ofproto-dpif: restore bond rebalance for non-recirc bond
[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 static 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 void
1092 bond_rebalance(struct bond *bond)
1093 {
1094     struct bond_slave *slave;
1095     struct bond_entry *e;
1096     struct list bals;
1097     bool rebalanced = false;
1098     bool use_recirc;
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     use_recirc = ofproto_dpif_get_enable_recirc(bond->ofproto) &&
1107                  bond_may_recirc(bond, NULL, NULL);
1108
1109     if (use_recirc) {
1110         bond_recirculation_account(bond);
1111     }
1112
1113     /* Add each bond_entry to its slave's 'entries' list.
1114      * Compute each slave's tx_bytes as the sum of its entries' tx_bytes. */
1115     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
1116         slave->tx_bytes = 0;
1117         list_init(&slave->entries);
1118     }
1119     for (e = &bond->hash[0]; e <= &bond->hash[BOND_MASK]; e++) {
1120         if (e->slave && e->tx_bytes) {
1121             e->slave->tx_bytes += e->tx_bytes;
1122             list_push_back(&e->slave->entries, &e->list_node);
1123         }
1124     }
1125
1126     /* Add enabled slaves to 'bals' in descending order of tx_bytes.
1127      *
1128      * XXX This is O(n**2) in the number of slaves but it could be O(n lg n)
1129      * with a proper list sort algorithm. */
1130     list_init(&bals);
1131     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
1132         if (slave->enabled) {
1133             insert_bal(&bals, slave);
1134         }
1135     }
1136     log_bals(bond, &bals);
1137
1138     /* Shift load from the most-loaded slaves to the least-loaded slaves. */
1139     while (!list_is_short(&bals)) {
1140         struct bond_slave *from = bond_slave_from_bal_node(list_front(&bals));
1141         struct bond_slave *to = bond_slave_from_bal_node(list_back(&bals));
1142         uint64_t overload;
1143
1144         overload = from->tx_bytes - to->tx_bytes;
1145         if (overload < to->tx_bytes >> 5 || overload < 100000) {
1146             /* The extra load on 'from' (and all less-loaded slaves), compared
1147              * to that of 'to' (the least-loaded slave), is less than ~3%, or
1148              * it is less than ~1Mbps.  No point in rebalancing. */
1149             break;
1150         }
1151
1152         /* 'from' is carrying significantly more load than 'to'.  Pick a hash
1153          * to move from 'from' to 'to'. */
1154         e = choose_entry_to_migrate(from, to->tx_bytes);
1155         if (e) {
1156             bond_shift_load(e, to);
1157
1158             /* Delete element from from->entries.
1159              *
1160              * We don't add the element to to->hashes.  That would only allow
1161              * 'e' to be migrated to another slave in this rebalancing run, and
1162              * there is no point in doing that. */
1163             list_remove(&e->list_node);
1164
1165             /* Re-sort 'bals'. */
1166             reinsert_bal(&bals, from);
1167             reinsert_bal(&bals, to);
1168             rebalanced = true;
1169         } else {
1170             /* Can't usefully migrate anything away from 'from'.
