex_lock(&mutex);
726     if (p->state == STP_DISABLED) {
727         goto out;
728     }
729
730     if (bpdu_size < sizeof(struct stp_bpdu_header)) {
731         VLOG_WARN("%s: received runt %"PRIuSIZE"-byte BPDU", stp->name, bpdu_size);
732         p->error_count++;
733         goto out;
734     }
735
736     header = bpdu;
737     if (header->protocol_id != htons(STP_PROTOCOL_ID)) {
738         VLOG_WARN("%s: received BPDU with unexpected protocol ID %"PRIu16,
739                   stp->name, ntohs(header->protocol_id));
740         p->error_count++;
741         goto out;
742     }
743     if (header->protocol_version != STP_PROTOCOL_VERSION) {
744         VLOG_DBG("%s: received BPDU with unexpected protocol version %"PRIu8,
745                  stp->name, header->protocol_version);
746     }
747
748     switch (header->bpdu_type) {
749     case STP_TYPE_CONFIG:
750         if (bpdu_size < sizeof(struct stp_config_bpdu)) {
751             VLOG_WARN("%s: received config BPDU with invalid size %"PRIuSIZE,
752                       stp->name, bpdu_size);
753             p->error_count++;
754             goto out;
755         }
756         stp_received_config_bpdu(stp, p, bpdu);
757         break;
758
759     case STP_TYPE_TCN:
760         if (bpdu_size != sizeof(struct stp_tcn_bpdu)) {
761             VLOG_WARN("%s: received TCN BPDU with invalid size %"PRIuSIZE,
762                       stp->name, bpdu_size);
763             p->error_count++;
764             goto out;
765         }
766         stp_received_tcn_bpdu(stp, p);
767         break;
768
769     default:
770         VLOG_WARN("%s: received BPDU of unexpected type %"PRIu8,
771                   stp->name, header->bpdu_type);
772         p->error_count++;
773         goto out;
774     }
775     p->rx_count++;
776
777 out:
778     ovs_mutex_unlock(&mutex);
779 }
780
781 /* Returns the STP entity in which 'p' is nested. */
782 struct stp *
783 stp_port_get_stp(struct stp_port *p)
784 {
785     struct stp *stp;
786
787     ovs_mutex_lock(&mutex);
788     stp = p->stp;
789     ovs_mutex_unlock(&mutex);
790     return stp;
791 }
792
793 /* Sets the 'aux' member of 'p'.
794  *
795  * The 'aux' member will be reset to NULL when stp_port_disable() is
796  * called or stp_port_enable() is called when the port is in a Disabled
797  * state. */
798 void
799 stp_port_set_aux(struct stp_port *p, void *aux)
800 {
801     ovs_mutex_lock(&mutex);
802     p->aux = aux;
803     ovs_mutex_unlock(&mutex);
804 }
805
806 /* Returns the 'aux' member of 'p'. */
807 void *
808 stp_port_get_aux(struct stp_port *p)
809 {
810     void *aux;
811
812     ovs_mutex_lock(&mutex);
813     aux = p->aux;
814     ovs_mutex_unlock(&mutex);
815     return aux;
816 }
817
818 /* Returns the index of port 'p' within its bridge. */
819 int
820 stp_port_no(const struct stp_port *p)
821 {
822     struct stp *stp;
823     int index;
824
825     ovs_mutex_lock(&mutex);
826     stp = p->stp;
827     ovs_assert(p >= stp->ports && p < &stp->ports[ARRAY_SIZE(stp->ports)]);
828     index = p - p->stp->ports;
829     ovs_mutex_unlock(&mutex);
830     return index;
831 }
832
833 /* Returns the port ID for 'p'. */
834 int
835 stp_port_get_id(const struct stp_port *p)
836 {
837     int port_id;
838
839     ovs_mutex_lock(&mutex);
840     port_id = p->port_id;
841     ovs_mutex_unlock(&mutex);
842     return port_id;
843 }
844
845 /* Returns the state of port 'p'. */
846 enum stp_state
847 stp_port_get_state(const struct stp_port *p)
848 {
849     enum stp_state state;
850
851     ovs_mutex_lock(&mutex);
