2fa65a9acefe2704dbb31e533deb4762d94c4ef1
[sliver-openvswitch.git] / ofproto / bond.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 #include <config.h>
18
19 #include "bond.h"
20
21 #include <limits.h>
22 #include <stdint.h>
23 #include <stdlib.h>
24 #include <math.h>
25
26 #include "ofp-util.h"
27 #include "ofp-actions.h"
28 #include "ofpbuf.h"
29 #include "ofproto/ofproto-provider.h"
30 #include "ofproto/ofproto-dpif.h"
31 #include "connectivity.h"
32 #include "coverage.h"
33 #include "dynamic-string.h"
34 #include "flow.h"
35 #include "hmap.h"
36 #include "lacp.h"
37 #include "list.h"
38 #include "netdev.h"
39 #include "odp-util.h"
40 #include "ofpbuf.h"
41 #include "packets.h"
42 #include "poll-loop.h"
43 #include "seq.h"
44 #include "match.h"
45 #include "shash.h"
46 #include "timeval.h"
47 #include "unixctl.h"
48 #include "vlog.h"
49
50 VLOG_DEFINE_THIS_MODULE(bond);
51
52 static struct ovs_rwlock rwlock = OVS_RWLOCK_INITIALIZER;
53 static struct hmap all_bonds__ = HMAP_INITIALIZER(&all_bonds__);
54 static struct hmap *const all_bonds OVS_GUARDED_BY(rwlock) = &all_bonds__;
55
56 /* Bit-mask for hashing a flow down to a bucket. */
57 #define BOND_MASK 0xff
58 #define BOND_BUCKETS (BOND_MASK + 1)
59 #define RECIRC_RULE_PRIORITY 20   /* Priority level for internal rules */
60
61 /* A hash bucket for mapping a flow to a slave.
62  * "struct bond" has an array of BOND_BUCKETS of these. */
63 struct bond_entry {
64     struct bond_slave *slave;   /* Assigned slave, NULL if unassigned. */
65     uint64_t tx_bytes           /* Count of bytes recently transmitted. */
66         OVS_GUARDED_BY(rwlock);
67     struct list list_node;      /* In bond_slave's 'entries' list. */
68
69     /* Recirculation.
70      *
71      * 'pr_rule' is the post-recirculation rule for this entry.
72      * 'pr_tx_bytes' is the most recently seen statistics for 'pr_rule', which
73      * is used to determine delta (applied to 'tx_bytes' above.) */
74     struct rule *pr_rule;
75     uint64_t pr_tx_bytes OVS_GUARDED_BY(rwlock);
76 };
77
78 /* A bond slave, that is, one of the links comprising a bond. */
79 struct bond_slave {
80     struct hmap_node hmap_node; /* In struct bond's slaves hmap. */
81     struct list list_node;      /* In struct bond's enabled_slaves list. */
82     struct bond *bond;          /* The bond that contains this slave. */
83     void *aux;                  /* Client-provided handle for this slave. */
84
85     struct netdev *netdev;      /* Network device, owned by the client. */
86     unsigned int change_seq;    /* Tracks changes in 'netdev'. */
87     ofp_port_t  ofp_port;       /* Open flow port number */
88     char *name;                 /* Name (a copy of netdev_get_name(netdev)). */
89
90     /* Link status. */
91     long long delay_expires;    /* Time after which 'enabled' may change. */
92     bool enabled;               /* May be chosen for flows? */
93     bool may_enable;            /* Client considers this slave bondable. */
94
95     /* Rebalancing info.  Used only by bond_rebalance(). */
96     struct list bal_node;       /* In bond_rebalance()'s 'bals' list. */
97     struct list entries;        /* 'struct bond_entry's assigned here. */
98     uint64_t tx_bytes;          /* Sum across 'tx_bytes' of entries. */
99 };
100
101 /* A bond, that is, a set of network devices grouped to improve performance or
102  * robustness.  */
103 struct bond {
104     struct hmap_node hmap_node; /* In 'all_bonds' hmap. */
105     char *name;                 /* Name provided by client. */
106     struct ofproto_dpif *ofproto; /* The bridge this bond belongs to. */
107
108     /* Slaves. */
109     struct hmap slaves;
110
111     /* Enabled slaves.
112      *
113      * Any reader or writer of 'enabled_slaves' must hold 'mutex'.
114      * (To prevent the bond_slave from disappearing they must also hold
115      * 'rwlock'.) */
116     struct ovs_mutex mutex OVS_ACQ_AFTER(rwlock);
117     struct list enabled_slaves OVS_GUARDED; /* Contains struct bond_slaves. */
118
119     /* Bonding info. */
120     enum bond_mode balance;     /* Balancing mode, one of BM_*. */
121     struct bond_slave *active_slave;
122     int updelay, downdelay;     /* Delay before slave goes up/down, in ms. */
123     enum lacp_status lacp_status; /* Status of LACP negotiations. */
124     bool bond_revalidate;       /* True if flows need revalidation. */
125     uint32_t basis;             /* Basis for flow hash function. */
126
127     /* SLB specific bonding info. */
128     struct bond_entry *hash;     /* An array of BOND_BUCKETS elements. */
129     int rebalance_interval;      /* Interval between rebalances, in ms. */
130     long long int next_rebalance; /* Next rebalancing time. */
131     bool send_learning_packets;
132     uint32_t recirc_id;          /* Non zero if recirculation can be used.*/
133     struct hmap pr_rule_ops;     /* Helps to maintain post recirculation rules.*/
134
135     /* Legacy compatibility. */
136     long long int next_fake_iface_update; /* LLONG_MAX if disabled. */
137     bool lacp_fallback_ab; /* Fallback to active-backup on LACP failure. */
138
139     struct ovs_refcount ref_cnt;
140 };
141
142 /* What to do with an bond_recirc_rule. */
143 enum bond_op {
144     ADD,        /* Add the rule to ofproto's flow table. */
145     DEL,        /* Delete the rule from the ofproto's flow table. */
146 };
147
148 /* A rule to add to or delete from ofproto's internal flow table. */
149 struct bond_pr_rule_op {
150     struct hmap_node hmap_node;
151     struct match match;
152     ofp_port_t out_ofport;
153     enum bond_op op;
154     struct rule **pr_rule;
155 };
156
157 static void bond_entry_reset(struct bond *) OVS_REQ_WRLOCK(rwlock);
158 static struct bond_slave *bond_slave_lookup(struct bond *, const void *slave_)
159     OVS_REQ_RDLOCK(rwlock);
160 static void bond_enable_slave(struct bond_slave *, bool enable)
161     OVS_REQ_WRLOCK(rwlock);
162 static void bond_link_status_update(struct bond_slave *)
163     OVS_REQ_WRLOCK(rwlock);
164 static void bond_choose_active_slave(struct bond *)
165     OVS_REQ_WRLOCK(rwlock);
166 static unsigned int bond_hash_src(const uint8_t mac[ETH_ADDR_LEN],
167                                   uint16_t vlan, uint32_t basis);
168 static unsigned int bond_hash_tcp(const struct flow *, uint16_t vlan,
169                                   uint32_t basis);
170 static struct bond_entry *lookup_bond_entry(const struct bond *,
171                                             const struct flow *,
172                                             uint16_t vlan)
173     OVS_REQ_RDLOCK(rwlock);
174 static struct bond_slave *get_enabled_slave(struct bond *)
175     OVS_REQ_RDLOCK(rwlock);
176 static struct bond_slave *choose_output_slave(const struct bond *,
177                                               const struct flow *,
178                                               struct flow_wildcards *,
179                                               uint16_t vlan)
180     OVS_REQ_RDLOCK(rwlock);
181 static void bond_update_fake_slave_stats(struct bond *)
182     OVS_REQ_RDLOCK(rwlock);
183
184 /* Attempts to parse 's' as the name of a bond balancing mode.  If successful,
185  * stores the mode in '*balance' and returns true.  Otherwise returns false
186  * without modifying '*balance'. */
187 bool
188 bond_mode_from_string(enum bond_mode *balance, const char *s)
189 {
190     if (!strcmp(s, bond_mode_to_string(BM_TCP))) {
191         *balance = BM_TCP;
192     } else if (!strcmp(s, bond_mode_to_string(BM_SLB))) {
193         *balance = BM_SLB;
194     } else if (!strcmp(s, bond_mode_to_string(BM_AB))) {
195         *balance = BM_AB;
196     } else {
197         return false;
198     }
199     return true;
200 }
201
202 /* Returns a string representing 'balance'. */
203 const char *
204 bond_mode_to_string(enum bond_mode balance) {
205     switch (balance) {
206     case BM_TCP:
207         return "balance-tcp";
208     case BM_SLB:
209         return "balance-slb";
210     case BM_AB:
211         return "active-backup";
212     }
213     OVS_NOT_REACHED();
214 }
215
216 \f
217 /* Creates and returns a new bond whose configuration is initially taken from
218  * 's'.
