ofproto/bond: Keep hash entry slave valid.
[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 == NULL) || (!bond->recirc_id)) {
333         return;
334     }
335
336     for (i = 0; i < BOND_BUCKETS; i++) {
337         struct bond_slave *slave = bond->hash[i].slave;
338
339         if (slave) {
340             match_init_catchall(&match);
341             match_set_recirc_id(&match, bond->recirc_id);
342             /* recirc_id -> metadata to speed up look ups. */
343             match_set_metadata(&match, htonll(bond->recirc_id));
344             match_set_dp_hash_masked(&match, i, BOND_MASK);
345
346             add_pr_rule(bond, &match, slave->ofp_port,
347                             bond->hash[i].pr_rule);
348         }
349     }
350
351     HMAP_FOR_EACH_SAFE(pr_op, next_op, hmap_node, &bond->pr_rule_ops) {
352         int error;
353         struct rule *rule;
354         switch (pr_op->op) {
355         case ADD:
356             ofpbuf_clear(&ofpacts);
357             ofpact_put_OUTPUT(&ofpacts)->port = pr_op->out_ofport;
358             error = ofproto_dpif_add_internal_flow(bond->ofproto,
359                                                    &pr_op->match,
360                                                    RECIRC_RULE_PRIORITY,
361                                                    &ofpacts, &rule);
362             if (error) {
363                 char *err_s = match_to_string(&pr_op->match,
364                                               RECIRC_RULE_PRIORITY);
365
366                 VLOG_ERR("failed to add post recirculation flow %s", err_s);
367                 free(err_s);
368                 pr_op->pr_rule = NULL;
369             } else {
370                 pr_op->pr_rule = rule;
371             }
372             break;
373
374         case DEL:
375             error = ofproto_dpif_delete_internal_flow(bond->ofproto,
376                                                       &pr_op->match,
377                                                       RECIRC_RULE_PRIORITY);
378             if (error) {
379                 char *err_s = match_to_string(&pr_op->match,
380                                               RECIRC_RULE_PRIORITY);
381
382                 VLOG_ERR("failed to remove post recirculation flow %s", err_s);
383                 free(err_s);
384             }
385
386             hmap_remove(&bond->pr_rule_ops, &pr_op->hmap_node);
387             pr_op->pr_rule = NULL;
388             free(pr_op);
389             break;
390         }
391     }
392
393     ofpbuf_uninit(&ofpacts);
394 }
395
396
397 /* Updates 'bond''s overall configuration to 's'.
398  *
399  * The caller should register each slave on 'bond' by calling
400  * bond_slave_register().  This is optional if none of the slaves'
401  * configuration has changed.  In any case it can't hurt.
402  *
403  * Returns true if the configuration has changed in such a way that requires
404  * flow revalidation.
405  * */
406 bool
407 bond_reconfigure(struct bond *bond, const struct bond_settings *s)
408 {
409     bool revalidate = false;
410
411     ovs_rwlock_wrlock(&rwlock);
412     if (!bond->name || strcmp(bond->name, s->name)) {
413         if (bond->name) {
414             hmap_remove(all_bonds, &bond->hmap_node);
415             free(bond->name);
416         }
417         bond->name = xstrdup(s->name);
418         hmap_insert(all_bonds, &bond->hmap_node, hash_string(bond->name, 0));
419     }
420
421     bond->updelay = s->up_delay;
422     bond->downdelay = s->down_delay;
423
424     if (bond->lacp_fallback_ab != s->lacp_fallback_ab_cfg) {
425         bond->lacp_fallback_ab = s->lacp_fallback_ab_cfg;
426         revalidate = true;
427     }
428
429     if (bond->rebalance_interval != s->rebalance_interval) {
430         bond->rebalance_interval = s->rebalance_interval;
431         revalidate = true;
432     }
433
434     if (bond->balance != s->balance) {
435         bond->balance = s->balance;
436         revalidate = true;
437     }
438
439     if (bond->basis != s->basis) {
440         bond->basis = s->basis;
441         revalidate = true;
442     }
443
444     if (s->fake_iface) {
445         if (bond->next_fake_iface_update == LLONG_MAX) {
446             bond->next_fake_iface_update = time_msec();
447         }
448     } else {
449         bond->next_fake_iface_update = LLONG_MAX;
450     }
451
452     if (bond->bond_revalidate) {
453         revalidate = true;
454         bond->bond_revalidate = false;
455     }
456
457     if (bond->balance != BM_AB) {
458         if (!bond->recirc_id) {
459             bond->recirc_id = ofproto_dpif_alloc_recirc_id(bond->ofproto);
460         }
461     } else if (bond->recirc_id) {
462         ofproto_dpif_free_recirc_id(bond->ofproto, bond->recirc_id);
463         bond->recirc_id = 0;
464     }
465
466     if (bond->balance == BM_AB || !bond->hash || revalidate) {
467         bond_entry_reset(bond);
468     }
469
470     ovs_rwlock_unlock(&rwlock);
471     return revalidate;
472 }
473
474 static void
475 bond_slave_set_netdev__(struct bond_slave *slave, struct netdev *netdev)
476     OVS_REQ_WRLOCK(rwlock)
477 {
478     if (slave->netdev != netdev) {
479         slave->netdev = netdev;
480         slave->change_seq = 0;
481     }
482 }
483
484 /* Registers 'slave_' as a slave of 'bond'.  The 'slave_' pointer is an
485  * arbitrary client-provided pointer that uniquely identifies a slave within a
486  * bond.  If 'slave_' already exists within 'bond' then this function
487  * reconfigures the existing slave.
488  *
489  * 'netdev' must be the network device that 'slave_' represents.  It is owned
490  * by the client, so the client must not close it before either unregistering
491  * 'slave_' or destroying 'bond'.
492  */
493 void
494 bond_slave_register(struct bond *bond, void *slave_,
495                     ofp_port_t ofport, struct netdev *netdev)
496 {
497     struct bond_slave *slave;
498
499     ovs_rwlock_wrlock(&rwlock);
500     slave = bond_slave_lookup(bond, slave_);
501     if (!slave) {
502         slave = xzalloc(sizeof *slave);
503
504         hmap_insert(&bond->slaves, &slave->hmap_node, hash_pointer(slave_, 0));
505         slave->bond = bond;
506         slave->aux = slave_;
507         slave->ofp_port = ofport;
508         slave->delay_expires = LLONG_MAX;
509         slave->name = xstrdup(netdev_get_name(netdev));
510         bond->bond_revalidate = true;
511
512         slave->enabled = false;
513         bond_enable_slave(slave, netdev_get_carrier(netdev));
514     }
515
516     bond_slave_set_netdev__(slave, netdev);
517
518     free(slave->name);
519     slave->name = xstrdup(netdev_get_name(netdev));
520     ovs_rwlock_unlock(&rwlock);
521 }
522
523 /* Updates the network device to be used with 'slave_' to 'netdev'.
