ofproto/ofproto-sflow.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2009, 2010 InMon Corp.
   3  * Copyright (c) 2009 Nicira Networks.
   4  *
   5  * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
   6  * you may not use this file except in compliance with the License.
   7  * You may obtain a copy of the License at:
   8  *
   9  *     http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
  10  *
  11  * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
  12  * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
  13  * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
  14  * See the License for the specific language governing permissions and
  15  * limitations under the License.
  16  */
  17
  18 #include <config.h>
  19 #include "ofproto-sflow.h"
  20 #include <inttypes.h>
  21 #include <stdlib.h>
  22 #include "collectors.h"
  23 #include "dpif.h"
  24 #include "compiler.h"
  25 #include "netdev.h"
  26 #include "ofpbuf.h"
  27 #include "ofproto.h"
  28 #include "poll-loop.h"
  29 #include "port-array.h"
  30 #include "sflow_api.h"
  31 #include "socket-util.h"
  32 #include "timeval.h"
  33
  34 #define THIS_MODULE VLM_sflow
  35 #include "vlog.h"
  36
  37 struct ofproto_sflow_port {
  38     struct netdev *netdev;      /* Underlying network device, for stats. */
  39     SFLDataSource_instance dsi; /* sFlow library's notion of port number. */
  40 };
  41
  42 struct ofproto_sflow {
  43     struct ofproto *ofproto;
  44     struct collectors *collectors;
  45     SFLAgent *sflow_agent;
  46     struct ofproto_sflow_options *options;
  47     struct dpif *dpif;
  48     time_t next_tick;
  49     size_t n_flood, n_all;
  50     struct port_array ports;    /* Indexed by ODP port number. */
  51 };
  52
  53 #define RECEIVER_INDEX 1
  54
  55 static struct vlog_rate_limit rl = VLOG_RATE_LIMIT_INIT(1, 5);
  56
  57 static bool
  58 nullable_string_is_equal(const char *a, const char *b)
  59 {
  60     return a ? b && !strcmp(a, b) : !b;
  61 }
  62
  63 static bool
  64 ofproto_sflow_options_equal(const struct ofproto_sflow_options *a,
  65                             const struct ofproto_sflow_options *b)
  66 {
  67     return (svec_equal(&a->targets, &b->targets)
  68             && a->sampling_rate == b->sampling_rate
  69             && a->polling_interval == b->polling_interval
  70             && a->header_len == b->header_len
  71             && a->sub_id == b->sub_id
  72             && nullable_string_is_equal(a->agent_device, b->agent_device)
  73             && nullable_string_is_equal(a->control_ip, b->control_ip));
  74 }
  75
  76 static struct ofproto_sflow_options *
  77 ofproto_sflow_options_clone(const struct ofproto_sflow_options *old)
  78 {
  79     struct ofproto_sflow_options *new = xmemdup(old, sizeof *old);
  80     svec_clone(&new->targets, &old->targets);
  81     new->agent_device = old->agent_device ? xstrdup(old->agent_device) : NULL;
  82     new->control_ip = old->control_ip ? xstrdup(old->control_ip) : NULL;
  83     return new;
  84 }
  85
  86 static void
  87 ofproto_sflow_options_destroy(struct ofproto_sflow_options *options)
  88 {
  89     if (options) {
  90         svec_destroy(&options->targets);
  91         free(options->agent_device);
  92         free(options->control_ip);
  93         free(options);
  94     }
  95 }
  96
  97 /* sFlow library callback to allocate memory. */
  98 static void *
  99 sflow_agent_alloc_cb(void *magic UNUSED, SFLAgent *agent UNUSED, size_t bytes)
 100 {
 101     return calloc(1, bytes);
 102 }
 103
 104 /* sFlow library callback to free memory. */