219  *
220  * The caller should register each slave on the new bond by calling
221  * bond_slave_register().  */
222 struct bond *
223 bond_create(const struct bond_settings *s, struct ofproto_dpif *ofproto)
224 {
225     struct bond *bond;
226
227     bond = xzalloc(sizeof *bond);
228     bond->ofproto = ofproto;
229     hmap_init(&bond->slaves);
230     list_init(&bond->enabled_slaves);
231     ovs_mutex_init(&bond->mutex);
232     bond->next_fake_iface_update = LLONG_MAX;
233     ovs_refcount_init(&bond->ref_cnt);
234
235     bond->recirc_id = 0;
236     hmap_init(&bond->pr_rule_ops);
237
238     bond_reconfigure(bond, s);
239     return bond;
240 }
241
242 struct bond *
243 bond_ref(const struct bond *bond_)
244 {
245     struct bond *bond = CONST_CAST(struct bond *, bond_);
246
247     if (bond) {
248         ovs_refcount_ref(&bond->ref_cnt);
249     }
250     return bond;
251 }
252
253 /* Frees 'bond'. */
254 void
255 bond_unref(struct bond *bond)
256 {
257     struct bond_slave *slave, *next_slave;
258     struct bond_pr_rule_op *pr_op, *next_op;
259
260     if (!bond || ovs_refcount_unref(&bond->ref_cnt) != 1) {
261         return;
262     }
263
264     ovs_rwlock_wrlock(&rwlock);
265     hmap_remove(all_bonds, &bond->hmap_node);
266     ovs_rwlock_unlock(&rwlock);
267
268     HMAP_FOR_EACH_SAFE (slave, next_slave, hmap_node, &bond->slaves) {
269         hmap_remove(&bond->slaves, &slave->hmap_node);
270         /* Client owns 'slave->netdev'. */
271         free(slave->name);
272         free(slave);
273     }
274     hmap_destroy(&bond->slaves);
275
276     ovs_mutex_destroy(&bond->mutex);
277     free(bond->hash);
278     free(bond->name);
279
280     HMAP_FOR_EACH_SAFE(pr_op, next_op, hmap_node, &bond->pr_rule_ops) {
281         hmap_remove(&bond->pr_rule_ops, &pr_op->hmap_node);
282         free(pr_op);
283     }
284     hmap_destroy(&bond->pr_rule_ops);
285
286     if (bond->recirc_id) {
287         ofproto_dpif_free_recirc_id(bond->ofproto, bond->recirc_id);
288     }
289
290     free(bond);
291 }
292
293 static void
294 add_pr_rule(struct bond *bond, const struct match *match,
295             ofp_port_t out_ofport, struct rule **rule)
296 {
297     uint32_t hash = match_hash(match, 0);
298     struct bond_pr_rule_op *pr_op;
299
300     HMAP_FOR_EACH_WITH_HASH(pr_op, hmap_node, hash, &bond->pr_rule_ops) {
301         if (match_equal(&pr_op->match, match)) {
302             pr_op->op = ADD;
303             pr_op->out_ofport = out_ofport;
304             pr_op->pr_rule = rule;
305             return;
306         }
307     }
308
309     pr_op = xmalloc(sizeof *pr_op);
310     pr_op->match = *match;
311     pr_op->op = ADD;
312     pr_op->out_ofport = out_ofport;
313     pr_op->pr_rule = rule;
314     hmap_insert(&bond->pr_rule_ops, &pr_op->hmap_node, hash);
315 }
316
317 static void
318 update_recirc_rules(struct bond *bond)
319 {
320     struct match match;
321     struct bond_pr_rule_op *pr_op, *next_op;
322     uint64_t ofpacts_stub[128 / 8];
323     struct ofpbuf ofpacts;
324     int i;
325
326     ofpbuf_use_stub(&ofpacts, ofpacts_stub, sizeof ofpacts_stub);
327
328     HMAP_FOR_EACH(pr_op, hmap_node, &bond->pr_rule_ops) {
329         pr_op->op = DEL;
330     }
331
332     if (bond->hash && bond->recirc_id) {
333         for (i = 0; i < BOND_BUCKETS; i++) {
334             struct bond_slave *slave = bond->hash[i].slave;
335
336             if (slave) {
337                 match_init_catchall(&match);
338                 match_set_recirc_id(&match, bond->recirc_id);
339                 match_set_dp_hash_masked(&match, i, BOND_MASK);
340
341                 add_pr_rule(bond, &match, slave->ofp_port,
342                             &bond->hash[i].pr_rule);
343             }
344         }
345     }
346
347     HMAP_FOR_EACH_SAFE(pr_op, next_op, hmap_node, &bond->pr_rule_ops) {
348         int error;
349         switch (pr_op->op) {
350         case ADD:
351             ofpbuf_clear(&ofpacts);
352             ofpact_put_OUTPUT(&ofpacts)->port = pr_op->out_ofport;
353             error = ofproto_dpif_add_internal_flow(bond->ofproto,
354                                                    &pr_op->match,
355                                                    RECIRC_RULE_PRIORITY,
356                                                    &ofpacts, pr_op->pr_rule);
357             if (error) {
358                 char *err_s = match_to_string(&pr_op->match,
359                                               RECIRC_RULE_PRIORITY);
360
361                 VLOG_ERR("failed to add post recirculation flow %s", err_s);
362                 free(err_s);
363             }
364             break;
365
366         case DEL:
367             error = ofproto_dpif_delete_internal_flow(bond->ofproto,
368                                                       &pr_op->match,
369                                                       RECIRC_RULE_PRIORITY);
370             if (error) {
371                 char *err_s = match_to_string(&pr_op->match,
372                                               RECIRC_RULE_PRIORITY);
373
374                 VLOG_ERR("failed to remove post recirculation flow %s", err_s);
375                 free(err_s);
376             }
377
378             hmap_remove(&bond->pr_rule_ops, &pr_op->hmap_node);
379             *pr_op->pr_rule = NULL;
380             free(pr_op);
381             break;
382         }
383     }
384
385     ofpbuf_uninit(&ofpacts);
386 }
387
388
389 /* Updates 'bond''s overall configuration to 's'.
390  *
391  * The caller should register each slave on 'bond' by calling
392  * bond_slave_register().  This is optional if none of the slaves'
393  * configuration has changed.  In any case it can't hurt.
394  *
395  * Returns true if the configuration has changed in such a way that requires
396  * flow revalidation.
397  * */
398 bool
399 bond_reconfigure(struct bond *bond, const struct bond_settings *s)
400 {
401     bool revalidate = false;
402
403     ovs_rwlock_wrlock(&rwlock);
404     if (!bond->name || strcmp(bond->name, s->name)) {
405         if (bond->name) {
406             hmap_remove(all_bonds, &bond->hmap_node);
407             free(bond->name);
408         }
409         bond->name = xstrdup(s->name);
410         hmap_insert(all_bonds, &bond->hmap_node, hash_string(bond->name, 0));
411     }
412
413     bond->updelay = s->up_delay;
414     bond->downdelay = s->down_delay;
415
416     if (bond->lacp_fallback_ab != s->lacp_fallback_ab_cfg) {
417         bond->lacp_fallback_ab = s->lacp_fallback_ab_cfg;
418         revalidate = true;
419     }
420
421     if (bond->rebalance_interval != s->rebalance_interval) {
422         bond->rebalance_interval = s->rebalance_interval;
423         revalidate = true;
424     }
425
426     if (bond->balance != s->balance) {
427         bond->balance = s->balance;
428         revalidate = true;
429     }
430
431     if (bond->basis != s->basis) {
432         bond->basis = s->basis;
433         revalidate = true;
434     }
435
436     if (s->fake_iface) {
437         if (bond->next_fake_iface_update == LLONG_MAX) {
438             bond->next_fake_iface_update = time_msec();
439         }
440     } else {
441         bond->next_fake_iface_update = LLONG_MAX;
442     }
443
444     if (bond->bond_revalidate) {
445         revalidate = true;
446         bond->bond_revalidate = false;
447     }
448
449     if (bond->balance != BM_AB) {
450         if (!bond->recirc_id) {
451             bond->recirc_id = ofproto_dpif_alloc_recirc_id(bond->ofproto);
452         }
453     } else if (bond->recirc_id) {
454         ofproto_dpif_free_recirc_id(bond->ofproto, bond->recirc_id);
455         bond->recirc_id = 0;
456     }
457
458     if (bond->balance == BM_AB || !bond->hash || revalidate) {
459         bond_entry_reset(bond);
460     }
461
462     ovs_rwlock_unlock(&rwlock);
463     return revalidate;
464 }
465
466 static void
467 bond_slave_set_netdev__(struct bond_slave *slave, struct netdev *netdev)
468     OVS_REQ_WRLOCK(rwlock)
469 {
470     if (slave->netdev != netdev) {
471         slave->netdev = netdev;
472         slave->change_seq = 0;
473     }
474 }
475
476 /* Registers 'slave_' as a slave of 'bond'.  The 'slave_' pointer is an
477  * arbitrary client-provided pointer that uniquely identifies a slave within a
478  * bond.  If 'slave_' already exists within 'bond' then this function
479  * reconfigures the existing slave.