1171              * Don't reconsider it. */
1172             list_remove(&from->bal_node);
1173         }
1174     }
1175
1176     /* Implement exponentially weighted moving average.  A weight of 1/2 causes
1177      * historical data to decay to <1% in 7 rebalancing runs.  1,000,000 bytes
1178      * take 20 rebalancing runs to decay to 0 and get deleted entirely. */
1179     for (e = &bond->hash[0]; e <= &bond->hash[BOND_MASK]; e++) {
1180         e->tx_bytes /= 2;
1181     }
1182
1183 done:
1184     if (use_recirc && rebalanced) {
1185         bond_update_post_recirc_rules(bond,true);
1186     }
1187     ovs_rwlock_unlock(&rwlock);
1188 }
1189 \f
1190 /* Bonding unixctl user interface functions. */
1191
1192 static struct bond *
1193 bond_find(const char *name) OVS_REQ_RDLOCK(rwlock)
1194 {
1195     struct bond *bond;
1196
1197     HMAP_FOR_EACH_WITH_HASH (bond, hmap_node, hash_string(name, 0),
1198                              all_bonds) {
1199         if (!strcmp(bond->name, name)) {
1200             return bond;
1201         }
1202     }
1203     return NULL;
1204 }
1205
1206 static struct bond_slave *
1207 bond_lookup_slave(struct bond *bond, const char *slave_name)
1208 {
1209     struct bond_slave *slave;
1210
1211     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
1212         if (!strcmp(slave->name, slave_name)) {
1213             return slave;
1214         }
1215     }
1216     return NULL;
1217 }
1218
1219 static void
1220 bond_unixctl_list(struct unixctl_conn *conn,
1221                   int argc OVS_UNUSED, const char *argv[] OVS_UNUSED,
1222                   void *aux OVS_UNUSED)
1223 {
1224     struct ds ds = DS_EMPTY_INITIALIZER;
1225     const struct bond *bond;
1226
1227     ds_put_cstr(&ds, "bond\ttype\trecircID\tslaves\n");
1228
1229     ovs_rwlock_rdlock(&rwlock);
1230     HMAP_FOR_EACH (bond, hmap_node, all_bonds) {
1231         const struct bond_slave *slave;
1232         size_t i;
1233
1234         ds_put_format(&ds, "%s\t%s\t%d\t", bond->name,
1235                       bond_mode_to_string(bond->balance), bond->recirc_id);
1236
1237         i = 0;
1238         HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
1239             if (i++ > 0) {
1240                 ds_put_cstr(&ds, ", ");
1241             }
1242             ds_put_cstr(&ds, slave->name);
1243         }
1244         ds_put_char(&ds, '\n');
1245     }
1246     ovs_rwlock_unlock(&rwlock);
1247     unixctl_command_reply(conn, ds_cstr(&ds));
1248     ds_destroy(&ds);
1249 }
1250
1251 static void
1252 bond_print_details(struct ds *ds, const struct bond *bond)
1253     OVS_REQ_RDLOCK(rwlock)
1254 {
1255     struct shash slave_shash = SHASH_INITIALIZER(&slave_shash);
1256     const struct shash_node **sorted_slaves = NULL;
1257     const struct bond_slave *slave;
1258     bool may_recirc;
1259     uint32_t recirc_id;
1260     int i;
1261
1262     ds_put_format(ds, "---- %s ----\n", bond->name);
1263     ds_put_format(ds, "bond_mode: %s\n",
1264                   bond_mode_to_string(bond->balance));
1265
1266     may_recirc = bond_may_recirc(bond, &recirc_id, NULL);
1267     ds_put_format(ds, "bond may use recirculation: %s, Recirc-ID : %d\n",
1268                   may_recirc ? "yes" : "no", may_recirc ? recirc_id: -1);
1269
1270     ds_put_format(ds, "bond-hash-basis: %"PRIu32"\n", bond->basis);
1271
1272     ds_put_format(ds, "updelay: %d ms\n", bond->updelay);
1273     ds_put_format(ds, "downdelay: %d ms\n", bond->downdelay);
1274
1275     if (bond_is_balanced(bond)) {
1276         ds_put_format(ds, "next rebalance: %lld ms\n",
1277                       bond->next_rebalance - time_msec());
1278     }
1279
1280     ds_put_cstr(ds, "lacp_status: ");
1281     switch (bond->lacp_status) {
1282     case LACP_NEGOTIATED:
1283         ds_put_cstr(ds, "negotiated\n");
1284         break;
1285     case LACP_CONFIGURED:
1286         ds_put_cstr(ds, "configured\n");