 105 static int
 106 sflow_agent_free_cb(void *magic UNUSED, SFLAgent *agent UNUSED, void *obj)
 107 {
 108     free(obj);
 109     return 0;
 110 }
 111
 112 /* sFlow library callback to report error. */
 113 static void
 114 sflow_agent_error_cb(void *magic UNUSED, SFLAgent *agent UNUSED, char *msg)
 115 {
 116     VLOG_WARN("sFlow agent error: %s", msg);
 117 }
 118
 119 /* sFlow library callback to send datagram. */
 120 static void
 121 sflow_agent_send_packet_cb(void *os_, SFLAgent *agent UNUSED,
 122                            SFLReceiver *receiver UNUSED, u_char *pkt,
 123                            uint32_t pktLen)
 124 {
 125     struct ofproto_sflow *os = os_;
 126     collectors_send(os->collectors, pkt, pktLen);
 127 }
 128
 129 static void
 130 sflow_agent_get_counters(void *os_, SFLPoller *poller,
 131                          SFL_COUNTERS_SAMPLE_TYPE *cs)
 132 {
 133     struct ofproto_sflow *os = os_;
 134     SFLCounters_sample_element elem;
 135     struct ofproto_sflow_port *osp;
 136     SFLIf_counters *counters;
 137     struct netdev_stats stats;
 138     enum netdev_flags flags;
 139     uint32_t current;
 140
 141     osp = port_array_get(&os->ports, poller->bridgePort);
 142     if (!osp) {
 143         return;
 144     }
 145
 146     elem.tag = SFLCOUNTERS_GENERIC;
 147     counters = &elem.counterBlock.generic;
 148     counters->ifIndex = SFL_DS_INDEX(poller->dsi);
 149     counters->ifType = 6;
 150     if (!netdev_get_features(osp->netdev, &current, NULL, NULL, NULL)) {
 151       /* The values of ifDirection come from MAU MIB (RFC 2668): 0 = unknown,
 152          1 = full-duplex, 2 = half-duplex, 3 = in, 4=out */
 153         counters->ifSpeed = netdev_features_to_bps(current);
 154         counters->ifDirection = (netdev_features_is_full_duplex(current)
 155                                  ? 1 : 2);
 156     } else {
 157         counters->ifSpeed = 100000000;
 158         counters->ifDirection = 0;
 159     }
 160     if (!netdev_get_flags(osp->netdev, &flags) && flags & NETDEV_UP) {
 161         bool carrier;
 162
 163         counters->ifStatus = 1; /* ifAdminStatus up. */
 164         if (!netdev_get_carrier(osp->netdev, &carrier) && carrier) {
 165             counters->ifStatus |= 2; /* ifOperStatus us. */
 166         }
 167     } else {
 168         counters->ifStatus = 0;  /* Down. */
 169     }
 170
 171     /* XXX
 172        1. Is the multicast counter filled in?
 173        2. Does the multicast counter include broadcasts?
 174        3. Does the rx_packets counter include multicasts/broadcasts?
 175     */
 176     netdev_get_stats(osp->netdev, &stats);
 177     counters->ifInOctets = stats.rx_bytes;
 178     counters->ifInUcastPkts = stats.rx_packets;
 179     counters->ifInMulticastPkts = stats.multicast;
 180     counters->ifInBroadcastPkts = -1;
 181     counters->ifInDiscards = stats.rx_dropped;
 182     counters->ifInErrors = stats.rx_errors;
 183     counters->ifInUnknownProtos = -1;
 184     counters->ifOutOctets = stats.tx_bytes;
 185     counters->ifOutUcastPkts = stats.tx_packets;
 186     counters->ifOutMulticastPkts = -1;
 187     counters->ifOutBroadcastPkts = -1;
 188     counters->ifOutDiscards = stats.tx_dropped;
 189     counters->ifOutErrors = stats.tx_errors;
 190     counters->ifPromiscuousMode = 0;
 191
 192     SFLADD_ELEMENT(cs, &elem);
 193     sfl_poller_writeCountersSample(poller, cs);
 194 }
 195
 196 /* Obtains an address to use for the local sFlow agent and stores it into
 197  * '*agent_addr'.  Returns true if successful, false on failure.