852     state = p->state;
853     ovs_mutex_unlock(&mutex);
854     return state;
855 }
856
857 /* Returns the role of port 'p'. */
858 enum stp_role
859 stp_port_get_role(const struct stp_port *p)
860 {
861     struct stp_port *root_port;
862     enum stp_role role;
863
864     ovs_mutex_lock(&mutex);
865     root_port = p->stp->root_port;
866     if (root_port && root_port->port_id == p->port_id) {
867         role = STP_ROLE_ROOT;
868     } else if (stp_is_designated_port(p)) {
869         role = STP_ROLE_DESIGNATED;
870     } else if (p->state == STP_DISABLED) {
871         role = STP_ROLE_DISABLED;
872     } else {
873         role = STP_ROLE_ALTERNATE;
874     }
875     ovs_mutex_unlock(&mutex);
876     return role;
877 }
878
879 /* Retrieves BPDU transmit and receive counts for 'p'. */
880 void
881 stp_port_get_counts(const struct stp_port *p,
882                     int *tx_count, int *rx_count, int *error_count)
883 {
884     ovs_mutex_lock(&mutex);
885     *tx_count = p->tx_count;
886     *rx_count = p->rx_count;
887     *error_count = p->error_count;
888     ovs_mutex_unlock(&mutex);
889 }
890
891 /* Disables STP on port 'p'. */
892 void
893 stp_port_disable(struct stp_port *p)
894 {
895     struct stp *stp;
896
897     ovs_mutex_lock(&mutex);
898     stp = p->stp;
899     if (p->state != STP_DISABLED) {
900         bool root = stp_is_root_bridge(stp);
901         stp_become_designated_port(p);
902         stp_set_port_state(p, STP_DISABLED);
903         p->topology_change_ack = false;
904         p->config_pending = false;
905         stp_stop_timer(&p->message_age_timer);
906         stp_stop_timer(&p->forward_delay_timer);
907         stp_configuration_update(stp);
908         stp_port_state_selection(stp);
909         if (stp_is_root_bridge(stp) && !root) {
910             stp_become_root_bridge(stp);
911         }
912         p->aux = NULL;
913     }
914     ovs_mutex_unlock(&mutex);
915 }
916
917 /* Enables STP on port 'p'.  The port will initially be in "blocking" state. */
918 void
919 stp_port_enable(struct stp_port *p)
920 {
921     ovs_mutex_lock(&mutex);
922     if (p->state == STP_DISABLED) {
923         stp_initialize_port(p, STP_BLOCKING);
924         stp_port_state_selection(p->stp);
925     }
926     ovs_mutex_unlock(&mutex);
927 }
928
929 /* Sets the priority of port 'p' to 'new_priority'.  Lower numerical values
930  * are interpreted as higher priorities. */
931 void
932 stp_port_set_priority(struct stp_port *p, uint8_t new_priority)
933 {
934     uint16_t new_port_id;
935
936     ovs_mutex_lock(&mutex);
937     new_port_id  = (p->port_id & 0xff) | (new_priority << 8);
938     if (p->port_id != new_port_id) {
939         struct stp *stp = p->stp;
940         if (stp_is_designated_port(p)) {
941             p->designated_port = new_port_id;
942         }
943         p->port_id = new_port_id;
944         if (stp->bridge_id == p->designated_bridge
945             && p->port_id < p->designated_port) {
946             stp_become_designated_port(p);
947             stp_port_state_selection(stp);
948         }
949     }
950     ovs_mutex_unlock(&mutex);
951 }
952
953 /* Convert 'speed' (measured in Mb/s) into the path cost. */
954 uint16_t
955 stp_convert_speed_to_cost(unsigned int speed)
956 {
957     uint16_t ret;
958
959     ovs_mutex_lock(&mutex);
960     ret = speed >= 10000 ? 2  /* 10 Gb/s. */
961         : speed >= 1000 ? 4 /* 1 Gb/s. */
962         : speed >= 100 ? 19 /* 100 Mb/s. */
963         : speed >= 16 ? 62  /* 16 Mb/s. */
964         : speed >= 10 ? 100 /* 10 Mb/s. */