524  *
525  * This is useful if the caller closes and re-opens the network device
526  * registered with bond_slave_register() but doesn't need to change anything
527  * else. */
528 void
529 bond_slave_set_netdev(struct bond *bond, void *slave_, struct netdev *netdev)
530 {
531     struct bond_slave *slave;
532
533     ovs_rwlock_wrlock(&rwlock);
534     slave = bond_slave_lookup(bond, slave_);
535     if (slave) {
536         bond_slave_set_netdev__(slave, netdev);
537     }
538     ovs_rwlock_unlock(&rwlock);
539 }
540
541 /* Unregisters 'slave_' from 'bond'.  If 'bond' does not contain such a slave
542  * then this function has no effect.
543  *
544  * Unregistering a slave invalidates all flows. */
545 void
546 bond_slave_unregister(struct bond *bond, const void *slave_)
547 {
548     struct bond_slave *slave;
549     bool del_active;
550
551     ovs_rwlock_wrlock(&rwlock);
552     slave = bond_slave_lookup(bond, slave_);
553     if (!slave) {
554         goto out;
555     }
556
557     bond->bond_revalidate = true;
558     bond_enable_slave(slave, false);
559
560     del_active = bond->active_slave == slave;
561     if (bond->hash) {
562         struct bond_entry *e;
563         for (e = bond->hash; e <= &bond->hash[BOND_MASK]; e++) {
564             if (e->slave == slave) {
565                 e->slave = NULL;
566             }
567         }
568     }
569
570     free(slave->name);
571
572     hmap_remove(&bond->slaves, &slave->hmap_node);
573     /* Client owns 'slave->netdev'. */
574     free(slave);
575
576     if (del_active) {
577         bond_choose_active_slave(bond);
578         bond->send_learning_packets = true;
579     }
580 out:
581     ovs_rwlock_unlock(&rwlock);
582 }
583
584 /* Should be called on each slave in 'bond' before bond_run() to indicate
585  * whether or not 'slave_' may be enabled. This function is intended to allow
586  * other protocols to have some impact on bonding decisions.  For example LACP
587  * or high level link monitoring protocols may decide that a given slave should
588  * not be able to send traffic. */
589 void
590 bond_slave_set_may_enable(struct bond *bond, void *slave_, bool may_enable)
591 {
592     ovs_rwlock_wrlock(&rwlock);
593     bond_slave_lookup(bond, slave_)->may_enable = may_enable;
594     ovs_rwlock_unlock(&rwlock);
595 }
596
597 /* Performs periodic maintenance on 'bond'.
598  *
599  * Returns true if the caller should revalidate its flows.
600  *
601  * The caller should check bond_should_send_learning_packets() afterward. */
602 bool
603 bond_run(struct bond *bond, enum lacp_status lacp_status)
604 {
605     struct bond_slave *slave;
606     bool revalidate;
607
608     ovs_rwlock_wrlock(&rwlock);
609     if (bond->lacp_status != lacp_status) {
610         bond->lacp_status = lacp_status;
611         bond->bond_revalidate = true;
612     }
613
614     /* Enable slaves based on link status and LACP feedback. */
615     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
616         bond_link_status_update(slave);
617         slave->change_seq = seq_read(connectivity_seq_get());
618     }
619     if (!bond->active_slave || !bond->active_slave->enabled) {
620         bond_choose_active_slave(bond);
621     }
622
623     /* Update fake bond interface stats. */
624     if (time_msec() >= bond->next_fake_iface_update) {
625         bond_update_fake_slave_stats(bond);
626         bond->next_fake_iface_update = time_msec() + 1000;
627     }
628
629     revalidate = bond->bond_revalidate;
630     bond->bond_revalidate = false;
631     ovs_rwlock_unlock(&rwlock);
632
633     return revalidate;
634 }
635
636 /* Causes poll_block() to wake up when 'bond' needs something to be done. */
637 void
638 bond_wait(struct bond *bond)
639 {
640     struct bond_slave *slave;
641
642     ovs_rwlock_rdlock(&rwlock);
643     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
644         if (slave->delay_expires != LLONG_MAX) {
645             poll_timer_wait_until(slave->delay_expires);
646         }
647
648         seq_wait(connectivity_seq_get(), slave->change_seq);
649     }
650
651     if (bond->next_fake_iface_update != LLONG_MAX) {
652         poll_timer_wait_until(bond->next_fake_iface_update);
653     }
654
655     if (bond->bond_revalidate) {
656         poll_immediate_wake();
657     }
658     ovs_rwlock_unlock(&rwlock);
659
660     /* We don't wait for bond->next_rebalance because rebalancing can only run
661      * at a flow account checkpoint.  ofproto does checkpointing on its own
662      * schedule and bond_rebalance() gets called afterward, so we'd just be
663      * waking up for no purpose. */
664 }
665 \f
666 /* MAC learning table interaction. */
667
668 static bool
669 may_send_learning_packets(const struct bond *bond)
670 {
671     return ((bond->lacp_status == LACP_DISABLED
672         && (bond->balance == BM_SLB || bond->balance == BM_AB))
673         || (bond->lacp_fallback_ab && bond->lacp_status == LACP_CONFIGURED))
674         && bond->active_slave;
675 }
676
677 /* Returns true if 'bond' needs the client to send out packets to assist with
678  * MAC learning on 'bond'.  If this function returns true, then the client
679  * should iterate through its MAC learning table for the bridge on which 'bond'
680  * is located.  For each MAC that has been learned on a port other than 'bond',
681  * it should call bond_compose_learning_packet().
682  *
683  * This function will only return true if 'bond' is in SLB or active-backup
684  * mode and LACP is not negotiated.  Otherwise sending learning packets isn't
685  * necessary.
686  *
687  * Calling this function resets the state that it checks. */
688 bool
689 bond_should_send_learning_packets(struct bond *bond)
690 {
691     bool send;
692
693     ovs_rwlock_wrlock(&rwlock);
694     send = bond->send_learning_packets && may_send_learning_packets(bond);
695     bond->send_learning_packets = false;
696     ovs_rwlock_unlock(&rwlock);
697     return send;
698 }
699
700 /* Sends a gratuitous learning packet on 'bond' from 'eth_src' on 'vlan'.
701  *
702  * See bond_should_send_learning_packets() for description of usage. The
703  * caller should send the composed packet on the port associated with
704  * port_aux and takes ownership of the returned ofpbuf. */
705 struct ofpbuf *
706 bond_compose_learning_packet(struct bond *bond,
707                              const uint8_t eth_src[ETH_ADDR_LEN],
708                              uint16_t vlan, void **port_aux)
709 {
710     struct bond_slave *slave;
711     struct ofpbuf *packet;
712     struct flow flow;
713
714     ovs_rwlock_rdlock(&rwlock);
715     ovs_assert(may_send_learning_packets(bond));
716     memset(&flow, 0, sizeof flow);
717     memcpy(flow.dl_src, eth_src, ETH_ADDR_LEN);
718     slave = choose_output_slave(bond, &flow, NULL, vlan);
719
720     packet = ofpbuf_new(0);
721     compose_rarp(packet, eth_src);
722     if (vlan) {
723         eth_push_vlan(packet, htons(ETH_TYPE_VLAN), htons(vlan));
724     }
725
726     *port_aux = slave->aux;
727     ovs_rwlock_unlock(&rwlock);
728     return packet;
729 }
730 \f
731 /* Checks whether a packet that arrived on 'slave_' within 'bond', with an
732  * Ethernet destination address of 'eth_dst', should be admitted.