1287         break;
1288     case LACP_DISABLED:
1289         ds_put_cstr(ds, "off\n");
1290         break;
1291     default:
1292         ds_put_cstr(ds, "<unknown>\n");
1293         break;
1294     }
1295
1296     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
1297         shash_add(&slave_shash, slave->name, slave);
1298     }
1299     sorted_slaves = shash_sort(&slave_shash);
1300
1301     for (i = 0; i < shash_count(&slave_shash); i++) {
1302         struct bond_entry *be;
1303
1304         slave = sorted_slaves[i]->data;
1305
1306         /* Basic info. */
1307         ds_put_format(ds, "\nslave %s: %s\n",
1308                       slave->name, slave->enabled ? "enabled" : "disabled");
1309         if (slave == bond->active_slave) {
1310             ds_put_cstr(ds, "\tactive slave\n");
1311         }
1312         if (slave->delay_expires != LLONG_MAX) {
1313             ds_put_format(ds, "\t%s expires in %lld ms\n",
1314                           slave->enabled ? "downdelay" : "updelay",
1315                           slave->delay_expires - time_msec());
1316         }
1317
1318         ds_put_format(ds, "\tmay_enable: %s\n",
1319                       slave->may_enable ? "true" : "false");
1320
1321         if (!bond_is_balanced(bond)) {
1322             continue;
1323         }
1324
1325         /* Hashes. */
1326         for (be = bond->hash; be <= &bond->hash[BOND_MASK]; be++) {
1327             int hash = be - bond->hash;
1328             uint64_t be_tx_k;
1329
1330             if (be->slave != slave) {
1331                 continue;
1332             }
1333
1334             be_tx_k = be->tx_bytes / 1024;
1335             if (be_tx_k) {
1336                 ds_put_format(ds, "\thash %d: %"PRIu64" kB load\n",
1337                           hash, be_tx_k);
1338             }
1339
1340             /* XXX How can we list the MACs assigned to hashes of SLB bonds? */
1341         }
1342     }
1343     shash_destroy(&slave_shash);
1344     free(sorted_slaves);
1345     ds_put_cstr(ds, "\n");
1346 }
1347
1348 static void
1349 bond_unixctl_show(struct unixctl_conn *conn,
1350                   int argc, const char *argv[],
1351                   void *aux OVS_UNUSED)
1352 {
1353     struct ds ds = DS_EMPTY_INITIALIZER;
1354
1355     ovs_rwlock_rdlock(&rwlock);
1356     if (argc > 1) {
1357         const struct bond *bond = bond_find(argv[1]);
1358
1359         if (!bond) {
1360             unixctl_command_reply_error(conn, "no such bond");
1361             goto out;
1362         }
1363         bond_print_details(&ds, bond);
1364     } else {
1365         const struct bond *bond;
1366
1367         HMAP_FOR_EACH (bond, hmap_node, all_bonds) {
1368             bond_print_details(&ds, bond);
1369         }
1370     }
1371
1372     unixctl_command_reply(conn, ds_cstr(&ds));
1373     ds_destroy(&ds);
1374
1375 out:
1376     ovs_rwlock_unlock(&rwlock);
1377 }
1378
1379 static void
1380 bond_unixctl_migrate(struct unixctl_conn *conn,
1381                      int argc OVS_UNUSED, const char *argv[],
1382                      void *aux OVS_UNUSED)
1383 {
1384     const char *bond_s = argv[1];
1385     const char *hash_s = argv[2];
1386     const char *slave_s = argv[3];
1387     struct bond *bond;
1388     struct bond_slave *slave;
1389     struct bond_entry *entry;
1390     int hash;
1391
1392     ovs_rwlock_wrlock(&rwlock);
1393     bond = bond_find(bond_s);
1394     if (!bond) {
1395         unixctl_command_reply_error(conn, "no such bond");
1396         goto out;
1397     }
1398
1399     if (bond->balance != BM_SLB) {
1400         unixctl_command_reply_error(conn, "not an SLB bond");
1401         goto out;
1402     }
1403
1404     if (strspn(hash_s, "0123456789") == strlen(hash_s)) {
1405         hash = atoi(hash_s) & BOND_MASK;
1406     } else {
1407         unixctl_command_reply_error(conn, "bad hash");
1408         goto out;
1409     }
1410