965         : speed >= 4 ? 250  /* 4 Mb/s. */
966         : 19;             /* 100 Mb/s (guess). */
967     ovs_mutex_unlock(&mutex);
968     return ret;
969 }
970
971 /* Sets the path cost of port 'p' to 'path_cost'.  Lower values are generally
972  * used to indicate faster links.  Use stp_port_set_speed() to automatically
973  * generate a default path cost from a link speed. */
974 void
975 stp_port_set_path_cost(struct stp_port *p, uint16_t path_cost)
976 {
977     ovs_mutex_lock(&mutex);
978     if (p->path_cost != path_cost) {
979         struct stp *stp = p->stp;
980         p->path_cost = path_cost;
981         stp_configuration_update(stp);
982         stp_port_state_selection(stp);
983     }
984     ovs_mutex_unlock(&mutex);
985 }
986
987 /* Sets the path cost of port 'p' based on 'speed' (measured in Mb/s). */
988 void
989 stp_port_set_speed(struct stp_port *p, unsigned int speed)
990 {
991     stp_port_set_path_cost(p, stp_convert_speed_to_cost(speed));
992 }
993
994 /* Enables topology change detection on port 'p'. */
995 void
996 stp_port_enable_change_detection(struct stp_port *p)
997 {
998     p->change_detection_enabled = true;
999 }
1000
1001 /* Disables topology change detection on port 'p'. */
1002 void
1003 stp_port_disable_change_detection(struct stp_port *p)
1004 {
1005     p->change_detection_enabled = false;
1006 }
1007 \f
1008 static void
1009 stp_transmit_config(struct stp_port *p) OVS_REQUIRES(mutex)
1010 {
1011     struct stp *stp = p->stp;
1012     bool root = stp_is_root_bridge(stp);
1013     if (!root && !stp->root_port) {
1014         return;
1015     }
1016     if (p->hold_timer.active) {
1017         p->config_pending = true;
1018     } else {
1019         struct stp_config_bpdu config;
1020         memset(&config, 0, sizeof config);
1021         config.header.protocol_id = htons(STP_PROTOCOL_ID);
1022         config.header.protocol_version = STP_PROTOCOL_VERSION;
1023         config.header.bpdu_type = STP_TYPE_CONFIG;
1024         config.flags = 0;
1025         if (p->topology_change_ack) {
1026             config.flags |= STP_CONFIG_TOPOLOGY_CHANGE_ACK;
1027         }
1028         if (stp->topology_change) {
1029             config.flags |= STP_CONFIG_TOPOLOGY_CHANGE;
1030         }
1031         config.root_id = htonll(stp->designated_root);
1032         config.root_path_cost = htonl(stp->root_path_cost);
1033         config.bridge_id = htonll(stp->bridge_id);
1034         config.port_id = htons(p->port_id);
1035         if (root) {
1036             config.message_age = htons(0);
1037         } else {
1038             config.message_age = htons(stp->root_port->message_age_timer.value
1039                                        + MESSAGE_AGE_INCREMENT);
1040         }
1041         config.max_age = htons(stp->max_age);
1042         config.hello_time = htons(stp->hello_time);
1043         config.forward_delay = htons(stp->forward_delay);
1044         if (ntohs(config.message_age) < stp->max_age) {
1045             p->topology_change_ack = false;
1046             p->config_pending = false;
1047             stp_send_bpdu(p, &config, sizeof config);
1048             stp_start_timer(&p->hold_timer, 0);
1049         }
1050     }
1051 }
1052
1053 static bool
1054 stp_supersedes_port_info(const struct stp_port *p,
1055                          const struct stp_config_bpdu *config)
1056      OVS_REQUIRES(mutex)
1057 {
1058     if (ntohll(config->root_id) != p->designated_root) {
1059         return ntohll(config->root_id) < p->designated_root;