 198  *
 199  * The sFlow agent address should be a local IP address that is persistent and
 200  * reachable over the network, if possible.  The IP address associated with
 201  * 'agent_device' is used if it has one, and otherwise 'control_ip', the IP
 202  * address used to talk to the controller. */
 203 static bool
 204 sflow_choose_agent_address(const char *agent_device, const char *control_ip,
 205                            SFLAddress *agent_addr)
 206 {
 207     struct in_addr in4;
 208
 209     memset(agent_addr, 0, sizeof *agent_addr);
 210     agent_addr->type = SFLADDRESSTYPE_IP_V4;
 211
 212     if (agent_device) {
 213         struct netdev *netdev;
 214
 215         if (!netdev_open_default(agent_device, &netdev)) {
 216             int error = netdev_get_in4(netdev, &in4, NULL);
 217             netdev_close(netdev);
 218             if (!error) {
 219                 goto success;
 220             }
 221         }
 222     }
 223
 224     if (control_ip && !lookup_ip(control_ip, &in4)) {
 225         goto success;
 226     }
 227
 228     VLOG_ERR("could not determine IP address for sFlow agent");
 229     return false;
 230
 231 success:
 232     agent_addr->address.ip_v4.addr = in4.s_addr;
 233     return true;
 234 }
 235
 236 void
 237 ofproto_sflow_clear(struct ofproto_sflow *os)
 238 {
 239     struct ofproto_sflow_port *osp;
 240     unsigned int odp_port;
 241
 242     if (os->sflow_agent) {
 243         sfl_agent_release(os->sflow_agent);
 244         os->sflow_agent = NULL;
 245     }
 246     collectors_destroy(os->collectors);
 247     os->collectors = NULL;
 248     ofproto_sflow_options_destroy(os->options);
 249     os->options = NULL;
 250
 251     PORT_ARRAY_FOR_EACH (osp, &os->ports, odp_port) {
 252         ofproto_sflow_del_port(os, odp_port);
 253     }
 254     port_array_clear(&os->ports);
 255
 256     /* Turn off sampling to save CPU cycles. */
 257     dpif_set_sflow_probability(os->dpif, 0);
 258 }
 259
 260 bool
 261 ofproto_sflow_is_enabled(const struct ofproto_sflow *os)
 262 {
 263     return os->collectors != NULL;
 264 }
 265
 266 struct ofproto_sflow *
 267 ofproto_sflow_create(struct dpif *dpif)
 268 {
 269     struct ofproto_sflow *os;
 270
 271     os = xcalloc(1, sizeof *os);
 272     os->dpif = dpif;
 273     os->next_tick = time_now() + 1;
 274     port_array_init(&os->ports);
 275     return os;
 276 }
 277
 278 void
 279 ofproto_sflow_destroy(struct ofproto_sflow *os)
 280 {
 281     if (os) {
 282         ofproto_sflow_clear(os);
 283         port_array_destroy(&os->ports);
 284         free(os);
 285     }
 286 }
 287
 288 static void
 289 ofproto_sflow_add_poller(struct ofproto_sflow *os,
 290                          struct ofproto_sflow_port *osp, uint16_t odp_port)
 291 {
 292     SFLPoller *poller = sfl_agent_addPoller(os->sflow_agent, &osp->dsi, os,
 293                                             sflow_agent_get_counters);
 294     sfl_poller_set_sFlowCpInterval(poller, os->options->polling_interval);
 295     sfl_poller_set_sFlowCpReceiver(poller, RECEIVER_INDEX);
 296     sfl_poller_set_bridgePort(poller, odp_port);
 297 }
 298
 299 static void
 300 ofproto_sflow_add_sampler(struct ofproto_sflow *os,
 301                           struct ofproto_sflow_port *osp,
 302                           u_int32_t sampling_rate, u_int32_t header_len)
 303 {
 304     SFLSampler *sampler = sfl_agent_addSampler(os->sflow_agent, &osp->dsi);
 305     sfl_sampler_set_sFlowFsPacketSamplingRate(sampler, sampling_rate);
 306     sfl_sampler_set_sFlowFsMaximumHeaderSize(sampler, header_len);
 307     sfl_sampler_set_sFlowFsReceiver(sampler, RECEIVER_INDEX);
 308 }
 309
 310 void