1411     slave = bond_lookup_slave(bond, slave_s);
1412     if (!slave) {
1413         unixctl_command_reply_error(conn, "no such slave");
1414         goto out;
1415     }
1416
1417     if (!slave->enabled) {
1418         unixctl_command_reply_error(conn, "cannot migrate to disabled slave");
1419         goto out;
1420     }
1421
1422     entry = &bond->hash[hash];
1423     bond->bond_revalidate = true;
1424     entry->slave = slave;
1425     unixctl_command_reply(conn, "migrated");
1426
1427 out:
1428     ovs_rwlock_unlock(&rwlock);
1429 }
1430
1431 static void
1432 bond_unixctl_set_active_slave(struct unixctl_conn *conn,
1433                               int argc OVS_UNUSED, const char *argv[],
1434                               void *aux OVS_UNUSED)
1435 {
1436     const char *bond_s = argv[1];
1437     const char *slave_s = argv[2];
1438     struct bond *bond;
1439     struct bond_slave *slave;
1440
1441     ovs_rwlock_wrlock(&rwlock);
1442     bond = bond_find(bond_s);
1443     if (!bond) {
1444         unixctl_command_reply_error(conn, "no such bond");
1445         goto out;
1446     }
1447
1448     slave = bond_lookup_slave(bond, slave_s);
1449     if (!slave) {
1450         unixctl_command_reply_error(conn, "no such slave");
1451         goto out;
1452     }
1453
1454     if (!slave->enabled) {
1455         unixctl_command_reply_error(conn, "cannot make disabled slave active");
1456         goto out;
1457     }
1458
1459     if (bond->active_slave != slave) {
1460         bond->bond_revalidate = true;
1461         bond->active_slave = slave;
1462         VLOG_INFO("bond %s: active interface is now %s",
1463                   bond->name, slave->name);
1464         bond->send_learning_packets = true;
1465         unixctl_command_reply(conn, "done");
1466     } else {
1467         unixctl_command_reply(conn, "no change");
1468     }
1469 out:
1470     ovs_rwlock_unlock(&rwlock);
1471 }
1472
1473 static void
1474 enable_slave(struct unixctl_conn *conn, const char *argv[], bool enable)
1475 {
1476     const char *bond_s = argv[1];
1477     const char *slave_s = argv[2];
1478     struct bond *bond;
1479     struct bond_slave *slave;
1480
1481     ovs_rwlock_wrlock(&rwlock);
1482     bond = bond_find(bond_s);
1483     if (!bond) {
1484         unixctl_command_reply_error(conn, "no such bond");
1485         goto out;
1486     }
1487
1488     slave = bond_lookup_slave(bond, slave_s);
1489     if (!slave) {
1490         unixctl_command_reply_error(conn, "no such slave");
1491         goto out;
1492     }
1493
1494     bond_enable_slave(slave, enable);
1495     unixctl_command_reply(conn, enable ? "enabled" : "disabled");
1496
1497 out:
1498     ovs_rwlock_unlock(&rwlock);
1499 }
1500
1501 static void
1502 bond_unixctl_enable_slave(struct unixctl_conn *conn,
1503                           int argc OVS_UNUSED, const char *argv[],
1504                           void *aux OVS_UNUSED)
1505 {
1506     enable_slave(conn, argv, true);
1507 }
1508
1509 static void
1510 bond_unixctl_disable_slave(struct unixctl_conn *conn,
1511                            int argc OVS_UNUSED, const char *argv[],
1512                            void *aux OVS_UNUSED)
1513 {
1514     enable_slave(conn, argv, false);
1515 }
1516
1517 static void
1518 bond_unixctl_hash(struct unixctl_conn *conn, int argc, const char *argv[],
1519                   void *aux OVS_UNUSED)
1520 {
1521     const char *mac_s = argv[1];
1522     const char *vlan_s = argc > 2 ? argv[2] : NULL;
1523     const char *basis_s = argc > 3 ? argv[3] : NULL;
1524     uint8_t mac[ETH_ADDR_LEN];
1525     uint8_t hash;
1526     char *hash_cstr;
1527     unsigned int vlan;
1528     uint32_t basis;
1529
1530     if (vlan_s) {
1531         if (!ovs_scan(vlan_s, "%u", &vlan)) {
1532             unixctl_command_reply_error(conn, "invalid vlan");
1533             return;
1534         }
1535     } else {
1536         vlan = 0;
1537     }
1538