1060     } else if (ntohl(config->root_path_cost) != p->designated_cost) {
1061         return ntohl(config->root_path_cost) < p->designated_cost;
1062     } else if (ntohll(config->bridge_id) != p->designated_bridge) {
1063         return ntohll(config->bridge_id) < p->designated_bridge;
1064     } else {
1065         return (ntohll(config->bridge_id) != p->stp->bridge_id
1066                 || ntohs(config->port_id) <= p->designated_port);
1067     }
1068 }
1069
1070 static void
1071 stp_record_config_information(struct stp_port *p,
1072                               const struct stp_config_bpdu *config)
1073      OVS_REQUIRES(mutex)
1074 {
1075     p->designated_root = ntohll(config->root_id);
1076     p->designated_cost = ntohl(config->root_path_cost);
1077     p->designated_bridge = ntohll(config->bridge_id);
1078     p->designated_port = ntohs(config->port_id);
1079     stp_start_timer(&p->message_age_timer, ntohs(config->message_age));
1080 }
1081
1082 static void
1083 stp_record_config_timeout_values(struct stp *stp,
1084                                  const struct stp_config_bpdu  *config)
1085      OVS_REQUIRES(mutex)
1086 {
1087     stp->max_age = ntohs(config->max_age);
1088     stp->hello_time = ntohs(config->hello_time);
1089     stp->forward_delay = ntohs(config->forward_delay);
1090     stp->topology_change = config->flags & STP_CONFIG_TOPOLOGY_CHANGE;
1091 }
1092
1093 static bool
1094 stp_is_designated_port(const struct stp_port *p) OVS_REQUIRES(mutex)
1095 {
1096     return (p->designated_bridge == p->stp->bridge_id
1097             && p->designated_port == p->port_id);
1098 }
1099
1100 static void
1101 stp_config_bpdu_generation(struct stp *stp) OVS_REQUIRES(mutex)
1102 {
1103     struct stp_port *p;
1104
1105     FOR_EACH_ENABLED_PORT (p, stp) {
1106         if (stp_is_designated_port(p)) {
1107             stp_transmit_config(p);
1108         }
1109     }
1110 }
1111
1112 static void
1113 stp_transmit_tcn(struct stp *stp) OVS_REQUIRES(mutex)
1114 {
1115     struct stp_port *p = stp->root_port;
1116     struct stp_tcn_bpdu tcn_bpdu;
1117     if (!p) {
1118         return;
1119     }
1120     tcn_bpdu.header.protocol_id = htons(STP_PROTOCOL_ID);
1121     tcn_bpdu.header.protocol_version = STP_PROTOCOL_VERSION;
1122     tcn_bpdu.header.bpdu_type = STP_TYPE_TCN;
1123     stp_send_bpdu(p, &tcn_bpdu, sizeof tcn_bpdu);
1124 }
1125
1126 static void
1127 stp_configuration_update(struct stp *stp) OVS_REQUIRES(mutex)
1128 {
1129     stp_root_selection(stp);
1130     stp_designated_port_selection(stp);
1131     seq_change(connectivity_seq_get());
1132 }
1133
1134 static bool
1135 stp_supersedes_root(const struct stp_port *root, const struct stp_port *p)
1136     OVS_REQUIRES(mutex)
1137 {
1138     int p_cost = p->designated_cost + p->path_cost;
1139     int root_cost = root->designated_cost + root->path_cost;
1140
1141     if (p->designated_root != root->designated_root) {
1142         return p->designated_root < root->designated_root;
1143     } else if (p_cost != root_cost) {
1144         return p_cost < root_cost;
1145     } else if (p->designated_bridge != root->designated_bridge) {
1146         return p->designated_bridge < root->designated_bridge;
1147     } else if (p->designated_port != root->designated_port) {
1148         return p->designated_port < root->designated_port;
1149     } else {
1150         return p->port_id < root->port_id;
1151     }
1152 }
1153
1154 static void
1155 stp_root_selection(struct stp *stp) OVS_REQUIRES(mutex)
1156 {
1157     struct stp_port *p, *root;
1158
1159     root = NULL;