 311 ofproto_sflow_add_port(struct ofproto_sflow *os, uint16_t odp_port,
 312                        const char *netdev_name)
 313 {
 314     struct ofproto_sflow_port *osp;
 315     struct netdev *netdev;
 316     uint32_t ifindex;
 317     int error;
 318
 319     ofproto_sflow_del_port(os, odp_port);
 320
 321     /* Open network device. */
 322     error = netdev_open_default(netdev_name, &netdev);
 323     if (error) {
 324         VLOG_WARN_RL(&rl, "failed to open network device \"%s\": %s",
 325                      netdev_name, strerror(error));
 326         return;
 327     }
 328
 329     /* Add to table of ports. */
 330     osp = xmalloc(sizeof *osp);
 331     osp->netdev = netdev;
 332     ifindex = netdev_get_ifindex(netdev);
 333     if (ifindex <= 0) {
 334         ifindex = (os->sflow_agent->subId << 16) + odp_port;
 335     }
 336     SFL_DS_SET(osp->dsi, 0, ifindex, 0);
 337     port_array_set(&os->ports, odp_port, osp);
 338
 339     /* Add poller. */
 340     if (os->sflow_agent) {
 341         ofproto_sflow_add_poller(os, osp, odp_port);
 342     }
 343 }
 344
 345 void
 346 ofproto_sflow_del_port(struct ofproto_sflow *os, uint16_t odp_port)
 347 {
 348     struct ofproto_sflow_port *osp = port_array_get(&os->ports, odp_port);
 349     if (osp) {
 350         if (os->sflow_agent) {
 351             sfl_agent_removePoller(os->sflow_agent, &osp->dsi);
 352             sfl_agent_removeSampler(os->sflow_agent, &osp->dsi);
 353         }
 354         netdev_close(osp->netdev);
 355         free(osp);
 356         port_array_set(&os->ports, odp_port, NULL);
 357     }
 358 }
 359
 360 void
 361 ofproto_sflow_set_options(struct ofproto_sflow *os,
 362                           const struct ofproto_sflow_options *options)
 363 {
 364     struct ofproto_sflow_port *osp;
 365     bool options_changed;
 366     SFLReceiver *receiver;
 367     unsigned int odp_port;
 368     SFLAddress agentIP;
 369     time_t now;
 370     int error;
 371
 372     if (!options->targets.n || !options->sampling_rate) {
 373         /* No point in doing any work if there are no targets or nothing to
 374          * sample. */
 375         ofproto_sflow_clear(os);
 376         return;
 377     }
 378
 379     options_changed = (!os->options
 380                        || !ofproto_sflow_options_equal(options, os->options));
 381
 382     /* Configure collectors if options have changed or if we're shortchanged in
 383      * collectors (which indicates that opening one or more of the configured
 384      * collectors failed, so that we should retry). */
 385     if (options_changed
 386         || collectors_count(os->collectors) < options->targets.n) {
 387         collectors_destroy(os->collectors);
 388         error = collectors_create(&options->targets,
 389                                   SFL_DEFAULT_COLLECTOR_PORT, &os->collectors);
 390         if (os->collectors == NULL) {
 391             VLOG_WARN_RL(&rl, "no collectors could be initialized, "
 392                          "sFlow disabled");
 393             ofproto_sflow_clear(os);
 394             return;
 395         }
 396     }
 397
 398     /* Avoid reconfiguring if options didn't change. */
 399     if (!options_changed) {
 400         return;
 401     }
 402     ofproto_sflow_options_destroy(os->options);
 403     os->options = ofproto_sflow_options_clone(options);
 404
 405     /* Choose agent IP address. */
 406     if (!sflow_choose_agent_address(options->agent_device,
 407                                     options->control_ip, &agentIP)) {
 408         ofproto_sflow_clear(os);
 409         return;
 410     }
 411
 412     /* Create agent. */
 413     VLOG_INFO("creating sFlow agent %d", options->sub_id);
 414     if (os->sflow_agent) {
