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 #include "vlog.h"
  34
  35 VLOG_DEFINE_THIS_MODULE(sflow)
  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 OVS_UNUSED, SFLAgent *agent OVS_UNUSED,
 100                      size_t bytes)
 101 {
 102     return calloc(1, bytes);
 103 }
 104
 105 /* sFlow library callback to free memory. */
 106 static int
 107 sflow_agent_free_cb(void *magic OVS_UNUSED, SFLAgent *agent OVS_UNUSED,
 108                     void *obj)
 109 {
 110     free(obj);
 111     return 0;
 112 }
 113
 114 /* sFlow library callback to report error. */
 115 static void
 116 sflow_agent_error_cb(void *magic OVS_UNUSED, SFLAgent *agent OVS_UNUSED,
 117                      char *msg)
 118 {
 119     VLOG_WARN("sFlow agent error: %s", msg);
 120 }
 121
 122 /* sFlow library callback to send datagram. */
 123 static void
 124 sflow_agent_send_packet_cb(void *os_, SFLAgent *agent OVS_UNUSED,
 125                            SFLReceiver *receiver OVS_UNUSED, u_char *pkt,
 126                            uint32_t pktLen)
 127 {
 128     struct ofproto_sflow *os = os_;
 129     collectors_send(os->collectors, pkt, pktLen);
 130 }
 131
 132 static void
 133 sflow_agent_get_counters(void *os_, SFLPoller *poller,
 134                          SFL_COUNTERS_SAMPLE_TYPE *cs)
 135 {
 136     struct ofproto_sflow *os = os_;
 137     SFLCounters_sample_element elem;
 138     struct ofproto_sflow_port *osp;
 139     SFLIf_counters *counters;
 140     struct netdev_stats stats;
 141     enum netdev_flags flags;
 142     uint32_t current;
 143
 144     osp = port_array_get(&os->ports, poller->bridgePort);
 145     if (!osp) {
 146         return;
 147     }
 148
 149     elem.tag = SFLCOUNTERS_GENERIC;
 150     counters = &elem.counterBlock.generic;
 151     counters->ifIndex = SFL_DS_INDEX(poller->dsi);
 152     counters->ifType = 6;
 153     if (!netdev_get_features(osp->netdev, &current, NULL, NULL, NULL)) {
 154       /* The values of ifDirection come from MAU MIB (RFC 2668): 0 = unknown,
 155          1 = full-duplex, 2 = half-duplex, 3 = in, 4=out */
 156         counters->ifSpeed = netdev_features_to_bps(current);
 157         counters->ifDirection = (netdev_features_is_full_duplex(current)
 158                                  ? 1 : 2);
 159     } else {
 160         counters->ifSpeed = 100000000;
 161         counters->ifDirection = 0;
 162     }
 163     if (!netdev_get_flags(osp->netdev, &flags) && flags & NETDEV_UP) {
 164         counters->ifStatus = 1; /* ifAdminStatus up. */
 165         if (netdev_get_carrier(osp->netdev)) {
 166             counters->ifStatus |= 2; /* ifOperStatus us. */
 167         }
 168     } else {
 169         counters->ifStatus = 0;  /* Down. */
 170     }
 171
 172     /* XXX
 173        1. Is the multicast counter filled in?
 174        2. Does the multicast counter include broadcasts?
 175        3. Does the rx_packets counter include multicasts/broadcasts?