1160     FOR_EACH_ENABLED_PORT (p, stp) {
1161         if (stp_is_designated_port(p)
1162             || p->designated_root >= stp->bridge_id) {
1163             continue;
1164         }
1165         if (root && !stp_supersedes_root(root, p)) {
1166             continue;
1167         }
1168         root = p;
1169     }
1170     stp->root_port = root;
1171     if (!root) {
1172         stp->designated_root = stp->bridge_id;
1173         stp->root_path_cost = 0;
1174     } else {
1175         stp->designated_root = root->designated_root;
1176         stp->root_path_cost = root->designated_cost + root->path_cost;
1177     }
1178 }
1179
1180 static void
1181 stp_designated_port_selection(struct stp *stp) OVS_REQUIRES(mutex)
1182 {
1183     struct stp_port *p;
1184
1185     FOR_EACH_ENABLED_PORT (p, stp) {
1186         if (stp_is_designated_port(p)
1187             || p->designated_root != stp->designated_root
1188             || stp->root_path_cost < p->designated_cost
1189             || (stp->root_path_cost == p->designated_cost
1190                 && (stp->bridge_id < p->designated_bridge
1191                     || (stp->bridge_id == p->designated_bridge
1192                         && p->port_id <= p->designated_port))))
1193         {
1194             stp_become_designated_port(p);
1195         }
1196     }
1197 }
1198
1199 static void
1200 stp_become_designated_port(struct stp_port *p) OVS_REQUIRES(mutex)
1201 {
1202     struct stp *stp = p->stp;
1203     p->designated_root = stp->designated_root;
1204     p->designated_cost = stp->root_path_cost;
1205     p->designated_bridge = stp->bridge_id;
1206     p->designated_port = p->port_id;
1207 }
1208
1209 static void
1210 stp_port_state_selection(struct stp *stp) OVS_REQUIRES(mutex)
1211 {
1212     struct stp_port *p;
1213
1214     FOR_EACH_ENABLED_PORT (p, stp) {
1215         if (p == stp->root_port) {
1216             p->config_pending = false;
1217             p->topology_change_ack = false;
1218             stp_make_forwarding(p);
1219         } else if (stp_is_designated_port(p)) {
1220             stp_stop_timer(&p->message_age_timer);
1221             stp_make_forwarding(p);
1222         } else {
1223             p->config_pending = false;
1224             p->topology_change_ack = false;
1225             stp_make_blocking(p);
1226         }
1227     }
1228 }
1229
1230 static void
1231 stp_make_forwarding(struct stp_port *p) OVS_REQUIRES(mutex)
1232 {
1233     if (p->state == STP_BLOCKING) {
1234         stp_set_port_state(p, STP_LISTENING);
1235         stp_start_timer(&p->forward_delay_timer, 0);
1236     }
1237 }
1238
1239 static void
1240 stp_make_blocking(struct stp_port *p) OVS_REQUIRES(mutex)
1241 {
1242     if (!(p->state & (STP_DISABLED | STP_BLOCKING))) {
1243         if (p->state & (STP_FORWARDING | STP_LEARNING)) {
1244             if (p->change_detection_enabled) {
1245                 stp_topology_change_detection(p->stp);
1246             }
1247         }
1248         stp_set_port_state(p, STP_BLOCKING);
1249         stp_stop_timer(&p->forward_delay_timer);
1250     }
1251 }
1252
1253 static void
1254 stp_set_port_state(struct stp_port *p, enum stp_state state)
1255     OVS_REQUIRES(mutex)
1256 {
1257     if (state != p->state && !p->state_changed) {
1258         p->state_changed = true;
1259         if (p < p->stp->first_changed_port) {
1260             p->stp->first_changed_port = p;
1261         }
1262         seq_change(connectivity_seq_get());
1263     }
1264     p->state = state;
1265 }
1266
1267 static void