480  *
481  * 'netdev' must be the network device that 'slave_' represents.  It is owned
482  * by the client, so the client must not close it before either unregistering
483  * 'slave_' or destroying 'bond'.
484  */
485 void
486 bond_slave_register(struct bond *bond, void *slave_,
487                     ofp_port_t ofport, struct netdev *netdev)
488 {
489     struct bond_slave *slave;
490
491     ovs_rwlock_wrlock(&rwlock);
492     slave = bond_slave_lookup(bond, slave_);
493     if (!slave) {
494         slave = xzalloc(sizeof *slave);
495
496         hmap_insert(&bond->slaves, &slave->hmap_node, hash_pointer(slave_, 0));
497         slave->bond = bond;
498         slave->aux = slave_;
499         slave->ofp_port = ofport;
500         slave->delay_expires = LLONG_MAX;
501         slave->name = xstrdup(netdev_get_name(netdev));
502         bond->bond_revalidate = true;
503
504         slave->enabled = false;
505         bond_enable_slave(slave, netdev_get_carrier(netdev));
506     }
507
508     bond_slave_set_netdev__(slave, netdev);
509
510     free(slave->name);
511     slave->name = xstrdup(netdev_get_name(netdev));
512     ovs_rwlock_unlock(&rwlock);
513 }
514
515 /* Updates the network device to be used with 'slave_' to 'netdev'.
516  *
517  * This is useful if the caller closes and re-opens the network device
518  * registered with bond_slave_register() but doesn't need to change anything
519  * else. */
520 void
521 bond_slave_set_netdev(struct bond *bond, void *slave_, struct netdev *netdev)
522 {
523     struct bond_slave *slave;
524
525     ovs_rwlock_wrlock(&rwlock);
526     slave = bond_slave_lookup(bond, slave_);
527     if (slave) {
528         bond_slave_set_netdev__(slave, netdev);
529     }
530     ovs_rwlock_unlock(&rwlock);
531 }
532
533 /* Unregisters 'slave_' from 'bond'.  If 'bond' does not contain such a slave
534  * then this function has no effect.
535  *
536  * Unregistering a slave invalidates all flows. */
537 void
538 bond_slave_unregister(struct bond *bond, const void *slave_)
539 {
540     struct bond_slave *slave;
541     bool del_active;
542
543     ovs_rwlock_wrlock(&rwlock);
544     slave = bond_slave_lookup(bond, slave_);
545     if (!slave) {
546         goto out;
547     }
548
549     bond->bond_revalidate = true;
550     bond_enable_slave(slave, false);
551
552     del_active = bond->active_slave == slave;
553     if (bond->hash) {
554         struct bond_entry *e;
555         for (e = bond->hash; e <= &bond->hash[BOND_MASK]; e++) {
556             if (e->slave == slave) {
557                 e->slave = NULL;
558             }
559         }
560     }
561
562     free(slave->name);
563
564     hmap_remove(&bond->slaves, &slave->hmap_node);
565     /* Client owns 'slave->netdev'. */
566     free(slave);
567
568     if (del_active) {
569         bond_choose_active_slave(bond);
570         bond->send_learning_packets = true;
571     }
572 out:
573     ovs_rwlock_unlock(&rwlock);
574 }
575
576 /* Should be called on each slave in 'bond' before bond_run() to indicate
577  * whether or not 'slave_' may be enabled. This function is intended to allow
578  * other protocols to have some impact on bonding decisions.  For example LACP
579  * or high level link monitoring protocols may decide that a given slave should
580  * not be able to send traffic. */
581 void
582 bond_slave_set_may_enable(struct bond *bond, void *slave_, bool may_enable)
583 {
584     ovs_rwlock_wrlock(&rwlock);
585     bond_slave_lookup(bond, slave_)->may_enable = may_enable;
586     ovs_rwlock_unlock(&rwlock);
587 }
588
589 /* Performs periodic maintenance on 'bond'.
590  *
591  * Returns true if the caller should revalidate its flows.
592  *
593  * The caller should check bond_should_send_learning_packets() afterward. */
594 bool
595 bond_run(struct bond *bond, enum lacp_status lacp_status)
596 {
597     struct bond_slave *slave;
598     bool revalidate;
599
600     ovs_rwlock_wrlock(&rwlock);
601     if (bond->lacp_status != lacp_status) {
602         bond->lacp_status = lacp_status;
603         bond->bond_revalidate = true;
604     }
605
606     /* Enable slaves based on link status and LACP feedback. */
607     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
608         bond_link_status_update(slave);
609         slave->change_seq = seq_read(connectivity_seq_get());
610     }
611     if (!bond->active_slave || !bond->active_slave->enabled) {
612         bond_choose_active_slave(bond);
613     }
614
615     /* Update fake bond interface stats. */
616     if (time_msec() >= bond->next_fake_iface_update) {
617         bond_update_fake_slave_stats(bond);
618         bond->next_fake_iface_update = time_msec() + 1000;
619     }
620
621     revalidate = bond->bond_revalidate;
622     bond->bond_revalidate = false;
623     ovs_rwlock_unlock(&rwlock);
624
625     return revalidate;
626 }
627
628 /* Causes poll_block() to wake up when 'bond' needs something to be done. */
629 void
630 bond_wait(struct bond *bond)
631 {
632     struct bond_slave *slave;
633
634     ovs_rwlock_rdlock(&rwlock);
635     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
636         if (slave->delay_expires != LLONG_MAX) {
637             poll_timer_wait_until(slave->delay_expires);
638         }
639
640         seq_wait(connectivity_seq_get(), slave->change_seq);
641     }
642
643     if (bond->next_fake_iface_update != LLONG_MAX) {
644         poll_timer_wait_until(bond->next_fake_iface_update);
645     }
646
647     if (bond->bond_revalidate) {
648         poll_immediate_wake();
649     }
650     ovs_rwlock_unlock(&rwlock);
651
652     /* We don't wait for bond->next_rebalance because rebalancing can only run
653      * at a flow account checkpoint.  ofproto does checkpointing on its own
654      * schedule and bond_rebalance() gets called afterward, so we'd just be
655      * waking up for no purpose. */
656 }
657 \f
658 /* MAC learning table interaction. */
659
660 static bool
661 may_send_learning_packets(const struct bond *bond)
662 {
663     return ((bond->lacp_status == LACP_DISABLED
664         && (bond->balance == BM_SLB || bond->balance == BM_AB))
665         || (bond->lacp_fallback_ab && bond->lacp_status == LACP_CONFIGURED))
666         && bond->active_slave;
667 }
668
669 /* Returns true if 'bond' needs the client to send out packets to assist with
670  * MAC learning on 'bond'.  If this function returns true, then the client
671  * should iterate through its MAC learning table for the bridge on which 'bond'
672  * is located.  For each MAC that has been learned on a port other than 'bond',
673  * it should call bond_compose_learning_packet().
674  *
675  * This function will only return true if 'bond' is in SLB or active-backup
676  * mode and LACP is not negotiated.  Otherwise sending learning packets isn't
677  * necessary.
678  *
679  * Calling this function resets the state that it checks. */
680 bool
681 bond_should_send_learning_packets(struct bond *bond)
682 {
683     bool send;
684
685     ovs_rwlock_wrlock(&rwlock);
686     send = bond->send_learning_packets && may_send_learning_packets(bond);
687     bond->send_learning_packets = false;
688     ovs_rwlock_unlock(&rwlock);
689     return send;
690 }
691
692 /* Sends a gratuitous learning packet on 'bond' from 'eth_src' on 'vlan'.