1539     if (basis_s) {
1540         if (!ovs_scan(basis_s, "%"SCNu32, &basis)) {
1541             unixctl_command_reply_error(conn, "invalid basis");
1542             return;
1543         }
1544     } else {
1545         basis = 0;
1546     }
1547
1548     if (ovs_scan(mac_s, ETH_ADDR_SCAN_FMT, ETH_ADDR_SCAN_ARGS(mac))) {
1549         hash = bond_hash_src(mac, vlan, basis) & BOND_MASK;
1550
1551         hash_cstr = xasprintf("%u", hash);
1552         unixctl_command_reply(conn, hash_cstr);
1553         free(hash_cstr);
1554     } else {
1555         unixctl_command_reply_error(conn, "invalid mac");
1556     }
1557 }
1558
1559 void
1560 bond_init(void)
1561 {
1562     unixctl_command_register("bond/list", "", 0, 0, bond_unixctl_list, NULL);
1563     unixctl_command_register("bond/show", "[port]", 0, 1, bond_unixctl_show,
1564                              NULL);
1565     unixctl_command_register("bond/migrate", "port hash slave", 3, 3,
1566                              bond_unixctl_migrate, NULL);
1567     unixctl_command_register("bond/set-active-slave", "port slave", 2, 2,
1568                              bond_unixctl_set_active_slave, NULL);
1569     unixctl_command_register("bond/enable-slave", "port slave", 2, 2,
1570                              bond_unixctl_enable_slave, NULL);
1571     unixctl_command_register("bond/disable-slave", "port slave", 2, 2,
1572                              bond_unixctl_disable_slave, NULL);
1573     unixctl_command_register("bond/hash", "mac [vlan] [basis]", 1, 3,
1574                              bond_unixctl_hash, NULL);
1575 }
1576 \f
1577 static void
1578 bond_entry_reset(struct bond *bond)
1579 {
1580     if (bond->balance != BM_AB) {
1581         size_t hash_len = BOND_BUCKETS * sizeof *bond->hash;
1582
1583         if (!bond->hash) {
1584             bond->hash = xmalloc(hash_len);
1585         }
1586         memset(bond->hash, 0, hash_len);
1587
1588         bond->next_rebalance = time_msec() + bond->rebalance_interval;
1589     } else {
1590         free(bond->hash);
1591         bond->hash = NULL;
1592     }
1593 }
1594
1595 static struct bond_slave *
1596 bond_slave_lookup(struct bond *bond, const void *slave_)
1597 {
1598     struct bond_slave *slave;
1599
1600     HMAP_FOR_EACH_IN_BUCKET (slave, hmap_node, hash_pointer(slave_, 0),
1601                              &bond->slaves) {
1602         if (slave->aux == slave_) {
1603             return slave;
1604         }
1605     }
1606
1607     return NULL;
1608 }
1609
1610 static void
1611 bond_enable_slave(struct bond_slave *slave, bool enable)
1612 {
1613     slave->delay_expires = LLONG_MAX;
1614     if (enable != slave->enabled) {
1615         slave->bond->bond_revalidate = true;
1616         slave->enabled = enable;
1617
1618         ovs_mutex_lock(&slave->bond->mutex);
1619         if (enable) {
1620             list_insert(&slave->bond->enabled_slaves, &slave->list_node);
1621         } else {
1622             list_remove(&slave->list_node);
1623         }
1624         ovs_mutex_unlock(&slave->bond->mutex);
1625
1626         VLOG_INFO("interface %s: %s", slave->name,
1627                   slave->enabled ? "enabled" : "disabled");
1628     }
1629 }
1630
1631 static void
1632 bond_link_status_update(struct bond_slave *slave)
1633 {
1634     struct bond *bond = slave->bond;
1635     bool up;
1636
1637     up = netdev_get_carrier(slave->netdev) && slave->may_enable;
1638     if ((up == slave->enabled) != (slave->delay_expires == LLONG_MAX)) {
1639         static struct vlog_rate_limit rl = VLOG_RATE_LIMIT_INIT(5, 20);
1640         VLOG_INFO_RL(&rl, "interface %s: link state %s",
1641                      slave->name, up ? "up" : "down");
1642         if (up == slave->enabled) {
1643             slave->delay_expires = LLONG_MAX;
1644             VLOG_INFO_RL(&rl, "interface %s: will not be %s",
1645                          slave->name, up ? "disabled" : "enabled");