1268 stp_topology_change_detection(struct stp *stp) OVS_REQUIRES(mutex)
1269 {
1270     static struct vlog_rate_limit rl = VLOG_RATE_LIMIT_INIT(1, 5);
1271
1272     if (stp_is_root_bridge(stp)) {
1273         stp->topology_change = true;
1274         stp_start_timer(&stp->topology_change_timer, 0);
1275     } else if (!stp->topology_change_detected) {
1276         stp_transmit_tcn(stp);
1277         stp_start_timer(&stp->tcn_timer, 0);
1278     }
1279     stp->fdb_needs_flush = true;
1280     stp->topology_change_detected = true;
1281     seq_change(connectivity_seq_get());
1282     VLOG_INFO_RL(&rl, "%s: detected topology change.", stp->name);
1283 }
1284
1285 static void
1286 stp_topology_change_acknowledged(struct stp *stp) OVS_REQUIRES(mutex)
1287 {
1288     stp->topology_change_detected = false;
1289     stp_stop_timer(&stp->tcn_timer);
1290 }
1291
1292 static void
1293 stp_acknowledge_topology_change(struct stp_port *p) OVS_REQUIRES(mutex)
1294 {
1295     p->topology_change_ack = true;
1296     stp_transmit_config(p);
1297 }
1298
1299 static void
1300 stp_received_config_bpdu(struct stp *stp, struct stp_port *p,
1301                          const struct stp_config_bpdu *config)
1302     OVS_REQUIRES(mutex)
1303 {
1304     if (ntohs(config->message_age) >= ntohs(config->max_age)) {
1305         VLOG_WARN("%s: received config BPDU with message age (%u) greater "
1306                   "than max age (%u)",
1307                   stp->name,
1308                   ntohs(config->message_age), ntohs(config->max_age));
1309         return;
1310     }
1311     if (p->state != STP_DISABLED) {
1312         bool root = stp_is_root_bridge(stp);
1313         if (stp_supersedes_port_info(p, config)) {
1314             stp_record_config_information(p, config);
1315             stp_configuration_update(stp);
1316             stp_port_state_selection(stp);
1317             if (!stp_is_root_bridge(stp) && root) {
1318                 stp_stop_timer(&stp->hello_timer);
1319                 if (stp->topology_change_detected) {
1320                     stp_stop_timer(&stp->topology_change_timer);
1321                     stp_transmit_tcn(stp);
1322                     stp_start_timer(&stp->tcn_timer, 0);
1323                 }
1324             }
1325             if (p == stp->root_port) {
1326                 stp_record_config_timeout_values(stp, config);
1327                 stp_config_bpdu_generation(stp);
1328                 if (config->flags & STP_CONFIG_TOPOLOGY_CHANGE_ACK) {
1329                     stp_topology_change_acknowledged(stp);
1330                 }
1331                 if (config->flags & STP_CONFIG_TOPOLOGY_CHANGE) {
1332                     stp->fdb_needs_flush = true;
1333                 }
1334             }
1335         } else if (stp_is_designated_port(p)) {
1336             stp_transmit_config(p);
1337         }
1338     }
1339 }
1340
1341 static void
1342 stp_received_tcn_bpdu(struct stp *stp, struct stp_port *p)
1343     OVS_REQUIRES(mutex)
1344 {
1345     if (p->state != STP_DISABLED) {
1346         if (stp_is_designated_port(p)) {
1347             stp_topology_change_detection(stp);
1348             stp_acknowledge_topology_change(p);
1349         }
1350     }
1351 }
1352
1353 static void
1354 stp_hello_timer_expiry(struct stp *stp) OVS_REQUIRES(mutex)
1355 {
1356     stp_config_bpdu_generation(stp);
1357     stp_start_timer(&stp->hello_timer, 0);
1358 }
1359
1360 static void
1361 stp_message_age_timer_expiry(struct stp_port *p) OVS_REQUIRES(mutex)
1362 {
1363     struct stp *stp = p->stp;