693  *
694  * See bond_should_send_learning_packets() for description of usage. The
695  * caller should send the composed packet on the port associated with
696  * port_aux and takes ownership of the returned ofpbuf. */
697 struct ofpbuf *
698 bond_compose_learning_packet(struct bond *bond,
699                              const uint8_t eth_src[ETH_ADDR_LEN],
700                              uint16_t vlan, void **port_aux)
701 {
702     struct bond_slave *slave;
703     struct ofpbuf *packet;
704     struct flow flow;
705
706     ovs_rwlock_rdlock(&rwlock);
707     ovs_assert(may_send_learning_packets(bond));
708     memset(&flow, 0, sizeof flow);
709     memcpy(flow.dl_src, eth_src, ETH_ADDR_LEN);
710     slave = choose_output_slave(bond, &flow, NULL, vlan);
711
712     packet = ofpbuf_new(0);
713     compose_rarp(packet, eth_src);
714     if (vlan) {
715         eth_push_vlan(packet, htons(ETH_TYPE_VLAN), htons(vlan));
716     }
717
718     *port_aux = slave->aux;
719     ovs_rwlock_unlock(&rwlock);
720     return packet;
721 }
722 \f
723 /* Checks whether a packet that arrived on 'slave_' within 'bond', with an
724  * Ethernet destination address of 'eth_dst', should be admitted.
725  *
726  * The return value is one of the following:
727  *
728  *    - BV_ACCEPT: Admit the packet.
729  *
730  *    - BV_DROP: Drop the packet.
731  *
732  *    - BV_DROP_IF_MOVED: Consult the MAC learning table for the packet's
733  *      Ethernet source address and VLAN.  If there is none, or if the packet
734  *      is on the learned port, then admit the packet.  If a different port has
735  *      been learned, however, drop the packet (and do not use it for MAC
736  *      learning).
737  */
738 enum bond_verdict
739 bond_check_admissibility(struct bond *bond, const void *slave_,
740                          const uint8_t eth_dst[ETH_ADDR_LEN])
741 {
742     enum bond_verdict verdict = BV_DROP;
743     struct bond_slave *slave;
744
745     ovs_rwlock_rdlock(&rwlock);
746     slave = bond_slave_lookup(bond, slave_);
747     if (!slave) {
748         goto out;
749     }
750
751     /* LACP bonds have very loose admissibility restrictions because we can
752      * assume the remote switch is aware of the bond and will "do the right
753      * thing".  However, as a precaution we drop packets on disabled slaves
754      * because no correctly implemented partner switch should be sending
755      * packets to them.
756      *
757      * If LACP is configured, but LACP negotiations have been unsuccessful, we
758      * drop all incoming traffic except if lacp_fallback_ab is enabled. */
759     switch (bond->lacp_status) {
760     case LACP_NEGOTIATED:
761         verdict = slave->enabled ? BV_ACCEPT : BV_DROP;
762         goto out;
763     case LACP_CONFIGURED:
764         if (!bond->lacp_fallback_ab) {
765             goto out;
766         }
767     case LACP_DISABLED:
768         break;
769     }
770
771     /* Drop all multicast packets on inactive slaves. */
772     if (eth_addr_is_multicast(eth_dst)) {
773         if (bond->active_slave != slave) {
774             goto out;
775         }
776     }
777
778     switch (bond->balance) {
779     case BM_TCP:
780         /* TCP balanced bonds require successful LACP negotiations. Based on the
781          * above check, LACP is off or lacp_fallback_ab is true on this bond.
782          * If lacp_fallback_ab is true fall through to BM_AB case else, we
783          * drop all incoming traffic. */
784         if (!bond->lacp_fallback_ab) {
785             goto out;
786         }
787
788     case BM_AB:
789         /* Drop all packets which arrive on backup slaves.  This is similar to
790          * how Linux bonding handles active-backup bonds. */
791         if (bond->active_slave != slave) {
792             static struct vlog_rate_limit rl = VLOG_RATE_LIMIT_INIT(1, 5);
793
794             VLOG_DBG_RL(&rl, "active-backup bond received packet on backup"
795                         " slave (%s) destined for " ETH_ADDR_FMT,
796                         slave->name, ETH_ADDR_ARGS(eth_dst));
797             goto out;
798         }
799         verdict = BV_ACCEPT;
800         goto out;
801
802     case BM_SLB:
803         /* Drop all packets for which we have learned a different input port,
804          * because we probably sent the packet on one slave and got it back on
805          * the other.  Gratuitous ARP packets are an exception to this rule:
806          * the host has moved to another switch.  The exception to the
807          * exception is if we locked the learning table to avoid reflections on
808          * bond slaves. */
809         verdict = BV_DROP_IF_MOVED;
810         goto out;
811     }
812
813     OVS_NOT_REACHED();
814 out:
815     ovs_rwlock_unlock(&rwlock);
816     return verdict;
817
818 }
819
820 /* Returns the slave (registered on 'bond' by bond_slave_register()) to which
821  * a packet with the given 'flow' and 'vlan' should be forwarded.  Returns
822  * NULL if the packet should be dropped because no slaves are enabled.
823  *
824  * 'vlan' is not necessarily the same as 'flow->vlan_tci'.  First, 'vlan'
825  * should be a VID only (i.e. excluding the PCP bits).  Second,
826  * 'flow->vlan_tci' is the VLAN TCI that appeared on the packet (so it will be
827  * nonzero only for trunk ports), whereas 'vlan' is the logical VLAN that the
828  * packet belongs to (so for an access port it will be the access port's VLAN).
829  *
830  * If 'wc' is non-NULL, bitwise-OR's 'wc' with the set of bits that were
831  * significant in the selection.  At some point earlier, 'wc' should
832  * have been initialized (e.g., by flow_wildcards_init_catchall()).
833  */
834 void *
835 bond_choose_output_slave(struct bond *bond, const struct flow *flow,
836                          struct flow_wildcards *wc, uint16_t vlan)
837 {
838     struct bond_slave *slave;
839     void *aux;
840
841     ovs_rwlock_rdlock(&rwlock);
842     slave = choose_output_slave(bond, flow, wc, vlan);
843     aux = slave ? slave->aux : NULL;
844     ovs_rwlock_unlock(&rwlock);
845
846     return aux;
847 }
848 \f
849 /* Recirculation. */
850 static void
851 bond_entry_account(struct bond_entry *entry, uint64_t rule_tx_bytes)
852     OVS_REQ_WRLOCK(rwlock)
853 {
854     if (entry->slave) {
855         uint64_t delta;
856
857         delta = rule_tx_bytes - entry->pr_tx_bytes;
858         entry->tx_bytes += delta;
859         entry->pr_tx_bytes = rule_tx_bytes;
860     }
861 }
862
863 /* Maintain bond stats using post recirculation rule byte counters.*/
864 void
865 bond_recirculation_account(struct bond *bond)
866 {
867     int i;
868
869     ovs_rwlock_wrlock(&rwlock);
870     for (i=0; i<=BOND_MASK; i++) {
871         struct bond_entry *entry = &bond->hash[i];
872         struct rule *rule = entry->pr_rule;
873
874         if (rule) {
875             uint64_t n_packets OVS_UNUSED;
876             long long int used OVS_UNUSED;
877             uint64_t n_bytes;
878
879             rule->ofproto->ofproto_class->rule_get_stats(
880                 rule, &n_packets, &n_bytes, &used);
881             bond_entry_account(entry, n_bytes);
882         }
883     }
884     ovs_rwlock_unlock(&rwlock);
885 }
886
887 bool
888 bond_may_recirc(const struct bond *bond, uint32_t *recirc_id,
889                 uint32_t *hash_bias)
890 {
891     if (bond->balance == BM_TCP && recirc_id) {
892         if (recirc_id) {
893             *recirc_id = bond->recirc_id;
894         }
895         if (hash_bias) {
896             *hash_bias = bond->basis;
897         }
898         return true;
899     } else {
900         return false;
901     }
902 }
903
904 void
905 bond_update_post_recirc_rules(struct bond* bond, const bool force)
906 {
907    struct bond_entry *e;
908    bool update_rules = force;  /* Always update rules if caller forces it. */
909
910    /* Make sure all bond entries are populated */
911    for (e = bond->hash; e <= &bond->hash[BOND_MASK]; e++) {
912        if (!e->slave || !e->slave->enabled) {
913             update_rules = true;
914             e->slave = CONTAINER_OF(hmap_random_node(&bond->slaves),
915                                     struct bond_slave, hmap_node);
916             if (!e->slave->enabled) {
917                 e->slave = bond->active_slave;
918             }
919         }
920    }
921
922    if (update_rules) {
923         update_recirc_rules(bond);
924    }
925 }
926 \f
927 /* Rebalancing. */
928
929 static bool