733  *
734  * The return value is one of the following:
735  *
736  *    - BV_ACCEPT: Admit the packet.
737  *
738  *    - BV_DROP: Drop the packet.
739  *
740  *    - BV_DROP_IF_MOVED: Consult the MAC learning table for the packet's
741  *      Ethernet source address and VLAN.  If there is none, or if the packet
742  *      is on the learned port, then admit the packet.  If a different port has
743  *      been learned, however, drop the packet (and do not use it for MAC
744  *      learning).
745  */
746 enum bond_verdict
747 bond_check_admissibility(struct bond *bond, const void *slave_,
748                          const uint8_t eth_dst[ETH_ADDR_LEN])
749 {
750     enum bond_verdict verdict = BV_DROP;
751     struct bond_slave *slave;
752
753     ovs_rwlock_rdlock(&rwlock);
754     slave = bond_slave_lookup(bond, slave_);
755     if (!slave) {
756         goto out;
757     }
758
759     /* LACP bonds have very loose admissibility restrictions because we can
760      * assume the remote switch is aware of the bond and will "do the right
761      * thing".  However, as a precaution we drop packets on disabled slaves
762      * because no correctly implemented partner switch should be sending
763      * packets to them.
764      *
765      * If LACP is configured, but LACP negotiations have been unsuccessful, we
766      * drop all incoming traffic except if lacp_fallback_ab is enabled. */
767     switch (bond->lacp_status) {
768     case LACP_NEGOTIATED:
769         verdict = slave->enabled ? BV_ACCEPT : BV_DROP;
770         goto out;
771     case LACP_CONFIGURED:
772         if (!bond->lacp_fallback_ab) {
773             goto out;
774         }
775     case LACP_DISABLED:
776         break;
777     }
778
779     /* Drop all multicast packets on inactive slaves. */
780     if (eth_addr_is_multicast(eth_dst)) {
781         if (bond->active_slave != slave) {
782             goto out;
783         }
784     }
785
786     switch (bond->balance) {
787     case BM_TCP:
788         /* TCP balanced bonds require successful LACP negotiations. Based on the
789          * above check, LACP is off or lacp_fallback_ab is true on this bond.
790          * If lacp_fallback_ab is true fall through to BM_AB case else, we
791          * drop all incoming traffic. */
792         if (!bond->lacp_fallback_ab) {
793             goto out;
794         }
795
796     case BM_AB:
797         /* Drop all packets which arrive on backup slaves.  This is similar to
798          * how Linux bonding handles active-backup bonds. */
799         if (bond->active_slave != slave) {
800             static struct vlog_rate_limit rl = VLOG_RATE_LIMIT_INIT(1, 5);
801
802             VLOG_DBG_RL(&rl, "active-backup bond received packet on backup"
803                         " slave (%s) destined for " ETH_ADDR_FMT,
804                         slave->name, ETH_ADDR_ARGS(eth_dst));
805             goto out;
806         }
807         verdict = BV_ACCEPT;
808         goto out;
809
810     case BM_SLB:
811         /* Drop all packets for which we have learned a different input port,
812          * because we probably sent the packet on one slave and got it back on
813          * the other.  Gratuitous ARP packets are an exception to this rule:
814          * the host has moved to another switch.  The exception to the
815          * exception is if we locked the learning table to avoid reflections on
816          * bond slaves. */
817         verdict = BV_DROP_IF_MOVED;
818         goto out;
819     }
820
821     OVS_NOT_REACHED();
822 out:
823     ovs_rwlock_unlock(&rwlock);
824     return verdict;
825
826 }
827
828 /* Returns the slave (registered on 'bond' by bond_slave_register()) to which
829  * a packet with the given 'flow' and 'vlan' should be forwarded.  Returns
830  * NULL if the packet should be dropped because no slaves are enabled.
831  *
832  * 'vlan' is not necessarily the same as 'flow->vlan_tci'.  First, 'vlan'
833  * should be a VID only (i.e. excluding the PCP bits).  Second,
834  * 'flow->vlan_tci' is the VLAN TCI that appeared on the packet (so it will be
835  * nonzero only for trunk ports), whereas 'vlan' is the logical VLAN that the
836  * packet belongs to (so for an access port it will be the access port's VLAN).
837  *
838  * If 'wc' is non-NULL, bitwise-OR's 'wc' with the set of bits that were
839  * significant in the selection.  At some point earlier, 'wc' should
840  * have been initialized (e.g., by flow_wildcards_init_catchall()).
841  */
842 void *
843 bond_choose_output_slave(struct bond *bond, const struct flow *flow,
844                          struct flow_wildcards *wc, uint16_t vlan)
845 {
846     struct bond_slave *slave;
847     void *aux;
848
849     ovs_rwlock_rdlock(&rwlock);
850     slave = choose_output_slave(bond, flow, wc, vlan);
851     aux = slave ? slave->aux : NULL;
852     ovs_rwlock_unlock(&rwlock);
853
854     return aux;
855 }
856 \f
857 /* Recirculation. */
858 static void
859 bond_entry_account(struct bond_entry *entry, uint64_t rule_tx_bytes)
860     OVS_REQ_WRLOCK(rwlock)
861 {
862     if (entry->slave) {
863         uint64_t delta;
864
865         delta = rule_tx_bytes - entry->pr_tx_bytes;
866         entry->tx_bytes += delta;
867         entry->pr_tx_bytes = rule_tx_bytes;
868     }
869 }
870
871 /* Maintain bond stats using post recirculation rule byte counters.*/
872 void
873 bond_recirculation_account(struct bond *bond)
874 {
875     int i;
876
877     ovs_rwlock_wrlock(&rwlock);
878     for (i=0; i<=BOND_MASK; i++) {
879         struct bond_entry *entry = &bond->hash[i];
880         struct rule *rule = entry->pr_rule;
881
882         if (rule) {
883             uint64_t n_packets OVS_UNUSED;
884             long long int used OVS_UNUSED;
885             uint64_t n_bytes;
886
887             rule->ofproto->ofproto_class->rule_get_stats(
888                 rule, &n_packets, &n_bytes, &used);
889             bond_entry_account(entry, n_bytes);
890         }
891     }
892     ovs_rwlock_unlock(&rwlock);
893 }
894
895 bool
896 bond_may_recirc(const struct bond *bond, uint32_t *recirc_id,
897                 uint32_t *hash_bias)
898 {
899     if (bond->balance == BM_TCP) {
900         if (recirc_id) {
901             *recirc_id = bond->recirc_id;
902         }
903         if (hash_bias) {
904             *hash_bias = bond->basis;
905         }
906         return true;
907     } else {
908         return false;
909     }
910 }
911
912 void
913 bond_update_post_recirc_rules(struct bond* bond, const bool force)
914 {
915    struct bond_entry *e;
916    bool update_rules = force;  /* Always update rules if caller forces it. */