1646         } else {
1647             int delay = (bond->lacp_status != LACP_DISABLED ? 0
1648                          : up ? bond->updelay : bond->downdelay);
1649             slave->delay_expires = time_msec() + delay;
1650             if (delay) {
1651                 VLOG_INFO_RL(&rl, "interface %s: will be %s if it stays %s "
1652                              "for %d ms",
1653                              slave->name,
1654                              up ? "enabled" : "disabled",
1655                              up ? "up" : "down",
1656                              delay);
1657             }
1658         }
1659     }
1660
1661     if (time_msec() >= slave->delay_expires) {
1662         bond_enable_slave(slave, up);
1663     }
1664 }
1665
1666 static unsigned int
1667 bond_hash_src(const uint8_t mac[ETH_ADDR_LEN], uint16_t vlan, uint32_t basis)
1668 {
1669     return hash_mac(mac, vlan, basis);
1670 }
1671
1672 static unsigned int
1673 bond_hash_tcp(const struct flow *flow, uint16_t vlan, uint32_t basis)
1674 {
1675     struct flow hash_flow = *flow;
1676     hash_flow.vlan_tci = htons(vlan);
1677
1678     /* The symmetric quality of this hash function is not required, but
1679      * flow_hash_symmetric_l4 already exists, and is sufficient for our
1680      * purposes, so we use it out of convenience. */
1681     return flow_hash_symmetric_l4(&hash_flow, basis);
1682 }
1683
1684 static unsigned int
1685 bond_hash(const struct bond *bond, const struct flow *flow, uint16_t vlan)
1686 {
1687     ovs_assert(bond->balance == BM_TCP || bond->balance == BM_SLB);
1688
1689     return (bond->balance == BM_TCP
1690             ? bond_hash_tcp(flow, vlan, bond->basis)
1691             : bond_hash_src(flow->dl_src, vlan, bond->basis));
1692 }
1693
1694 static struct bond_entry *
1695 lookup_bond_entry(const struct bond *bond, const struct flow *flow,
1696                   uint16_t vlan)
1697 {
1698     return &bond->hash[bond_hash(bond, flow, vlan) & BOND_MASK];
1699 }
1700
1701 /* Selects and returns an enabled slave from the 'enabled_slaves' list
1702  * in a round-robin fashion.  If the 'enabled_slaves' list is empty,
1703  * returns NULL. */
1704 static struct bond_slave *
1705 get_enabled_slave(struct bond *bond)
1706 {
1707     struct list *node;
1708
1709     ovs_mutex_lock(&bond->mutex);
1710     if (list_is_empty(&bond->enabled_slaves)) {
1711         ovs_mutex_unlock(&bond->mutex);
1712         return NULL;
1713     }
1714
1715     node = list_pop_front(&bond->enabled_slaves);
1716     list_push_back(&bond->enabled_slaves, node);
1717     ovs_mutex_unlock(&bond->mutex);
1718
1719     return CONTAINER_OF(node, struct bond_slave, list_node);
1720 }
1721
1722 static struct bond_slave *
1723 choose_output_slave(const struct bond *bond, const struct flow *flow,
1724                     struct flow_wildcards *wc, uint16_t vlan)
1725 {
1726     struct bond_entry *e;
1727     int balance;
1728
1729     balance = bond->balance;
1730     if (bond->lacp_status == LACP_CONFIGURED) {
1731         /* LACP has been configured on this bond but negotiations were
1732          * unsuccussful. If lacp_fallback_ab is enabled use active-
1733          * backup mode else drop all traffic. */
1734         if (!bond->lacp_fallback_ab) {
1735             return NULL;
1736         }
1737         balance = BM_AB;
1738     }
1739
1740     switch (balance) {
1741     case BM_AB:
1742         return bond->active_slave;
1743
1744     case BM_TCP:
1745         if (bond->lacp_status != LACP_NEGOTIATED) {
1746             /* Must have LACP negotiations for TCP balanced bonds. */
1747             return NULL;
1748         }
1749         if (wc) {
1750             flow_mask_hash_fields(flow, wc, NX_HASH_FIELDS_SYMMETRIC_L4);
1751         }
1752         /* Fall Through. */
1753     case BM_SLB:
1754         if (wc) {
1755             flow_mask_hash_fields(flow, wc, NX_HASH_FIELDS_ETH_SRC);