 415         sfl_agent_release(os->sflow_agent);
 416     }
 417     os->sflow_agent = xcalloc(1, sizeof *os->sflow_agent);
 418     now = time_now();
 419     sfl_agent_init(os->sflow_agent,
 420                    &agentIP,
 421                    options->sub_id,
 422                    now,         /* Boot time. */
 423                    now,         /* Current time. */
 424                    os,          /* Pointer supplied to callbacks. */
 425                    sflow_agent_alloc_cb,
 426                    sflow_agent_free_cb,
 427                    sflow_agent_error_cb,
 428                    sflow_agent_send_packet_cb);
 429
 430     receiver = sfl_agent_addReceiver(os->sflow_agent);
 431     sfl_receiver_set_sFlowRcvrOwner(receiver, "Open vSwitch sFlow");
 432     sfl_receiver_set_sFlowRcvrTimeout(receiver, 0xffffffff);
 433
 434     /* Set the sampling_rate down in the datapath. */
 435     dpif_set_sflow_probability(os->dpif,
 436                                MAX(1, UINT32_MAX / options->sampling_rate));
 437
 438     /* Add samplers and pollers for the currently known ports. */
 439     PORT_ARRAY_FOR_EACH (osp, &os->ports, odp_port) {
 440         ofproto_sflow_add_sampler(os, osp,
 441                                   options->sampling_rate, options->header_len);
 442     }
 443 }
 444
 445 static int
 446 ofproto_sflow_odp_port_to_ifindex(const struct ofproto_sflow *os,
 447                                   uint16_t odp_port)
 448 {
 449     struct ofproto_sflow_port *osp = port_array_get(&os->ports, odp_port);
 450     return osp ? SFL_DS_INDEX(osp->dsi) : 0;
 451 }
 452
 453 void
 454 ofproto_sflow_received(struct ofproto_sflow *os, struct odp_msg *msg)
 455 {
 456     SFL_FLOW_SAMPLE_TYPE fs;
 457     SFLFlow_sample_element hdrElem;
 458     SFLSampled_header *header;
 459     SFLFlow_sample_element switchElem;
 460     SFLSampler *sampler;
 461     const struct odp_sflow_sample_header *hdr;
 462     const union odp_action *actions;
 463     struct ofpbuf payload;
 464     size_t n_actions, n_outputs;
 465     size_t min_size;
 466     flow_t flow;
 467     size_t i;
 468
 469     /* Get odp_sflow_sample_header. */
 470     min_size = sizeof *msg + sizeof *hdr;
 471     if (min_size > msg->length) {
 472         VLOG_WARN_RL(&rl, "sFlow packet too small (%"PRIu32" < %zu)",
 473                      msg->length, min_size);
 474         return;
 475     }
 476     hdr = (const struct odp_sflow_sample_header *) (msg + 1);
 477
 478     /* Get actions. */
 479     n_actions = hdr->n_actions;
 480     if (n_actions > 65536 / sizeof *actions) {
 481         VLOG_WARN_RL(&rl, "too many actions in sFlow packet (%zu > %zu)",
 482                      65536 / sizeof *actions, n_actions);
 483         return;
 484     }
 485     min_size += n_actions * sizeof *actions;
 486     if (min_size > msg->length) {
 487         VLOG_WARN_RL(&rl, "sFlow packet with %zu actions too small "
 488                      "(%"PRIu32" < %zu)",
 489                      n_actions, msg->length, min_size);
 490         return;
 491     }
 492     actions = (const union odp_action *) (hdr + 1);
 493
 494     /* Get packet payload and extract flow. */
 495     payload.data = (union odp_action *) (actions + n_actions);
 496     payload.size = msg->length - min_size;
 497     flow_extract(&payload, msg->port, &flow);
 498
 499     /* Build a flow sample */
 500     memset(&fs, 0, sizeof fs);
 501     fs.input = ofproto_sflow_odp_port_to_ifindex(os, msg->port);
 502     fs.output = 0;              /* Filled in correctly below. */
 503     fs.sample_pool = hdr->sample_pool;
 504
 505     /* We are going to give it to the sampler that represents this input port.