917
918    /* Make sure all bond entries are populated */
919    for (e = bond->hash; e <= &bond->hash[BOND_MASK]; e++) {
920        if (!e->slave || !e->slave->enabled) {
921             update_rules = true;
922             e->slave = CONTAINER_OF(hmap_random_node(&bond->slaves),
923                                     struct bond_slave, hmap_node);
924             if (!e->slave->enabled) {
925                 e->slave = bond->active_slave;
926             }
927         }
928    }
929
930    if (update_rules) {
931         update_recirc_rules(bond);
932    }
933 }
934 \f
935 /* Rebalancing. */
936
937 static bool
938 bond_is_balanced(const struct bond *bond) OVS_REQ_RDLOCK(rwlock)
939 {
940     return bond->rebalance_interval
941         && (bond->balance == BM_SLB || bond->balance == BM_TCP);
942 }
943
944 /* Notifies 'bond' that 'n_bytes' bytes were sent in 'flow' within 'vlan'. */
945 void
946 bond_account(struct bond *bond, const struct flow *flow, uint16_t vlan,
947              uint64_t n_bytes)
948 {
949     ovs_rwlock_wrlock(&rwlock);
950     if (bond_is_balanced(bond)) {
951         lookup_bond_entry(bond, flow, vlan)->tx_bytes += n_bytes;
952     }
953     ovs_rwlock_unlock(&rwlock);
954 }
955
956 static struct bond_slave *
957 bond_slave_from_bal_node(struct list *bal) OVS_REQ_RDLOCK(rwlock)
958 {
959     return CONTAINER_OF(bal, struct bond_slave, bal_node);
960 }
961
962 static void
963 log_bals(struct bond *bond, const struct list *bals)
964     OVS_REQ_RDLOCK(rwlock)
965 {
966     if (VLOG_IS_DBG_ENABLED()) {
967         struct ds ds = DS_EMPTY_INITIALIZER;
968         const struct bond_slave *slave;
969
970         LIST_FOR_EACH (slave, bal_node, bals) {
971             if (ds.length) {
972                 ds_put_char(&ds, ',');
973             }
974             ds_put_format(&ds, " %s %"PRIu64"kB",
975                           slave->name, slave->tx_bytes / 1024);
976
977             if (!slave->enabled) {
978                 ds_put_cstr(&ds, " (disabled)");
979             }
980             if (!list_is_empty(&slave->entries)) {
981                 struct bond_entry *e;
982
983                 ds_put_cstr(&ds, " (");
984                 LIST_FOR_EACH (e, list_node, &slave->entries) {
985                     if (&e->list_node != list_front(&slave->entries)) {
986                         ds_put_cstr(&ds, " + ");
987                     }
988                     ds_put_format(&ds, "h%"PRIdPTR": %"PRIu64"kB",
989                                   e - bond->hash, e->tx_bytes / 1024);
990                 }
991                 ds_put_cstr(&ds, ")");
992             }
993         }
994         VLOG_DBG("bond %s:%s", bond->name, ds_cstr(&ds));
995         ds_destroy(&ds);
996     }
997 }
998
999 /* Shifts 'hash' from its current slave to 'to'. */
1000 static void
1001 bond_shift_load(struct bond_entry *hash, struct bond_slave *to)
1002     OVS_REQ_WRLOCK(rwlock)
1003 {
1004     struct bond_slave *from = hash->slave;
1005     struct bond *bond = from->bond;
1006     uint64_t delta = hash->tx_bytes;
1007
1008     VLOG_INFO("bond %s: shift %"PRIu64"kB of load (with hash %"PRIdPTR") "
1009               "from %s to %s (now carrying %"PRIu64"kB and "
1010               "%"PRIu64"kB load, respectively)",
1011               bond->name, delta / 1024, hash - bond->hash,
1012               from->name, to->name,
1013               (from->tx_bytes - delta) / 1024,
1014               (to->tx_bytes + delta) / 1024);
1015
1016     /* Shift load away from 'from' to 'to'. */
1017     from->tx_bytes -= delta;
1018     to->tx_bytes += delta;
1019
1020     /* Arrange for flows to be revalidated. */
1021     hash->slave = to;
1022     bond->bond_revalidate = true;
1023 }
1024
1025 /* Picks and returns a bond_entry to migrate from 'from' (the most heavily
1026  * loaded bond slave) to a bond slave that has 'to_tx_bytes' bytes of load,
1027  * given that doing so must decrease the ratio of the load on the two slaves by
1028  * at least 0.1.  Returns NULL if there is no appropriate entry.
1029  *
1030  * The list of entries isn't sorted.  I don't know of a reason to prefer to
1031  * shift away small hashes or large hashes. */
1032 static struct bond_entry *
1033 choose_entry_to_migrate(const struct bond_slave *from, uint64_t to_tx_bytes)
1034     OVS_REQ_WRLOCK(rwlock)
1035 {
1036     struct bond_entry *e;
1037
1038     if (list_is_short(&from->entries)) {
1039         /* 'from' carries no more than one MAC hash, so shifting load away from
1040          * it would be pointless. */
1041         return NULL;
1042     }
1043
1044     LIST_FOR_EACH (e, list_node, &from->entries) {
1045         double old_ratio, new_ratio;
1046         uint64_t delta;
1047
1048         if (to_tx_bytes == 0) {
1049             /* Nothing on the new slave, move it. */
1050             return e;
1051         }
1052
1053         delta = e->tx_bytes;
1054         old_ratio = (double)from->tx_bytes / to_tx_bytes;
1055         new_ratio = (double)(from->tx_bytes - delta) / (to_tx_bytes + delta);
1056         if (old_ratio - new_ratio > 0.1
1057             && fabs(new_ratio - 1.0) < fabs(old_ratio - 1.0)) {
1058             /* We're aiming for an ideal ratio of 1, meaning both the 'from'
1059                and 'to' slave have the same load.  Therefore, we only move an
1060                entry if it decreases the load on 'from', and brings us closer
1061                to equal traffic load. */
1062             return e;
1063         }
1064     }
1065
1066     return NULL;
1067 }
1068
1069 /* Inserts 'slave' into 'bals' so that descending order of 'tx_bytes' is
1070  * maintained. */
1071 static void
1072 insert_bal(struct list *bals, struct bond_slave *slave)
1073 {
1074     struct bond_slave *pos;
1075
1076     LIST_FOR_EACH (pos, bal_node, bals) {
1077         if (slave->tx_bytes > pos->tx_bytes) {
1078             break;
1079         }
1080     }
1081     list_insert(&pos->bal_node, &slave->bal_node);
1082 }
1083
1084 /* Removes 'slave' from its current list and then inserts it into 'bals' so
1085  * that descending order of 'tx_bytes' is maintained. */
1086 static void
1087 reinsert_bal(struct list *bals, struct bond_slave *slave)
1088 {
1089     list_remove(&slave->bal_node);
1090     insert_bal(bals, slave);
1091 }
1092
1093 /* If 'bond' needs rebalancing, does so.
1094  *
1095  * The caller should have called bond_account() for each active flow, or in case
1096  * of recirculation is used, have called bond_recirculation_account(bond),
1097  * to ensure that flow data is consistently accounted at this point.