930 bond_is_balanced(const struct bond *bond) OVS_REQ_RDLOCK(rwlock)
931 {
932     return bond->rebalance_interval
933         && (bond->balance == BM_SLB || bond->balance == BM_TCP);
934 }
935
936 /* Notifies 'bond' that 'n_bytes' bytes were sent in 'flow' within 'vlan'. */
937 void
938 bond_account(struct bond *bond, const struct flow *flow, uint16_t vlan,
939              uint64_t n_bytes)
940 {
941     ovs_rwlock_wrlock(&rwlock);
942     if (bond_is_balanced(bond)) {
943         lookup_bond_entry(bond, flow, vlan)->tx_bytes += n_bytes;
944     }
945     ovs_rwlock_unlock(&rwlock);
946 }
947
948 static struct bond_slave *
949 bond_slave_from_bal_node(struct list *bal) OVS_REQ_RDLOCK(rwlock)
950 {
951     return CONTAINER_OF(bal, struct bond_slave, bal_node);
952 }
953
954 static void
955 log_bals(struct bond *bond, const struct list *bals)
956     OVS_REQ_RDLOCK(rwlock)
957 {
958     if (VLOG_IS_DBG_ENABLED()) {
959         struct ds ds = DS_EMPTY_INITIALIZER;
960         const struct bond_slave *slave;
961
962         LIST_FOR_EACH (slave, bal_node, bals) {
963             if (ds.length) {
964                 ds_put_char(&ds, ',');
965             }
966             ds_put_format(&ds, " %s %"PRIu64"kB",
967                           slave->name, slave->tx_bytes / 1024);
968
969             if (!slave->enabled) {
970                 ds_put_cstr(&ds, " (disabled)");
971             }
972             if (!list_is_empty(&slave->entries)) {
973                 struct bond_entry *e;
974
975                 ds_put_cstr(&ds, " (");
976                 LIST_FOR_EACH (e, list_node, &slave->entries) {
977                     if (&e->list_node != list_front(&slave->entries)) {
978                         ds_put_cstr(&ds, " + ");
979                     }
980                     ds_put_format(&ds, "h%"PRIdPTR": %"PRIu64"kB",
981                                   e - bond->hash, e->tx_bytes / 1024);
982                 }
983                 ds_put_cstr(&ds, ")");
984             }
985         }
986         VLOG_DBG("bond %s:%s", bond->name, ds_cstr(&ds));
987         ds_destroy(&ds);
988     }
989 }
990
991 /* Shifts 'hash' from its current slave to 'to'. */
992 static void
993 bond_shift_load(struct bond_entry *hash, struct bond_slave *to)
994     OVS_REQ_WRLOCK(rwlock)
995 {
996     struct bond_slave *from = hash->slave;
997     struct bond *bond = from->bond;
998     uint64_t delta = hash->tx_bytes;
999
1000     VLOG_INFO("bond %s: shift %"PRIu64"kB of load (with hash %"PRIdPTR") "
1001               "from %s to %s (now carrying %"PRIu64"kB and "
1002               "%"PRIu64"kB load, respectively)",
1003               bond->name, delta / 1024, hash - bond->hash,
1004               from->name, to->name,
1005               (from->tx_bytes - delta) / 1024,
1006               (to->tx_bytes + delta) / 1024);
1007
1008     /* Shift load away from 'from' to 'to'. */
1009     from->tx_bytes -= delta;
1010     to->tx_bytes += delta;
1011
1012     /* Arrange for flows to be revalidated. */
1013     hash->slave = to;
1014     bond->bond_revalidate = true;
1015 }
1016
1017 /* Picks and returns a bond_entry to migrate from 'from' (the most heavily
1018  * loaded bond slave) to a bond slave that has 'to_tx_bytes' bytes of load,
1019  * given that doing so must decrease the ratio of the load on the two slaves by
1020  * at least 0.1.  Returns NULL if there is no appropriate entry.
1021  *
1022  * The list of entries isn't sorted.  I don't know of a reason to prefer to
1023  * shift away small hashes or large hashes. */
1024 static struct bond_entry *
1025 choose_entry_to_migrate(const struct bond_slave *from, uint64_t to_tx_bytes)
1026     OVS_REQ_WRLOCK(rwlock)
1027 {
1028     struct bond_entry *e;
1029
1030     if (list_is_short(&from->entries)) {
1031         /* 'from' carries no more than one MAC hash, so shifting load away from
1032          * it would be pointless. */
1033         return NULL;
1034     }
1035
1036     LIST_FOR_EACH (e, list_node, &from->entries) {
1037         double old_ratio, new_ratio;
1038         uint64_t delta;
1039
1040         if (to_tx_bytes == 0) {
1041             /* Nothing on the new slave, move it. */
1042             return e;
1043         }
1044
1045         delta = e->tx_bytes;
1046         old_ratio = (double)from->tx_bytes / to_tx_bytes;
1047         new_ratio = (double)(from->tx_bytes - delta) / (to_tx_bytes + delta);
1048         if (old_ratio - new_ratio > 0.1
1049             && fabs(new_ratio - 1.0) < fabs(old_ratio - 1.0)) {
1050             /* We're aiming for an ideal ratio of 1, meaning both the 'from'
1051                and 'to' slave have the same load.  Therefore, we only move an
1052                entry if it decreases the load on 'from', and brings us closer
1053                to equal traffic load. */
1054             return e;
1055         }
1056     }
1057
1058     return NULL;
1059 }
1060
1061 /* Inserts 'slave' into 'bals' so that descending order of 'tx_bytes' is
1062  * maintained. */
1063 static void
1064 insert_bal(struct list *bals, struct bond_slave *slave)
1065 {
1066     struct bond_slave *pos;
1067
1068     LIST_FOR_EACH (pos, bal_node, bals) {
1069         if (slave->tx_bytes > pos->tx_bytes) {
1070             break;
1071         }
1072     }
1073     list_insert(&pos->bal_node, &slave->bal_node);
1074 }
1075
1076 /* Removes 'slave' from its current list and then inserts it into 'bals' so
1077  * that descending order of 'tx_bytes' is maintained. */
1078 static void
1079 reinsert_bal(struct list *bals, struct bond_slave *slave)
1080 {
1081     list_remove(&slave->bal_node);
1082     insert_bal(bals, slave);
1083 }
1084
1085 /* If 'bond' needs rebalancing, does so.
1086  *
1087  * The caller should have called bond_account() for each active flow, or in case
1088  * of recirculation is used, have called bond_recirculation_account(bond),
1089  * to ensure that flow data is consistently accounted at this point.
1090  *
1091  * Return whether rebalancing took place.*/
1092 bool
1093 bond_rebalance(struct bond *bond)
1094 {
1095     struct bond_slave *slave;
1096     struct bond_entry *e;
1097     struct list bals;
1098     bool rebalanced = false;
1099
1100     ovs_rwlock_wrlock(&rwlock);
1101     if (!bond_is_balanced(bond) || time_msec() < bond->next_rebalance) {
1102         goto done;
1103     }
1104     bond->next_rebalance = time_msec() + bond->rebalance_interval;
1105
1106     /* Add each bond_entry to its slave's 'entries' list.
1107      * Compute each slave's tx_bytes as the sum of its entries' tx_bytes. */
1108     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
1109         slave->tx_bytes = 0;
1110         list_init(&slave->entries);
1111     }
1112     for (e = &bond->hash[0]; e <= &bond->hash[BOND_MASK]; e++) {
1113         if (e->slave && e->tx_bytes) {
1114             e->slave->tx_bytes += e->tx_bytes;
1115             list_push_back(&e->slave->entries, &e->list_node);
1116         }
1117     }
1118
1119     /* Add enabled slaves to 'bals' in descending order of tx_bytes.
1120      *
1121      * XXX This is O(n**2) in the number of slaves but it could be O(n lg n)
1122      * with a proper list sort algorithm. */
1123     list_init(&bals);
1124     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
1125         if (slave->enabled) {
1126             insert_bal(&bals, slave);
1127         }
1128     }
1129     log_bals(bond, &bals);
1130
1131     /* Shift load from the most-loaded slaves to the least-loaded slaves. */
1132     while (!list_is_short(&bals)) {
1133         struct bond_slave *from = bond_slave_from_bal_node(list_front(&bals));
1134         struct bond_slave *to = bond_slave_from_bal_node(list_back(&bals));
1135         uint64_t overload;
1136
1137         overload = from->tx_bytes - to->tx_bytes;
1138         if (overload < to->tx_bytes >> 5 || overload < 100000) {
1139             /* The extra load on 'from' (and all less-loaded slaves), compared
1140              * to that of 'to' (the least-loaded slave), is less than ~3%, or
1141              * it is less than ~1Mbps.  No point in rebalancing. */
1142             break;
1143         }
1144
1145         /* 'from' is carrying significantly more load than 'to'.  Pick a hash
1146          * to move from 'from' to 'to'. */
1147         e = choose_entry_to_migrate(from, to->tx_bytes);
1148         if (e) {
1149             bond_shift_load(e, to);
1150
1151             /* Delete element from from->entries.