1756         }
1757         e = lookup_bond_entry(bond, flow, vlan);
1758         if (!e->slave || !e->slave->enabled) {
1759             e->slave = get_enabled_slave(CONST_CAST(struct bond*, bond));
1760         }
1761         return e->slave;
1762
1763     default:
1764         OVS_NOT_REACHED();
1765     }
1766 }
1767
1768 static struct bond_slave *
1769 bond_choose_slave(const struct bond *bond)
1770 {
1771     struct bond_slave *slave, *best;
1772
1773     /* Find an enabled slave. */
1774     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
1775         if (slave->enabled) {
1776             return slave;
1777         }
1778     }
1779
1780     /* All interfaces are disabled.  Find an interface that will be enabled
1781      * after its updelay expires.  */
1782     best = NULL;
1783     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
1784         if (slave->delay_expires != LLONG_MAX
1785             && slave->may_enable
1786             && (!best || slave->delay_expires < best->delay_expires)) {
1787             best = slave;
1788         }
1789     }
1790     return best;
1791 }
1792
1793 static void
1794 bond_choose_active_slave(struct bond *bond)
1795 {
1796     static struct vlog_rate_limit rl = VLOG_RATE_LIMIT_INIT(5, 20);
1797     struct bond_slave *old_active_slave = bond->active_slave;
1798
1799     bond->active_slave = bond_choose_slave(bond);
1800     if (bond->active_slave) {
1801         if (bond->active_slave->enabled) {
1802             VLOG_INFO_RL(&rl, "bond %s: active interface is now %s",
1803                          bond->name, bond->active_slave->name);
1804         } else {
1805             VLOG_INFO_RL(&rl, "bond %s: active interface is now %s, skipping "
1806                          "remaining %lld ms updelay (since no interface was "
1807                          "enabled)", bond->name, bond->active_slave->name,
1808                          bond->active_slave->delay_expires - time_msec());
1809             bond_enable_slave(bond->active_slave, true);
1810         }
1811
1812         bond->send_learning_packets = true;
1813     } else if (old_active_slave) {
1814         VLOG_INFO_RL(&rl, "bond %s: all interfaces disabled", bond->name);
1815     }
1816 }
1817
1818 /* Attempts to make the sum of the bond slaves' statistics appear on the fake
1819  * bond interface. */
1820 static void
1821 bond_update_fake_slave_stats(struct bond *bond)
1822 {
1823     struct netdev_stats bond_stats;
1824     struct bond_slave *slave;
1825     struct netdev *bond_dev;
1826
1827     memset(&bond_stats, 0, sizeof bond_stats);
1828
1829     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
1830         struct netdev_stats slave_stats;
1831
1832         if (!netdev_get_stats(slave->netdev, &slave_stats)) {
1833             /* XXX: We swap the stats here because they are swapped back when
1834              * reported by the internal device.  The reason for this is
1835              * internal devices normally represent packets going into the
1836              * system but when used as fake bond device they represent packets
1837              * leaving the system.  We really should do this in the internal
1838              * device itself because changing it here reverses the counts from
1839              * the perspective of the switch.  However, the internal device
1840              * doesn't know what type of device it represents so we have to do
1841              * it here for now. */
1842             bond_stats.tx_packets += slave_stats.rx_packets;
1843             bond_stats.tx_bytes += slave_stats.rx_bytes;
1844             bond_stats.rx_packets += slave_stats.tx_packets;
1845             bond_stats.rx_bytes += slave_stats.tx_bytes;
1846         }
1847     }
1848
1849     if (!netdev_open(bond->name, "system", &bond_dev)) {
1850         netdev_set_stats(bond_dev, &bond_stats);
1851         netdev_close(bond_dev);
1852     }
1853 }