1098  *
1099  * Return whether rebalancing took place.*/
1100 bool
1101 bond_rebalance(struct bond *bond)
1102 {
1103     struct bond_slave *slave;
1104     struct bond_entry *e;
1105     struct list bals;
1106     bool rebalanced = false;
1107
1108     ovs_rwlock_wrlock(&rwlock);
1109     if (!bond_is_balanced(bond) || time_msec() < bond->next_rebalance) {
1110         goto done;
1111     }
1112     bond->next_rebalance = time_msec() + bond->rebalance_interval;
1113
1114     /* Add each bond_entry to its slave's 'entries' list.
1115      * Compute each slave's tx_bytes as the sum of its entries' tx_bytes. */
1116     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
1117         slave->tx_bytes = 0;
1118         list_init(&slave->entries);
1119     }
1120     for (e = &bond->hash[0]; e <= &bond->hash[BOND_MASK]; e++) {
1121         if (e->slave && e->tx_bytes) {
1122             e->slave->tx_bytes += e->tx_bytes;
1123             list_push_back(&e->slave->entries, &e->list_node);
1124         }
1125     }
1126
1127     /* Add enabled slaves to 'bals' in descending order of tx_bytes.
1128      *
1129      * XXX This is O(n**2) in the number of slaves but it could be O(n lg n)
1130      * with a proper list sort algorithm. */
1131     list_init(&bals);
1132     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
1133         if (slave->enabled) {
1134             insert_bal(&bals, slave);
1135         }
1136     }
1137     log_bals(bond, &bals);
1138
1139     /* Shift load from the most-loaded slaves to the least-loaded slaves. */
1140     while (!list_is_short(&bals)) {
1141         struct bond_slave *from = bond_slave_from_bal_node(list_front(&bals));
1142         struct bond_slave *to = bond_slave_from_bal_node(list_back(&bals));
1143         uint64_t overload;
1144
1145         overload = from->tx_bytes - to->tx_bytes;
1146         if (overload < to->tx_bytes >> 5 || overload < 100000) {
1147             /* The extra load on 'from' (and all less-loaded slaves), compared
1148              * to that of 'to' (the least-loaded slave), is less than ~3%, or
1149              * it is less than ~1Mbps.  No point in rebalancing. */
1150             break;
1151         }
1152
1153         /* 'from' is carrying significantly more load than 'to'.  Pick a hash
1154          * to move from 'from' to 'to'. */
1155         e = choose_entry_to_migrate(from, to->tx_bytes);
1156         if (e) {
1157             bond_shift_load(e, to);
1158
1159             /* Delete element from from->entries.
1160              *
1161              * We don't add the element to to->hashes.  That would only allow
1162              * 'e' to be migrated to another slave in this rebalancing run, and
1163              * there is no point in doing that. */
1164             list_remove(&e->list_node);
1165
1166             /* Re-sort 'bals'. */
1167             reinsert_bal(&bals, from);
1168             reinsert_bal(&bals, to);
1169             rebalanced = true;
1170         } else {
1171             /* Can't usefully migrate anything away from 'from'.
1172              * Don't reconsider it. */
1173             list_remove(&from->bal_node);
1174         }
1175     }
1176
1177     /* Implement exponentially weighted moving average.  A weight of 1/2 causes
1178      * historical data to decay to <1% in 7 rebalancing runs.  1,000,000 bytes
1179      * take 20 rebalancing runs to decay to 0 and get deleted entirely. */
1180     for (e = &bond->hash[0]; e <= &bond->hash[BOND_MASK]; e++) {
1181         e->tx_bytes /= 2;
1182     }
1183
1184 done:
1185     ovs_rwlock_unlock(&rwlock);
1186     return rebalanced;
1187 }
1188 \f
1189 /* Bonding unixctl user interface functions. */
1190
1191 static struct bond *
1192 bond_find(const char *name) OVS_REQ_RDLOCK(rwlock)
1193 {
1194     struct bond *bond;
1195
1196     HMAP_FOR_EACH_WITH_HASH (bond, hmap_node, hash_string(name, 0),
1197                              all_bonds) {
1198         if (!strcmp(bond->name, name)) {
1199             return bond;
1200         }
1201     }
1202     return NULL;
1203 }
1204
1205 static struct bond_slave *
1206 bond_lookup_slave(struct bond *bond, const char *slave_name)
1207 {
1208     struct bond_slave *slave;
1209
1210     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
1211         if (!strcmp(slave->name, slave_name)) {
1212             return slave;
1213         }
1214     }
1215     return NULL;
1216 }
1217
1218 static void
1219 bond_unixctl_list(struct unixctl_conn *conn,
1220                   int argc OVS_UNUSED, const char *argv[] OVS_UNUSED,
1221                   void *aux OVS_UNUSED)
1222 {
1223     struct ds ds = DS_EMPTY_INITIALIZER;
1224     const struct bond *bond;
1225
1226     ds_put_cstr(&ds, "bond\ttype\trecircID\tslaves\n");
1227
1228     ovs_rwlock_rdlock(&rwlock);
1229     HMAP_FOR_EACH (bond, hmap_node, all_bonds) {
1230         const struct bond_slave *slave;
1231         size_t i;
1232
1233         ds_put_format(&ds, "%s\t%s\t%d\t", bond->name,
1234                       bond_mode_to_string(bond->balance), bond->recirc_id);
1235
1236         i = 0;
1237         HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
1238             if (i++ > 0) {
1239                 ds_put_cstr(&ds, ", ");
1240             }
1241             ds_put_cstr(&ds, slave->name);
1242         }
1243         ds_put_char(&ds, '\n');
1244     }
1245     ovs_rwlock_unlock(&rwlock);
1246     unixctl_command_reply(conn, ds_cstr(&ds));
1247     ds_destroy(&ds);
1248 }
1249
1250 static void
1251 bond_print_details(struct ds *ds, const struct bond *bond)
1252     OVS_REQ_RDLOCK(rwlock)
1253 {
1254     struct shash slave_shash = SHASH_INITIALIZER(&slave_shash);
1255     const struct shash_node **sorted_slaves = NULL;
1256     const struct bond_slave *slave;
1257     bool may_recirc;
1258     uint32_t recirc_id;
1259     int i;
1260
1261     ds_put_format(ds, "---- %s ----\n", bond->name);
1262     ds_put_format(ds, "bond_mode: %s\n",
1263                   bond_mode_to_string(bond->balance));
1264
1265     may_recirc = bond_may_recirc(bond, &recirc_id, NULL);
1266     ds_put_format(ds, "bond may use recirculation: %s, Recirc-ID : %d\n",
1267                   may_recirc ? "yes" : "no", may_recirc ? recirc_id: -1);
1268
1269     ds_put_format(ds, "bond-hash-basis: %"PRIu32"\n", bond->basis);
1270
1271     ds_put_format(ds, "updelay: %d ms\n", bond->updelay);
1272     ds_put_format(ds, "downdelay: %d ms\n", bond->downdelay);
1273
1274     if (bond_is_balanced(bond)) {
1275         ds_put_format(ds, "next rebalance: %lld ms\n",
1276                       bond->next_rebalance - time_msec());