1152              *
1153              * We don't add the element to to->hashes.  That would only allow
1154              * 'e' to be migrated to another slave in this rebalancing run, and
1155              * there is no point in doing that. */
1156             list_remove(&e->list_node);
1157
1158             /* Re-sort 'bals'. */
1159             reinsert_bal(&bals, from);
1160             reinsert_bal(&bals, to);
1161             rebalanced = true;
1162         } else {
1163             /* Can't usefully migrate anything away from 'from'.
1164              * Don't reconsider it. */
1165             list_remove(&from->bal_node);
1166         }
1167     }
1168
1169     /* Implement exponentially weighted moving average.  A weight of 1/2 causes
1170      * historical data to decay to <1% in 7 rebalancing runs.  1,000,000 bytes
1171      * take 20 rebalancing runs to decay to 0 and get deleted entirely. */
1172     for (e = &bond->hash[0]; e <= &bond->hash[BOND_MASK]; e++) {
1173         e->tx_bytes /= 2;
1174     }
1175
1176 done:
1177     ovs_rwlock_unlock(&rwlock);
1178     return rebalanced;
1179 }
1180 \f
1181 /* Bonding unixctl user interface functions. */
1182
1183 static struct bond *
1184 bond_find(const char *name) OVS_REQ_RDLOCK(rwlock)
1185 {
1186     struct bond *bond;
1187
1188     HMAP_FOR_EACH_WITH_HASH (bond, hmap_node, hash_string(name, 0),
1189                              all_bonds) {
1190         if (!strcmp(bond->name, name)) {
1191             return bond;
1192         }
1193     }
1194     return NULL;
1195 }
1196
1197 static struct bond_slave *
1198 bond_lookup_slave(struct bond *bond, const char *slave_name)
1199 {
1200     struct bond_slave *slave;
1201
1202     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
1203         if (!strcmp(slave->name, slave_name)) {
1204             return slave;
1205         }
1206     }
1207     return NULL;
1208 }
1209
1210 static void
1211 bond_unixctl_list(struct unixctl_conn *conn,
1212                   int argc OVS_UNUSED, const char *argv[] OVS_UNUSED,
1213                   void *aux OVS_UNUSED)
1214 {
1215     struct ds ds = DS_EMPTY_INITIALIZER;
1216     const struct bond *bond;
1217
1218     ds_put_cstr(&ds, "bond\ttype\trecircID\tslaves\n");
1219
1220     ovs_rwlock_rdlock(&rwlock);
1221     HMAP_FOR_EACH (bond, hmap_node, all_bonds) {
1222         const struct bond_slave *slave;
1223         size_t i;
1224
1225         ds_put_format(&ds, "%s\t%s\t%d\t", bond->name,
1226                       bond_mode_to_string(bond->balance), bond->recirc_id);
1227
1228         i = 0;
1229         HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
1230             if (i++ > 0) {
1231                 ds_put_cstr(&ds, ", ");
1232             }
1233             ds_put_cstr(&ds, slave->name);
1234         }
1235         ds_put_char(&ds, '\n');
1236     }
1237     ovs_rwlock_unlock(&rwlock);
1238     unixctl_command_reply(conn, ds_cstr(&ds));
1239     ds_destroy(&ds);
1240 }
1241
1242 static void
1243 bond_print_details(struct ds *ds, const struct bond *bond)
1244     OVS_REQ_RDLOCK(rwlock)
1245 {
1246     struct shash slave_shash = SHASH_INITIALIZER(&slave_shash);
1247     const struct shash_node **sorted_slaves = NULL;
1248     const struct bond_slave *slave;
1249     bool may_recirc;
1250     uint32_t recirc_id;
1251     int i;
1252
1253     ds_put_format(ds, "---- %s ----\n", bond->name);
1254     ds_put_format(ds, "bond_mode: %s\n",
1255                   bond_mode_to_string(bond->balance));
1256
1257     may_recirc = bond_may_recirc(bond, &recirc_id, NULL);
1258     ds_put_format(ds, "bond may use recirculation: %s, Recirc-ID : %d\n",
1259                   may_recirc ? "yes" : "no", may_recirc ? recirc_id: -1);
1260
1261     ds_put_format(ds, "bond-hash-basis: %"PRIu32"\n", bond->basis);
1262
1263     ds_put_format(ds, "updelay: %d ms\n", bond->updelay);
1264     ds_put_format(ds, "downdelay: %d ms\n", bond->downdelay);
1265
1266     if (bond_is_balanced(bond)) {
1267         ds_put_format(ds, "next rebalance: %lld ms\n",
1268                       bond->next_rebalance - time_msec());
1269     }
1270
1271     ds_put_cstr(ds, "lacp_status: ");
1272     switch (bond->lacp_status) {
1273     case LACP_NEGOTIATED:
1274         ds_put_cstr(ds, "negotiated\n");
1275         break;
1276     case LACP_CONFIGURED:
1277         ds_put_cstr(ds, "configured\n");
1278         break;
1279     case LACP_DISABLED:
1280         ds_put_cstr(ds, "off\n");
1281         break;
1282     default:
1283         ds_put_cstr(ds, "<unknown>\n");
1284         break;
1285     }
1286
1287     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
1288         shash_add(&slave_shash, slave->name, slave);
1289     }
1290     sorted_slaves = shash_sort(&slave_shash);
1291
1292     for (i = 0; i < shash_count(&slave_shash); i++) {
1293         struct bond_entry *be;
1294
1295         slave = sorted_slaves[i]->data;
1296
1297         /* Basic info. */
1298         ds_put_format(ds, "\nslave %s: %s\n",
1299                       slave->name, slave->enabled ? "enabled" : "disabled");
1300         if (slave == bond->active_slave) {
1301             ds_put_cstr(ds, "\tactive slave\n");
1302         }
1303         if (slave->delay_expires != LLONG_MAX) {
1304             ds_put_format(ds, "\t%s expires in %lld ms\n",
1305                           slave->enabled ? "downdelay" : "updelay",
1306                           slave->delay_expires - time_msec());
1307         }
1308
1309         ds_put_format(ds, "\tmay_enable: %s\n",
1310                       slave->may_enable ? "true" : "false");
1311
1312         if (!bond_is_balanced(bond)) {
1313             continue;
1314         }
1315
1316         /* Hashes. */
1317         for (be = bond->hash; be <= &bond->hash[BOND_MASK]; be++) {
1318             int hash = be - bond->hash;
1319             uint64_t be_tx_k;
1320
1321             if (be->slave != slave) {
1322                 continue;
1323             }
1324
1325             be_tx_k = be->tx_bytes / 1024;
1326             if (be_tx_k) {
1327                 ds_put_format(ds, "\thash %d: %"PRIu64" kB load\n",
1328                           hash, be_tx_k);
1329             }
1330
1331             /* XXX How can we list the MACs assigned to hashes of SLB bonds? */
1332         }
1333     }
1334     shash_destroy(&slave_shash);
1335     free(sorted_slaves);
1336     ds_put_cstr(ds, "\n");
1337 }
1338
1339 static void
1340 bond_unixctl_show(struct unixctl_conn *conn,
1341                   int argc, const char *argv[],
1342                   void *aux OVS_UNUSED)
1343 {
1344     struct ds ds = DS_EMPTY_INITIALIZER;
1345
1346     ovs_rwlock_rdlock(&rwlock);
1347     if (argc > 1) {
1348         const struct bond *bond = bond_find(argv[1]);
1349
1350         if (!bond) {
1351             unixctl_command_reply_error(conn, "no such bond");
1352             goto out;
1353         }
1354         bond_print_details(&ds, bond);
1355     } else {
1356         const struct bond *bond;
1357
1358         HMAP_FOR_EACH (bond, hmap_node, all_bonds) {
1359             bond_print_details(&ds, bond);
1360         }
1361     }
1362
1363     unixctl_command_reply(conn, ds_cstr(&ds));
1364     ds_destroy(&ds);
1365
1366 out:
1367     ovs_rwlock_unlock(&rwlock);
1368 }
1369
1370 static void
1371 bond_unixctl_migrate(struct unixctl_conn *conn,
1372                      int argc OVS_UNUSED, const char *argv[],
1373                      void *aux OVS_UNUSED)
1374 {
1375     const char *bond_s = argv[1];
1376     const char *hash_s = argv[2];
1377     const char *slave_s = argv[3];
1378     struct bond *bond;
1379     struct bond_slave *slave;
1380     struct bond_entry *entry;
1381     int hash;
1382
1383     ovs_rwlock_wrlock(&rwlock);
1384     bond = bond_find(bond_s);
1385     if (!bond) {
1386         unixctl_command_reply_error(conn, "no such bond");
1387         goto out;
1388     }
1389
1390     if (bond->balance != BM_SLB) {
1391         unixctl_command_reply_error(conn, "not an SLB bond");