 506      * By implementing "ingress-only" sampling like this we ensure that we
 507      * never have to offer the same sample to more than one sampler. */
 508     sampler = sfl_agent_getSamplerByIfIndex(os->sflow_agent, fs.input);
 509     if (!sampler) {
 510         VLOG_WARN_RL(&rl, "no sampler for input ifIndex (%"PRIu32")",
 511                      fs.input);
 512         return;
 513     }
 514
 515     /* Sampled header. */
 516     memset(&hdrElem, 0, sizeof hdrElem);
 517     hdrElem.tag = SFLFLOW_HEADER;
 518     header = &hdrElem.flowType.header;
 519     header->header_protocol = SFLHEADER_ETHERNET_ISO8023;
 520     header->frame_length = payload.size;
 521     header->stripped = 4; /* Ethernet FCS stripped off. */
 522     header->header_length = MIN(payload.size,
 523                                 sampler->sFlowFsMaximumHeaderSize);
 524     header->header_bytes = payload.data;
 525
 526     /* Add extended switch element. */
 527     memset(&switchElem, 0, sizeof(switchElem));
 528     switchElem.tag = SFLFLOW_EX_SWITCH;
 529     switchElem.flowType.sw.src_vlan = ntohs(flow.dl_vlan);
 530     switchElem.flowType.sw.src_priority = -1; /* XXX */
 531     switchElem.flowType.sw.dst_vlan = -1;     /* Filled in correctly below. */
 532     switchElem.flowType.sw.dst_priority = switchElem.flowType.sw.src_priority;
 533
 534     /* Figure out the output ports. */
 535     n_outputs = 0;
 536     for (i = 0; i < n_actions; i++) {
 537         const union odp_action *a = &actions[i];
 538
 539         switch (a->type) {
 540         case ODPAT_OUTPUT:
 541             fs.output = ofproto_sflow_odp_port_to_ifindex(os, a->output.port);
 542             n_outputs++;
 543             break;
 544
 545         case ODPAT_OUTPUT_GROUP:
 546             n_outputs += (a->output_group.group == DP_GROUP_FLOOD ? os->n_flood
 547                           : a->output_group.group == DP_GROUP_ALL ? os->n_all
 548                           : 0);
 549             break;
 550
 551         case ODPAT_SET_VLAN_VID:
 552             switchElem.flowType.sw.dst_vlan = ntohs(a->vlan_vid.vlan_vid);
 553             break;
 554
 555         case ODPAT_SET_VLAN_PCP:
 556             switchElem.flowType.sw.dst_priority = a->vlan_pcp.vlan_pcp;
 557             break;
 558
 559         default:
 560             break;
 561         }
 562     }
 563
 564     /* Set output port, as defined by http://www.sflow.org/sflow_version_5.txt
 565        (search for "Input/output port information"). */
 566     if (!n_outputs) {
 567         /* This value indicates that the packet was dropped for an unknown
 568          * reason. */
 569         fs.output = 0x40000000 | 256;
 570     } else if (n_outputs > 1 || !fs.output) {
 571         /* Setting the high bit means "multiple output ports". */
 572         fs.output = 0x80000000 | n_outputs;
 573     }
 574
 575     /* Submit the flow sample to be encoded into the next datagram. */
 576     SFLADD_ELEMENT(&fs, &hdrElem);
 577     SFLADD_ELEMENT(&fs, &switchElem);
 578     sfl_sampler_writeFlowSample(sampler, &fs);
 579 }
 580
 581 void
 582 ofproto_sflow_set_group_sizes(struct ofproto_sflow *os,
 583                               size_t n_flood, size_t n_all)
 584 {
 585     os->n_flood = n_flood;
 586     os->n_all = n_all;
 587 }
 588
 589 void
 590 ofproto_sflow_run(struct ofproto_sflow *os)
 591 {
 592     if (ofproto_sflow_is_enabled(os)) {
 593         time_t now = time_now();
 594         if (now >= os->next_tick) {
 595             sfl_agent_tick(os->sflow_agent, now);
 596             os->next_tick = now + 1;
 597         }
 598     }
 599 }
 600
 601 void
 602 ofproto_sflow_wait(struct ofproto_sflow *os)
 603 {
 604     if (ofproto_sflow_is_enabled(os)) {
 605         poll_timer_wait(os->next_tick * 1000 - time_msec());
 606     }
 607 }