1277     }
1278
1279     ds_put_cstr(ds, "lacp_status: ");
1280     switch (bond->lacp_status) {
1281     case LACP_NEGOTIATED:
1282         ds_put_cstr(ds, "negotiated\n");
1283         break;
1284     case LACP_CONFIGURED:
1285         ds_put_cstr(ds, "configured\n");
1286         break;
1287     case LACP_DISABLED:
1288         ds_put_cstr(ds, "off\n");
1289         break;
1290     default:
1291         ds_put_cstr(ds, "<unknown>\n");
1292         break;
1293     }
1294
1295     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
1296         shash_add(&slave_shash, slave->name, slave);
1297     }
1298     sorted_slaves = shash_sort(&slave_shash);
1299
1300     for (i = 0; i < shash_count(&slave_shash); i++) {
1301         struct bond_entry *be;
1302
1303         slave = sorted_slaves[i]->data;
1304
1305         /* Basic info. */
1306         ds_put_format(ds, "\nslave %s: %s\n",
1307                       slave->name, slave->enabled ? "enabled" : "disabled");
1308         if (slave == bond->active_slave) {
1309             ds_put_cstr(ds, "\tactive slave\n");
1310         }
1311         if (slave->delay_expires != LLONG_MAX) {
1312             ds_put_format(ds, "\t%s expires in %lld ms\n",
1313                           slave->enabled ? "downdelay" : "updelay",
1314                           slave->delay_expires - time_msec());
1315         }
1316
1317         ds_put_format(ds, "\tmay_enable: %s\n",
1318                       slave->may_enable ? "true" : "false");
1319
1320         if (!bond_is_balanced(bond)) {
1321             continue;
1322         }
1323
1324         /* Hashes. */
1325         for (be = bond->hash; be <= &bond->hash[BOND_MASK]; be++) {
1326             int hash = be - bond->hash;
1327             uint64_t be_tx_k;
1328
1329             if (be->slave != slave) {
1330                 continue;
1331             }
1332
1333             be_tx_k = be->tx_bytes / 1024;
1334             if (be_tx_k) {
1335                 ds_put_format(ds, "\thash %d: %"PRIu64" kB load\n",
1336                           hash, be_tx_k);
1337             }
1338
1339             /* XXX How can we list the MACs assigned to hashes of SLB bonds? */
1340         }
1341     }
1342     shash_destroy(&slave_shash);
1343     free(sorted_slaves);
1344     ds_put_cstr(ds, "\n");
1345 }
1346
1347 static void
1348 bond_unixctl_show(struct unixctl_conn *conn,
1349                   int argc, const char *argv[],
1350                   void *aux OVS_UNUSED)
1351 {
1352     struct ds ds = DS_EMPTY_INITIALIZER;
1353
1354     ovs_rwlock_rdlock(&rwlock);
1355     if (argc > 1) {
1356         const struct bond *bond = bond_find(argv[1]);
1357
1358         if (!bond) {
1359             unixctl_command_reply_error(conn, "no such bond");
1360             goto out;
1361         }
1362         bond_print_details(&ds, bond);
1363     } else {
1364         const struct bond *bond;
1365
1366         HMAP_FOR_EACH (bond, hmap_node, all_bonds) {
1367             bond_print_details(&ds, bond);
1368         }
1369     }
1370
1371     unixctl_command_reply(conn, ds_cstr(&ds));
1372     ds_destroy(&ds);
1373
1374 out:
1375     ovs_rwlock_unlock(&rwlock);
1376 }
1377
1378 static void
1379 bond_unixctl_migrate(struct unixctl_conn *conn,
1380                      int argc OVS_UNUSED, const char *argv[],
1381                      void *aux OVS_UNUSED)
1382 {
1383     const char *bond_s = argv[1];
1384     const char *hash_s = argv[2];
1385     const char *slave_s = argv[3];
1386     struct bond *bond;
1387     struct bond_slave *slave;
1388     struct bond_entry *entry;
1389     int hash;
1390
1391     ovs_rwlock_wrlock(&rwlock);
1392     bond = bond_find(bond_s);
1393     if (!bond) {
1394         unixctl_command_reply_error(conn, "no such bond");
1395         goto out;
1396     }
1397
1398     if (bond->balance != BM_SLB) {
1399         unixctl_command_reply_error(conn, "not an SLB bond");
1400         goto out;
1401     }
1402
1403     if (strspn(hash_s, "0123456789") == strlen(hash_s)) {
1404         hash = atoi(hash_s) & BOND_MASK;
1405     } else {
1406         unixctl_command_reply_error(conn, "bad hash");
1407         goto out;
1408     }
1409
1410     slave = bond_lookup_slave(bond, slave_s);
1411     if (!slave) {
1412         unixctl_command_reply_error(conn, "no such slave");
1413         goto out;
1414     }
1415
1416     if (!slave->enabled) {
1417         unixctl_command_reply_error(conn, "cannot migrate to disabled slave");
1418         goto out;
1419     }
1420
1421     entry = &bond->hash[hash];
1422     bond->bond_revalidate = true;
1423     entry->slave = slave;
1424     unixctl_command_reply(conn, "migrated");
1425
1426 out:
1427     ovs_rwlock_unlock(&rwlock);
1428 }
1429
1430 static void
1431 bond_unixctl_set_active_slave(struct unixctl_conn *conn,
1432                               int argc OVS_UNUSED, const char *argv[],
1433                               void *aux OVS_UNUSED)
1434 {
1435     const char *bond_s = argv[1];
1436     const char *slave_s = argv[2];
1437     struct bond *bond;
1438     struct bond_slave *slave;
1439
1440     ovs_rwlock_wrlock(&rwlock);
1441     bond = bond_find(bond_s);
1442     if (!bond) {
1443         unixctl_command_reply_error(conn, "no such bond");
1444         goto out;
1445     }
1446
1447     slave = bond_lookup_slave(bond, slave_s);
1448     if (!slave) {
1449         unixctl_command_reply_error(conn, "no such slave");
1450         goto out;
1451     }
1452
1453     if (!slave->enabled) {
1454         unixctl_command_reply_error(conn, "cannot make disabled slave active");
1455         goto out;
1456     }
1457
1458     if (bond->active_slave != slave) {
1459         bond->bond_revalidate = true;
1460         bond->active_slave = slave;
1461         VLOG_INFO("bond %s: active interface is now %s",
1462                   bond->name, slave->name);
1463         bond->send_learning_packets = true;
1464         unixctl_command_reply(conn, "done");
1465     } else {
1466         unixctl_command_reply(conn, "no change");
1467     }
1468 out:
1469     ovs_rwlock_unlock(&rwlock);
1470 }
1471
1472 static void
1473 enable_slave(struct unixctl_conn *conn, const char *argv[], bool enable)
1474 {
1475     const char *bond_s = argv[1];
1476     const char *slave_s = argv[2];
1477     struct bond *bond;
1478     struct bond_slave *slave;
1479
1480     ovs_rwlock_wrlock(&rwlock);
1481     bond = bond_find(bond_s);
1482     if (!bond) {
1483         unixctl_command_reply_error(conn, "no such bond");
1484         goto out;
1485     }
1486
1487     slave = bond_lookup_slave(bond, slave_s);
1488     if (!slave) {