 176     */
 177     netdev_get_stats(osp->netdev, &stats);
 178     counters->ifInOctets = stats.rx_bytes;
 179     counters->ifInUcastPkts = stats.rx_packets;
 180     counters->ifInMulticastPkts = stats.multicast;
 181     counters->ifInBroadcastPkts = -1;
 182     counters->ifInDiscards = stats.rx_dropped;
 183     counters->ifInErrors = stats.rx_errors;
 184     counters->ifInUnknownProtos = -1;
 185     counters->ifOutOctets = stats.tx_bytes;
 186     counters->ifOutUcastPkts = stats.tx_packets;
 187     counters->ifOutMulticastPkts = -1;
 188     counters->ifOutBroadcastPkts = -1;
 189     counters->ifOutDiscards = stats.tx_dropped;
 190     counters->ifOutErrors = stats.tx_errors;
 191     counters->ifPromiscuousMode = 0;
 192
 193     SFLADD_ELEMENT(cs, &elem);
 194     sfl_poller_writeCountersSample(poller, cs);
 195 }
 196
 197 /* Obtains an address to use for the local sFlow agent and stores it into
 198  * '*agent_addr'.  Returns true if successful, false on failure.
 199  *
 200  * The sFlow agent address should be a local IP address that is persistent and
 201  * reachable over the network, if possible.  The IP address associated with
 202  * 'agent_device' is used if it has one, and otherwise 'control_ip', the IP
 203  * address used to talk to the controller. */
 204 static bool
 205 sflow_choose_agent_address(const char *agent_device, const char *control_ip,
 206                            SFLAddress *agent_addr)
 207 {
 208     struct in_addr in4;
 209
 210     memset(agent_addr, 0, sizeof *agent_addr);
 211     agent_addr->type = SFLADDRESSTYPE_IP_V4;
 212
 213     if (agent_device) {
 214         struct netdev *netdev;
 215
 216         if (!netdev_open_default(agent_device, &netdev)) {
 217             int error = netdev_get_in4(netdev, &in4, NULL);
 218             netdev_close(netdev);
 219             if (!error) {
 220                 goto success;
 221             }
 222         }
 223     }
 224
 225     if (control_ip && !lookup_ip(control_ip, &in4)) {
 226         goto success;
 227     }
 228
 229     VLOG_ERR("could not determine IP address for sFlow agent");
 230     return false;
 231
 232 success:
 233     agent_addr->address.ip_v4.addr = in4.s_addr;
 234     return true;
 235 }
 236
 237 void
 238 ofproto_sflow_clear(struct ofproto_sflow *os)
 239 {
 240     if (os->sflow_agent) {
 241         sfl_agent_release(os->sflow_agent);
 242         os->sflow_agent = NULL;
 243     }
 244     collectors_destroy(os->collectors);
 245     os->collectors = NULL;
 246     ofproto_sflow_options_destroy(os->options);
 247     os->options = NULL;
 248
 249     /* Turn off sampling to save CPU cycles. */
 250     dpif_set_sflow_probability(os->dpif, 0);
 251 }
 252
 253 bool
 254 ofproto_sflow_is_enabled(const struct ofproto_sflow *os)
 255 {
 256     return os->collectors != NULL;
 257 }
 258
 259 struct ofproto_sflow *
 260 ofproto_sflow_create(struct dpif *dpif)
 261 {
 262     struct ofproto_sflow *os;
 263
 264     os = xcalloc(1, sizeof *os);
 265     os->dpif = dpif;
 266     os->next_tick = time_now() + 1;
 267     port_array_init(&os->ports);
 268     return os;
 269 }
 270
 271 void
 272 ofproto_sflow_destroy(struct ofproto_sflow *os)
 273 {
 274     if (os) {
 275         struct ofproto_sflow_port *osp;
 276         unsigned int odp_port;
 277
 278         ofproto_sflow_clear(os);
 279         PORT_ARRAY_FOR_EACH (osp, &os->ports, odp_port) {
 280             ofproto_sflow_del_port(os, odp_port);
 281         }
 282         port_array_destroy(&os->ports);
 283         free(os);
 284     }
 285 }
 286
 287 static void
 288 ofproto_sflow_add_poller(struct ofproto_sflow *os,
 289                          struct ofproto_sflow_port *osp, uint16_t odp_port)
 290 {