1364     bool root = stp_is_root_bridge(stp);
1365     stp_become_designated_port(p);
1366     stp_configuration_update(stp);
1367     stp_port_state_selection(stp);
1368     if (stp_is_root_bridge(stp) && !root) {
1369         stp->max_age = stp->bridge_max_age;
1370         stp->hello_time = stp->bridge_hello_time;
1371         stp->forward_delay = stp->bridge_forward_delay;
1372         stp_topology_change_detection(stp);
1373         stp_stop_timer(&stp->tcn_timer);
1374         stp_config_bpdu_generation(stp);
1375         stp_start_timer(&stp->hello_timer, 0);
1376     }
1377 }
1378
1379 static bool
1380 stp_is_designated_for_some_port(const struct stp *stp) OVS_REQUIRES(mutex)
1381 {
1382     const struct stp_port *p;
1383
1384     FOR_EACH_ENABLED_PORT (p, stp) {
1385         if (p->designated_bridge == stp->bridge_id) {
1386             return true;
1387         }
1388     }
1389     return false;
1390 }
1391
1392 static void
1393 stp_forward_delay_timer_expiry(struct stp_port *p) OVS_REQUIRES(mutex)
1394 {
1395     if (p->state == STP_LISTENING) {
1396         stp_set_port_state(p, STP_LEARNING);
1397         stp_start_timer(&p->forward_delay_timer, 0);
1398     } else if (p->state == STP_LEARNING) {
1399         stp_set_port_state(p, STP_FORWARDING);
1400         if (stp_is_designated_for_some_port(p->stp)) {
1401             if (p->change_detection_enabled) {
1402                 stp_topology_change_detection(p->stp);
1403             }
1404         }
1405     }
1406 }
1407
1408 static void
1409 stp_tcn_timer_expiry(struct stp *stp) OVS_REQUIRES(mutex)
1410 {
1411     stp_transmit_tcn(stp);
1412     stp_start_timer(&stp->tcn_timer, 0);
1413 }
1414
1415 static void
1416 stp_topology_change_timer_expiry(struct stp *stp) OVS_REQUIRES(mutex)
1417 {
1418     stp->topology_change_detected = false;
1419     stp->topology_change = false;
1420 }
1421
1422 static void
1423 stp_hold_timer_expiry(struct stp_port *p) OVS_REQUIRES(mutex)
1424 {
1425     if (p->config_pending) {
1426         stp_transmit_config(p);
1427     }
1428 }
1429
1430 static void
1431 stp_initialize_port(struct stp_port *p, enum stp_state state)
1432     OVS_REQUIRES(mutex)
1433 {
1434     ovs_assert(state & (STP_DISABLED | STP_BLOCKING));
1435     stp_become_designated_port(p);
1436     stp_set_port_state(p, state);
1437     p->topology_change_ack = false;
1438     p->config_pending = false;
1439     p->change_detection_enabled = true;
1440     p->aux = NULL;
1441     stp_stop_timer(&p->message_age_timer);
1442     stp_stop_timer(&p->forward_delay_timer);
1443     stp_stop_timer(&p->hold_timer);
1444     p->tx_count = p->rx_count = p->error_count = 0;
1445 }
1446
1447 static void
1448 stp_become_root_bridge(struct stp *stp) OVS_REQUIRES(mutex)
1449 {
1450     stp->max_age = stp->bridge_max_age;
1451     stp->hello_time = stp->bridge_hello_time;
1452     stp->forward_delay = stp->bridge_forward_delay;
1453     stp_topology_change_detection(stp);
1454     stp_stop_timer(&stp->tcn_timer);
1455     stp_config_bpdu_generation(stp);
1456     stp_start_timer(&stp->hello_timer, 0);
1457 }
1458
1459 static void
1460 stp_start_timer(struct stp_timer *timer, int value) OVS_REQUIRES(mutex)
1461 {
1462     timer->value = value;
1463     timer->active = true;
1464 }
1465
1466 static void
1467 stp_stop_timer(struct stp_timer *timer) OVS_REQUIRES(mutex)
1468 {
1469     timer->active = false;
1470 }
1471
1472 static bool
1473 stp_timer_expired(struct stp_timer *timer, int elapsed, int timeout)
1474     OVS_REQUIRES(mutex)
1475 {
1476     if (timer->active) {