1489         unixctl_command_reply_error(conn, "no such slave");
1490         goto out;
1491     }
1492
1493     bond_enable_slave(slave, enable);
1494     unixctl_command_reply(conn, enable ? "enabled" : "disabled");
1495
1496 out:
1497     ovs_rwlock_unlock(&rwlock);
1498 }
1499
1500 static void
1501 bond_unixctl_enable_slave(struct unixctl_conn *conn,
1502                           int argc OVS_UNUSED, const char *argv[],
1503                           void *aux OVS_UNUSED)
1504 {
1505     enable_slave(conn, argv, true);
1506 }
1507
1508 static void
1509 bond_unixctl_disable_slave(struct unixctl_conn *conn,
1510                            int argc OVS_UNUSED, const char *argv[],
1511                            void *aux OVS_UNUSED)
1512 {
1513     enable_slave(conn, argv, false);
1514 }
1515
1516 static void
1517 bond_unixctl_hash(struct unixctl_conn *conn, int argc, const char *argv[],
1518                   void *aux OVS_UNUSED)
1519 {
1520     const char *mac_s = argv[1];
1521     const char *vlan_s = argc > 2 ? argv[2] : NULL;
1522     const char *basis_s = argc > 3 ? argv[3] : NULL;
1523     uint8_t mac[ETH_ADDR_LEN];
1524     uint8_t hash;
1525     char *hash_cstr;
1526     unsigned int vlan;
1527     uint32_t basis;
1528
1529     if (vlan_s) {
1530         if (!ovs_scan(vlan_s, "%u", &vlan)) {
1531             unixctl_command_reply_error(conn, "invalid vlan");
1532             return;
1533         }
1534     } else {
1535         vlan = 0;
1536     }
1537
1538     if (basis_s) {
1539         if (!ovs_scan(basis_s, "%"SCNu32, &basis)) {
1540             unixctl_command_reply_error(conn, "invalid basis");
1541             return;
1542         }
1543     } else {
1544         basis = 0;
1545     }
1546
1547     if (ovs_scan(mac_s, ETH_ADDR_SCAN_FMT, ETH_ADDR_SCAN_ARGS(mac))) {
1548         hash = bond_hash_src(mac, vlan, basis) & BOND_MASK;
1549
1550         hash_cstr = xasprintf("%u", hash);
1551         unixctl_command_reply(conn, hash_cstr);
1552         free(hash_cstr);
1553     } else {
1554         unixctl_command_reply_error(conn, "invalid mac");
1555     }
1556 }
1557
1558 void
1559 bond_init(void)
1560 {
1561     unixctl_command_register("bond/list", "", 0, 0, bond_unixctl_list, NULL);
1562     unixctl_command_register("bond/show", "[port]", 0, 1, bond_unixctl_show,
1563                              NULL);
1564     unixctl_command_register("bond/migrate", "port hash slave", 3, 3,
1565                              bond_unixctl_migrate, NULL);
1566     unixctl_command_register("bond/set-active-slave", "port slave", 2, 2,
1567                              bond_unixctl_set_active_slave, NULL);
1568     unixctl_command_register("bond/enable-slave", "port slave", 2, 2,
1569                              bond_unixctl_enable_slave, NULL);
1570     unixctl_command_register("bond/disable-slave", "port slave", 2, 2,
1571                              bond_unixctl_disable_slave, NULL);
1572     unixctl_command_register("bond/hash", "mac [vlan] [basis]", 1, 3,
1573                              bond_unixctl_hash, NULL);
1574 }
1575 \f
1576 static void
1577 bond_entry_reset(struct bond *bond)
1578 {
1579     if (bond->balance != BM_AB) {
1580         size_t hash_len = BOND_BUCKETS * sizeof *bond->hash;
1581
1582         if (!bond->hash) {
1583             bond->hash = xmalloc(hash_len);
1584         }
1585         memset(bond->hash, 0, hash_len);
1586
1587         bond->next_rebalance = time_msec() + bond->rebalance_interval;
1588     } else {
1589         free(bond->hash);
1590         bond->hash = NULL;
1591     }
1592 }
1593
1594 static struct bond_slave *
1595 bond_slave_lookup(struct bond *bond, const void *slave_)
1596 {
1597     struct bond_slave *slave;
1598
1599     HMAP_FOR_EACH_IN_BUCKET (slave, hmap_node, hash_pointer(slave_, 0),
1600                              &bond->slaves) {
1601         if (slave->aux == slave_) {
1602             return slave;
1603         }
1604     }
1605
1606     return NULL;
1607 }
1608
1609 static void
1610 bond_enable_slave(struct bond_slave *slave, bool enable)
1611 {
1612     slave->delay_expires = LLONG_MAX;
1613     if (enable != slave->enabled) {
1614         slave->bond->bond_revalidate = true;
1615         slave->enabled = enable;
1616
1617         ovs_mutex_lock(&slave->bond->mutex);
1618         if (enable) {
1619             list_insert(&slave->bond->enabled_slaves, &slave->list_node);
1620         } else {
1621             list_remove(&slave->list_node);
1622         }
1623         ovs_mutex_unlock(&slave->bond->mutex);
1624
1625         VLOG_INFO("interface %s: %s", slave->name,
1626                   slave->enabled ? "enabled" : "disabled");
1627     }
1628 }
1629
1630 static void
1631 bond_link_status_update(struct bond_slave *slave)
1632 {
1633     struct bond *bond = slave->bond;
1634     bool up;
1635
1636     up = netdev_get_carrier(slave->netdev) && slave->may_enable;
1637     if ((up == slave->enabled) != (slave->delay_expires == LLONG_MAX)) {
1638         static struct vlog_rate_limit rl = VLOG_RATE_LIMIT_INIT(5, 20);
1639         VLOG_INFO_RL(&rl, "interface %s: link state %s",
1640                      slave->name, up ? "up" : "down");
1641         if (up == slave->enabled) {
1642             slave->delay_expires = LLONG_MAX;
1643             VLOG_INFO_RL(&rl, "interface %s: will not be %s",
1644                          slave->name, up ? "disabled" : "enabled");
1645         } else {
1646             int delay = (bond->lacp_status != LACP_DISABLED ? 0
1647                          : up ? bond->updelay : bond->downdelay);
1648             slave->delay_expires = time_msec() + delay;
1649             if (delay) {
1650                 VLOG_INFO_RL(&rl, "interface %s: will be %s if it stays %s "
1651                              "for %d ms",
1652                              slave->name,
1653                              up ? "enabled" : "disabled",
1654                              up ? "up" : "down",
1655                              delay);
1656             }
1657         }
1658     }
1659
1660     if (time_msec() >= slave->delay_expires) {
1661         bond_enable_slave(slave, up);
1662     }
1663 }
1664
1665 static unsigned int
1666 bond_hash_src(const uint8_t mac[ETH_ADDR_LEN], uint16_t vlan, uint32_t basis)
1667 {
1668     return hash_mac(mac, vlan, basis);
1669 }
1670
1671 static unsigned int
1672 bond_hash_tcp(const struct flow *flow, uint16_t vlan, uint32_t basis)
1673 {
1674     struct flow hash_flow = *flow;
1675     hash_flow.vlan_tci = htons(vlan);
1676
1677     /* The symmetric quality of this hash function is not required, but