1392         goto out;
1393     }
1394
1395     if (strspn(hash_s, "0123456789") == strlen(hash_s)) {
1396         hash = atoi(hash_s) & BOND_MASK;
1397     } else {
1398         unixctl_command_reply_error(conn, "bad hash");
1399         goto out;
1400     }
1401
1402     slave = bond_lookup_slave(bond, slave_s);
1403     if (!slave) {
1404         unixctl_command_reply_error(conn, "no such slave");
1405         goto out;
1406     }
1407
1408     if (!slave->enabled) {
1409         unixctl_command_reply_error(conn, "cannot migrate to disabled slave");
1410         goto out;
1411     }
1412
1413     entry = &bond->hash[hash];
1414     bond->bond_revalidate = true;
1415     entry->slave = slave;
1416     unixctl_command_reply(conn, "migrated");
1417
1418 out:
1419     ovs_rwlock_unlock(&rwlock);
1420 }
1421
1422 static void
1423 bond_unixctl_set_active_slave(struct unixctl_conn *conn,
1424                               int argc OVS_UNUSED, const char *argv[],
1425                               void *aux OVS_UNUSED)
1426 {
1427     const char *bond_s = argv[1];
1428     const char *slave_s = argv[2];
1429     struct bond *bond;
1430     struct bond_slave *slave;
1431
1432     ovs_rwlock_wrlock(&rwlock);
1433     bond = bond_find(bond_s);
1434     if (!bond) {
1435         unixctl_command_reply_error(conn, "no such bond");
1436         goto out;
1437     }
1438
1439     slave = bond_lookup_slave(bond, slave_s);
1440     if (!slave) {
1441         unixctl_command_reply_error(conn, "no such slave");
1442         goto out;
1443     }
1444
1445     if (!slave->enabled) {
1446         unixctl_command_reply_error(conn, "cannot make disabled slave active");
1447         goto out;
1448     }
1449
1450     if (bond->active_slave != slave) {
1451         bond->bond_revalidate = true;
1452         bond->active_slave = slave;
1453         VLOG_INFO("bond %s: active interface is now %s",
1454                   bond->name, slave->name);
1455         bond->send_learning_packets = true;
1456         unixctl_command_reply(conn, "done");
1457     } else {
1458         unixctl_command_reply(conn, "no change");
1459     }
1460 out:
1461     ovs_rwlock_unlock(&rwlock);
1462 }
1463
1464 static void
1465 enable_slave(struct unixctl_conn *conn, const char *argv[], bool enable)
1466 {
1467     const char *bond_s = argv[1];
1468     const char *slave_s = argv[2];
1469     struct bond *bond;
1470     struct bond_slave *slave;
1471
1472     ovs_rwlock_wrlock(&rwlock);
1473     bond = bond_find(bond_s);
1474     if (!bond) {
1475         unixctl_command_reply_error(conn, "no such bond");
1476         goto out;
1477     }
1478
1479     slave = bond_lookup_slave(bond, slave_s);
1480     if (!slave) {
1481         unixctl_command_reply_error(conn, "no such slave");
1482         goto out;
1483     }
1484
1485     bond_enable_slave(slave, enable);
1486     unixctl_command_reply(conn, enable ? "enabled" : "disabled");
1487
1488 out:
1489     ovs_rwlock_unlock(&rwlock);
1490 }
1491
1492 static void
1493 bond_unixctl_enable_slave(struct unixctl_conn *conn,
1494                           int argc OVS_UNUSED, const char *argv[],
1495                           void *aux OVS_UNUSED)
1496 {
1497     enable_slave(conn, argv, true);
1498 }
1499
1500 static void
1501 bond_unixctl_disable_slave(struct unixctl_conn *conn,
1502                            int argc OVS_UNUSED, const char *argv[],
1503                            void *aux OVS_UNUSED)
1504 {
1505     enable_slave(conn, argv, false);
1506 }
1507
1508 static void
1509 bond_unixctl_hash(struct unixctl_conn *conn, int argc, const char *argv[],
1510                   void *aux OVS_UNUSED)
1511 {
1512     const char *mac_s = argv[1];
1513     const char *vlan_s = argc > 2 ? argv[2] : NULL;
1514     const char *basis_s = argc > 3 ? argv[3] : NULL;
1515     uint8_t mac[ETH_ADDR_LEN];
1516     uint8_t hash;
1517     char *hash_cstr;
1518     unsigned int vlan;
1519     uint32_t basis;
1520
1521     if (vlan_s) {
1522         if (!ovs_scan(vlan_s, "%u", &vlan)) {
1523             unixctl_command_reply_error(conn, "invalid vlan");
1524             return;
1525         }
1526     } else {
1527         vlan = 0;
1528     }
1529
1530     if (basis_s) {
1531         if (!ovs_scan(basis_s, "%"SCNu32, &basis)) {
1532             unixctl_command_reply_error(conn, "invalid basis");
1533             return;
1534         }
1535     } else {
1536         basis = 0;
1537     }
1538
1539     if (ovs_scan(mac_s, ETH_ADDR_SCAN_FMT, ETH_ADDR_SCAN_ARGS(mac))) {
1540         hash = bond_hash_src(mac, vlan, basis) & BOND_MASK;
1541
1542         hash_cstr = xasprintf("%u", hash);
1543         unixctl_command_reply(conn, hash_cstr);
1544         free(hash_cstr);
1545     } else {
1546         unixctl_command_reply_error(conn, "invalid mac");
1547     }
1548 }
1549
1550 void
1551 bond_init(void)
1552 {
1553     unixctl_command_register("bond/list", "", 0, 0, bond_unixctl_list, NULL);
1554     unixctl_command_register("bond/show", "[port]", 0, 1, bond_unixctl_show,
1555                              NULL);
1556     unixctl_command_register("bond/migrate", "port hash slave", 3, 3,
1557                              bond_unixctl_migrate, NULL);
1558     unixctl_command_register("bond/set-active-slave", "port slave", 2, 2,
1559                              bond_unixctl_set_active_slave, NULL);
1560     unixctl_command_register("bond/enable-slave", "port slave", 2, 2,
1561                              bond_unixctl_enable_slave, NULL);
1562     unixctl_command_register("bond/disable-slave", "port slave", 2, 2,
1563                              bond_unixctl_disable_slave, NULL);
1564     unixctl_command_register("bond/hash", "mac [vlan] [basis]", 1, 3,
1565                              bond_unixctl_hash, NULL);
1566 }
1567 \f
1568 static void
1569 bond_entry_reset(struct bond *bond)
1570 {
1571     if (bond->balance != BM_AB) {
1572         size_t hash_len = BOND_BUCKETS * sizeof *bond->hash;
1573
1574         if (!bond->hash) {
1575             bond->hash = xmalloc(hash_len);
1576         }
1577         memset(bond->hash, 0, hash_len);
1578
1579         bond->next_rebalance = time_msec() + bond->rebalance_interval;
1580     } else {
1581         free(bond->hash);
1582         bond->hash = NULL;
1583     }
1584 }
1585
1586 static struct bond_slave *
1587 bond_slave_lookup(struct bond *bond, const void *slave_)
1588 {
1589     struct bond_slave *slave;
1590
1591     HMAP_FOR_EACH_IN_BUCKET (slave, hmap_node, hash_pointer(slave_, 0),
1592                              &bond->slaves) {
1593         if (slave->aux == slave_) {
1594             return slave;
1595         }
1596     }
1597
1598     return NULL;
1599 }
1600
1601 static void
1602 bond_enable_slave(struct bond_slave *slave, bool enable)
1603 {
1604     slave->delay_expires = LLONG_MAX;
1605     if (enable != slave->enabled) {
1606         slave->bond->bond_revalidate = true;
1607         slave->enabled = enable;
1608
1609         ovs_mutex_lock(&slave->bond->mutex);
1610         if (enable) {
1611             list_insert(&slave->bond->enabled_slaves, &slave->list_node);
1612         } else {
1613             list_remove(&slave->list_node);
1614         }
1615         ovs_mutex_unlock(&slave->bond->mutex);
1616
1617         VLOG_INFO("interface %s: %s", slave->name,
1618                   slave->enabled ? "enabled" : "disabled");
1619     }
1620 }
1621
1622 static void
1623 bond_link_status_update(struct bond_slave *slave)
1624 {
1625     struct bond *bond = slave->bond;
1626     bool up;
1627
1628     up = netdev_get_carrier(slave->netdev) && slave->may_enable;
1629     if ((up == slave->enabled) != (slave->delay_expires == LLONG_MAX)) {
1630         static struct vlog_rate_limit rl = VLOG_RATE_LIMIT_INIT(5, 20);
1631         VLOG_INFO_RL(&rl, "interface %s: link state %s",
1632                      slave->name, up ? "up" : "down");
1633         if (up == slave->enabled) {
1634             slave->delay_expires = LLONG_MAX;