1477         timer->value += elapsed;
1478         if (timer->value >= timeout) {
1479             timer->active = false;
1480             return true;
1481         }
1482     }
1483     return false;
1484 }
1485
1486 /* Returns the number of whole STP timer ticks in 'ms' milliseconds.  There
1487  * are 256 STP timer ticks per second. */
1488 static int
1489 ms_to_timer(int ms)
1490 {
1491     return ms * 0x100 / 1000;
1492 }
1493
1494 /* Returns the number of whole milliseconds in 'timer' STP timer ticks.  There
1495  * are 256 STP timer ticks per second. */
1496 static int
1497 timer_to_ms(int timer)
1498 {
1499     return timer * 1000 / 0x100;
1500 }
1501
1502 static int
1503 clamp(int x, int min, int max)
1504 {
1505     return x < min ? min : x > max ? max : x;
1506 }
1507
1508 static void
1509 stp_update_bridge_timers(struct stp *stp) OVS_REQUIRES(mutex)
1510 {
1511     int ht, ma, fd;
1512
1513     ht = clamp(stp->rq_hello_time, 1000, 10000);
1514     ma = clamp(stp->rq_max_age, MAX(2 * (ht + 1000), 6000), 40000);
1515     fd = clamp(stp->rq_forward_delay, ma / 2 + 1000, 30000);
1516
1517     stp->bridge_hello_time = ms_to_timer(ht);
1518     stp->bridge_max_age = ms_to_timer(ma);
1519     stp->bridge_forward_delay = ms_to_timer(fd);
1520
1521     if (stp_is_root_bridge(stp)) {
1522         stp->max_age = stp->bridge_max_age;
1523         stp->hello_time = stp->bridge_hello_time;
1524         stp->forward_delay = stp->bridge_forward_delay;
1525     }
1526 }
1527
1528 static void
1529 stp_send_bpdu(struct stp_port *p, const void *bpdu, size_t bpdu_size)
1530     OVS_REQUIRES(mutex)
1531 {
1532     struct eth_header *eth;
1533     struct llc_header *llc;
1534     struct ofpbuf *pkt;
1535
1536     /* Skeleton. */
1537     pkt = ofpbuf_new(ETH_HEADER_LEN + LLC_HEADER_LEN + bpdu_size);
1538     eth = ofpbuf_put_zeros(pkt, sizeof *eth);
1539     llc = ofpbuf_put_zeros(pkt, sizeof *llc);
1540     ofpbuf_set_frame(pkt, eth);
1541     ofpbuf_set_l3(pkt, ofpbuf_put(pkt, bpdu, bpdu_size));
1542
1543     /* 802.2 header. */
1544     memcpy(eth->eth_dst, eth_addr_stp, ETH_ADDR_LEN);
1545     /* p->stp->send_bpdu() must fill in source address. */
1546     eth->eth_type = htons(ofpbuf_size(pkt) - ETH_HEADER_LEN);
1547
1548     /* LLC header. */
1549     llc->llc_dsap = STP_LLC_DSAP;
1550     llc->llc_ssap = STP_LLC_SSAP;
1551     llc->llc_cntl = STP_LLC_CNTL;
1552
1553     p->stp->send_bpdu(pkt, stp_port_no(p), p->stp->aux);
1554     p->tx_count++;
1555 }
1556 \f
1557 /* Unixctl. */
1558
1559 static struct stp *
1560 stp_find(const char *name) OVS_REQUIRES(mutex)
1561 {
1562     struct stp *stp;
1563
1564     LIST_FOR_EACH (stp, node, all_stps) {
1565         if (!strcmp(stp->name, name)) {
1566             return stp;
1567         }
1568     }
1569     return NULL;
1570 }
1571
1572 static void
1573 stp_unixctl_tcn(struct unixctl_conn *conn, int argc,
1574                 const char *argv[], void *aux OVS_UNUSED)
1575 {
1576     ovs_mutex_lock(&mutex);
1577     if (argc > 1) {
1578         struct stp *stp = stp_find(argv[1]);
1579
1580         if (!stp) {
1581             unixctl_command_reply_error(conn, "no such stp object");
1582             goto out;
1583         }
1584         stp_topology_change_detection(stp);
1585     } else {
1586         struct stp *stp;
1587
1588         LIST_FOR_EACH (stp, node, all_stps) {
1589             stp_topology_change_detection(stp);
1590         }
1591     }
1592
1593     unixctl_command_reply(conn, "OK");
1594
1595 out:
1596     ovs_mutex_unlock(&mutex);
1597 }