1678      * flow_hash_symmetric_l4 already exists, and is sufficient for our
1679      * purposes, so we use it out of convenience. */
1680     return flow_hash_symmetric_l4(&hash_flow, basis);
1681 }
1682
1683 static unsigned int
1684 bond_hash(const struct bond *bond, const struct flow *flow, uint16_t vlan)
1685 {
1686     ovs_assert(bond->balance == BM_TCP || bond->balance == BM_SLB);
1687
1688     return (bond->balance == BM_TCP
1689             ? bond_hash_tcp(flow, vlan, bond->basis)
1690             : bond_hash_src(flow->dl_src, vlan, bond->basis));
1691 }
1692
1693 static struct bond_entry *
1694 lookup_bond_entry(const struct bond *bond, const struct flow *flow,
1695                   uint16_t vlan)
1696 {
1697     return &bond->hash[bond_hash(bond, flow, vlan) & BOND_MASK];
1698 }
1699
1700 /* Selects and returns an enabled slave from the 'enabled_slaves' list
1701  * in a round-robin fashion.  If the 'enabled_slaves' list is empty,
1702  * returns NULL. */
1703 static struct bond_slave *
1704 get_enabled_slave(struct bond *bond)
1705 {
1706     struct list *node;
1707
1708     ovs_mutex_lock(&bond->mutex);
1709     if (list_is_empty(&bond->enabled_slaves)) {
1710         ovs_mutex_unlock(&bond->mutex);
1711         return NULL;
1712     }
1713
1714     node = list_pop_front(&bond->enabled_slaves);
1715     list_push_back(&bond->enabled_slaves, node);
1716     ovs_mutex_unlock(&bond->mutex);
1717
1718     return CONTAINER_OF(node, struct bond_slave, list_node);
1719 }
1720
1721 static struct bond_slave *
1722 choose_output_slave(const struct bond *bond, const struct flow *flow,
1723                     struct flow_wildcards *wc, uint16_t vlan)
1724 {
1725     struct bond_entry *e;
1726     int balance;
1727
1728     balance = bond->balance;
1729     if (bond->lacp_status == LACP_CONFIGURED) {
1730         /* LACP has been configured on this bond but negotiations were
1731          * unsuccussful. If lacp_fallback_ab is enabled use active-
1732          * backup mode else drop all traffic. */
1733         if (!bond->lacp_fallback_ab) {
1734             return NULL;
1735         }
1736         balance = BM_AB;
1737     }
1738
1739     switch (balance) {
1740     case BM_AB:
1741         return bond->active_slave;
1742
1743     case BM_TCP:
1744         if (bond->lacp_status != LACP_NEGOTIATED) {
1745             /* Must have LACP negotiations for TCP balanced bonds. */
1746             return NULL;
1747         }
1748         if (wc) {
1749             flow_mask_hash_fields(flow, wc, NX_HASH_FIELDS_SYMMETRIC_L4);
1750         }
1751         /* Fall Through. */
1752     case BM_SLB:
1753         if (wc) {
1754             flow_mask_hash_fields(flow, wc, NX_HASH_FIELDS_ETH_SRC);
1755         }
1756         e = lookup_bond_entry(bond, flow, vlan);
1757         if (!e->slave || !e->slave->enabled) {
1758             e->slave = get_enabled_slave(CONST_CAST(struct bond*, bond));
1759         }
1760         return e->slave;
1761
1762     default:
1763         OVS_NOT_REACHED();
1764     }
1765 }
1766
1767 static struct bond_slave *
1768 bond_choose_slave(const struct bond *bond)
1769 {
1770     struct bond_slave *slave, *best;
1771
1772     /* Find an enabled slave. */
1773     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
1774         if (slave->enabled) {
1775             return slave;
1776         }
1777     }
1778
1779     /* All interfaces are disabled.  Find an interface that will be enabled
1780      * after its updelay expires.  */
1781     best = NULL;
1782     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
1783         if (slave->delay_expires != LLONG_MAX
1784             && slave->may_enable
1785             && (!best || slave->delay_expires < best->delay_expires)) {
1786             best = slave;
1787         }
1788     }
1789     return best;
1790 }
1791
1792 static void
1793 bond_choose_active_slave(struct bond *bond)
1794 {
1795     static struct vlog_rate_limit rl = VLOG_RATE_LIMIT_INIT(5, 20);
1796     struct bond_slave *old_active_slave = bond->active_slave;
1797
1798     bond->active_slave = bond_choose_slave(bond);
1799     if (bond->active_slave) {
1800         if (bond->active_slave->enabled) {
1801             VLOG_INFO_RL(&rl, "bond %s: active interface is now %s",
1802                          bond->name, bond->active_slave->name);
1803         } else {
1804             VLOG_INFO_RL(&rl, "bond %s: active interface is now %s, skipping "
1805                          "remaining %lld ms updelay (since no interface was "
1806                          "enabled)", bond->name, bond->active_slave->name,
1807                          bond->active_slave->delay_expires - time_msec());
1808             bond_enable_slave(bond->active_slave, true);
1809         }
1810
1811         bond->send_learning_packets = true;
1812     } else if (old_active_slave) {
1813         VLOG_INFO_RL(&rl, "bond %s: all interfaces disabled", bond->name);
1814     }
1815 }
1816
1817 /* Attempts to make the sum of the bond slaves' statistics appear on the fake
1818  * bond interface. */
1819 static void
1820 bond_update_fake_slave_stats(struct bond *bond)
1821 {
1822     struct netdev_stats bond_stats;
1823     struct bond_slave *slave;
1824     struct netdev *bond_dev;
1825
1826     memset(&bond_stats, 0, sizeof bond_stats);
1827
1828     HMAP_FOR_EACH (slave, hmap_node, &bond->slaves) {
1829         struct netdev_stats slave_stats;
1830
1831         if (!netdev_get_stats(slave->netdev, &slave_stats)) {
1832             /* XXX: We swap the stats here because they are swapped back when
1833              * reported by the internal device.  The reason for this is
1834              * internal devices normally represent packets going into the
1835              * system but when used as fake bond device they represent packets
1836              * leaving the system.  We really should do this in the internal
1837              * device itself because changing it here reverses the counts from
1838              * the perspective of the switch.  However, the internal device
1839              * doesn't know what type of device it represents so we have to do
1840              * it here for now. */
1841             bond_stats.tx_packets += slave_stats.rx_packets;
1842             bond_stats.tx_bytes += slave_stats.rx_bytes;
1843             bond_stats.rx_packets += slave_stats.tx_packets;
1844             bond_stats.rx_bytes += slave_stats.tx_bytes;
1845         }
1846     }
1847
1848     if (!netdev_open(bond->name, "system", &bond_dev)) {
1849         netdev_set_stats(bond_dev, &bond_stats);
1850         netdev_close(bond_dev);
1851     }
1852 }