1635             VLOG_INFO_RL(&rl, "interface %s: will not be %s",
1636                          slave->name, up ? "disabled" : "enabled");
1637         } else {
1638             int delay = (bond->lacp_status != LACP_DISABLED ? 0
1639                          : up ? bond->updelay : bond->downdelay);
1640             slave->delay_expires = time_msec() + delay;
1641             if (delay) {
1642                 VLOG_INFO_RL(&rl, "interface %s: will be %s if it stays %s "
1643                              "for %d ms",
1644                              slave->name,
1645                              up ? "enabled" : "disabled",
1646                              up ? "up" : "down",
1647                              delay);
1648             }
1649         }
1650     }
1651
1652     if (time_msec() >= slave->delay_expires) {
1653         bond_enable_slave(slave, up);
1654     }
1655 }
1656
1657 static unsigned int
1658 bond_hash_src(const uint8_t mac[ETH_ADDR_LEN], uint16_t vlan, uint32_t basis)
1659 {
1660     return hash_mac(mac, vlan, basis);
1661 }
1662
1663 static unsigned int
1664 bond_hash_tcp(const struct flow *flow, uint16_t vlan, uint32_t basis)
1665 {
1666     struct flow hash_flow = *flow;
1667     hash_flow.vlan_tci = htons(vlan);
1668
1669     /* The symmetric quality of this hash function is not required, but
1670      * flow_hash_symmetric_l4 already exists, and is sufficient for our
1671      * purposes, so we use it out of convenience. */
1672     return flow_hash_symmetric_l4(&hash_flow, basis);
1673 }
1674
1675 static unsigned int
1676 bond_hash(const struct bond *bond, const struct flow *flow, uint16_t vlan)
1677 {
1678     ovs_assert(bond->balance == BM_TCP || bond->balance == BM_SLB);
1679
1680     return (bond->balance == BM_TCP
1681             ? bond_hash_tcp(flow, vlan, bond->basis)
1682             : bond_hash_src(flow->dl_src, vlan, bond->basis));
1683 }
1684
1685 static struct bond_entry *
1686 lookup_bond_entry(const struct bond *bond, const struct flow *flow,
1687                   uint16_t vlan)
1688 {
1689     return &bond->hash[bond_hash(bond, flow, vlan) & BOND_MASK];
1690 }
1691
1692 /* Selects and returns an enabled slave from the 'enabled_slaves' list
1693  * in a round-robin fashion.  If the 'enabled_slaves' list is empty,
1694  * returns NULL. */
1695 static struct bond_slave *
1696 get_enabled_slave(struct bond *bond)
1697 {
1698     struct list *node;
1699
1700     ovs_mutex_lock(&bond->mutex);
1701     if (list_is_empty(&bond->enabled_slaves)) {
1702         ovs_mutex_unlock(&bond->mutex);
1703         return NULL;
1704     }
1705
1706     node = list_pop_front(&bond->enabled_slaves);
1707     list_push_back(&bond->enabled_slaves, node);
1708     ovs_mutex_unlock(&bond->mutex);
1709
1710     return CONTAINER_OF(node, struct bond_slave, list_node);
1711 }
1712
1713 static struct bond_slave *
1714 choose_output_slave(const struct bond *bond, const struct flow *flow,
1715                     struct flow_wildcards *wc, uint16_t vlan)
1716 {
1717     struct bond_entry *e;
1718     int balance;
1719
1720     balance = bond->balance;
1721     if (bond->lacp_status == LACP_CONFIGURED) {
1722         /* LACP has been configured on this bond but negotiations were
1723          * unsuccussful. If lacp_fallback_ab is enabled use active-
1724          * backup mode else drop all traffic. */
1725         if (!bond->lacp_fallback_ab) {
1726             return NULL;
1727         }
1728         balance = BM_AB;
1729     }
1730
1731     switch (balance) {
1732     case BM_AB:
1733         return bond->active_slave;
1734
1735     case BM_TCP:
1736         if (bond->lacp_status != LACP_NEGOTIATED) {
1737             /* Must have LACP negotiations for TCP balanced bonds. */
1738             return NULL;
1739         }
1740         if (wc) {
1741             flow_mask_hash_fields(flow, wc, NX_HASH_FIELDS_SYMMETRIC_L4);
1742         }
1743         /* Fall Through. */
1744     case BM_SLB:
1745         if (wc) {
1746             flow_mask_hash_fields(flow, wc, NX_HASH_FIELDS_ETH_SRC);
1747         }
1748         e = lookup_bond_entry(bond, flow, vlan);
1749         if (!e->slave || !e->slave->enabled) {
1750             e->slave = get_enabled_slave(CONST_CAST(struct bond*, bond));
1751         }
1752         return e->slave;
1753
1754     default:
1755         OVS_NOT_REACHED();
1756     }
1757 }
1758
1759 static struct bond_slave *
1760 bond_choose_slave(const struct bond *bond)
1761 {
1762     struct bond_slave *slave, *best;
1763
1764     /* Find an enabled slave. */
1765     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
1766         if (slave->enabled) {
1767             return slave;
1768         }
1769     }
1770
1771     /* All interfaces are disabled.  Find an interface that will be enabled
1772      * after its updelay expires.  */
1773     best = NULL;
1774     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
1775         if (slave->delay_expires != LLONG_MAX
1776             && slave->may_enable
1777             && (!best || slave->delay_expires < best->delay_expires)) {
1778             best = slave;
1779         }
1780     }
1781     return best;
1782 }
1783
1784 static void
1785 bond_choose_active_slave(struct bond *bond)
1786 {
1787     static struct vlog_rate_limit rl = VLOG_RATE_LIMIT_INIT(5, 20);
1788     struct bond_slave *old_active_slave = bond->active_slave;
1789
1790     bond->active_slave = bond_choose_slave(bond);
1791     if (bond->active_slave) {
1792         if (bond->active_slave->enabled) {
1793             VLOG_INFO_RL(&rl, "bond %s: active interface is now %s",
1794                          bond->name, bond->active_slave->name);
1795         } else {
1796             VLOG_INFO_RL(&rl, "bond %s: active interface is now %s, skipping "
1797                          "remaining %lld ms updelay (since no interface was "
1798                          "enabled)", bond->name, bond->active_slave->name,
1799                          bond->active_slave->delay_expires - time_msec());
1800             bond_enable_slave(bond->active_slave, true);
1801         }
1802
1803         bond->send_learning_packets = true;
1804     } else if (old_active_slave) {
1805         VLOG_INFO_RL(&rl, "bond %s: all interfaces disabled", bond->name);
1806     }
1807 }
1808
1809 /* Attempts to make the sum of the bond slaves' statistics appear on the fake
1810  * bond interface. */
1811 static void
1812 bond_update_fake_slave_stats(struct bond *bond)
1813 {
1814     struct netdev_stats bond_stats;
1815     struct bond_slave *slave;
1816     struct netdev *bond_dev;
1817
1818     memset(&bond_stats, 0, sizeof bond_stats);
1819
1820     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
1821         struct netdev_stats slave_stats;
1822
1823         if (!netdev_get_stats(slave->netdev, &slave_stats)) {
1824             /* XXX: We swap the stats here because they are swapped back when
1825              * reported by the internal device.  The reason for this is
1826              * internal devices normally represent packets going into the
1827              * system but when used as fake bond device they represent packets
1828              * leaving the system.  We really should do this in the internal
1829              * device itself because changing it here reverses the counts from
1830              * the perspective of the switch.  However, the internal device
1831              * doesn't know what type of device it represents so we have to do
1832              * it here for now. */
1833             bond_stats.tx_packets += slave_stats.rx_packets;
1834             bond_stats.tx_bytes += slave_stats.rx_bytes;
1835             bond_stats.rx_packets += slave_stats.tx_packets;
1836             bond_stats.rx_bytes += slave_stats.tx_bytes;
1837         }
1838     }
1839
1840     if (!netdev_open(bond->name, "system", &bond_dev)) {
1841         netdev_set_stats(bond_dev, &bond_stats);
1842         netdev_close(bond_dev);
1843     }
1844 }