 291     SFLPoller *poller = sfl_agent_addPoller(os->sflow_agent, &osp->dsi, os,
 292                                             sflow_agent_get_counters);
 293     sfl_poller_set_sFlowCpInterval(poller, os->options->polling_interval);
 294     sfl_poller_set_sFlowCpReceiver(poller, RECEIVER_INDEX);
 295     sfl_poller_set_bridgePort(poller, odp_port);
 296 }
 297
 298 static void
 299 ofproto_sflow_add_sampler(struct ofproto_sflow *os,
 300                           struct ofproto_sflow_port *osp)
 301 {
 302     SFLSampler *sampler = sfl_agent_addSampler(os->sflow_agent, &osp->dsi);
 303     sfl_sampler_set_sFlowFsPacketSamplingRate(sampler, os->options->sampling_rate);
 304     sfl_sampler_set_sFlowFsMaximumHeaderSize(sampler, os->options->header_len);
 305     sfl_sampler_set_sFlowFsReceiver(sampler, RECEIVER_INDEX);
 306 }
 307
 308 void
 309 ofproto_sflow_add_port(struct ofproto_sflow *os, uint16_t odp_port,
 310                        const char *netdev_name)
 311 {
 312     struct ofproto_sflow_port *osp;
 313     struct netdev *netdev;
 314     uint32_t ifindex;
 315     int error;
 316
 317     ofproto_sflow_del_port(os, odp_port);
 318
 319     /* Open network device. */
 320     error = netdev_open_default(netdev_name, &netdev);
 321     if (error) {
 322         VLOG_WARN_RL(&rl, "failed to open network device \"%s\": %s",
 323                      netdev_name, strerror(error));
 324         return;
 325     }
 326
 327     /* Add to table of ports. */
 328     osp = xmalloc(sizeof *osp);
 329     osp->netdev = netdev;
 330     ifindex = netdev_get_ifindex(netdev);
 331     if (ifindex <= 0) {
 332         ifindex = (os->sflow_agent->subId << 16) + odp_port;
 333     }
 334     SFL_DS_SET(osp->dsi, 0, ifindex, 0);
 335     port_array_set(&os->ports, odp_port, osp);
 336
 337     /* Add poller and sampler. */
 338     if (os->sflow_agent) {
 339         ofproto_sflow_add_poller(os, osp, odp_port);
 340         ofproto_sflow_add_sampler(os, osp);
 341     }
 342 }
 343
 344 void
 345 ofproto_sflow_del_port(struct ofproto_sflow *os, uint16_t odp_port)
 346 {
 347     struct ofproto_sflow_port *osp = port_array_get(&os->ports, odp_port);
 348     if (osp) {
 349         if (os->sflow_agent) {
 350             sfl_agent_removePoller(os->sflow_agent, &osp->dsi);
 351             sfl_agent_removeSampler(os->sflow_agent, &osp->dsi);
 352         }
 353         netdev_close(osp->netdev);
 354         free(osp);
 355         port_array_delete(&os->ports, odp_port);
 356     }
 357 }
 358
 359 void
 360 ofproto_sflow_set_options(struct ofproto_sflow *os,
 361                           const struct ofproto_sflow_options *options)
 362 {
 363     struct ofproto_sflow_port *osp;
 364     bool options_changed;
 365     SFLReceiver *receiver;
 366     unsigned int odp_port;
 367     SFLAddress agentIP;
 368     time_t now;
 369
 370     if (!options->targets.n || !options->sampling_rate) {
 371         /* No point in doing any work if there are no targets or nothing to
 372          * sample. */
 373         ofproto_sflow_clear(os);
 374         return;
 375     }
 376
 377     options_changed = (!os->options
 378                        || !ofproto_sflow_options_equal(options, os->options));
 379
 380     /* Configure collectors if options have changed or if we're shortchanged in
 381      * collectors (which indicates that opening one or more of the configured
 382      * collectors failed, so that we should retry). */
 383     if (options_changed
 384         || collectors_count(os->collectors) < options->targets.n) {
 385         collectors_destroy(os->collectors);
 386         collectors_create(&options->targets, SFL_DEFAULT_COLLECTOR_PORT,
 387                           &os->collectors);
 388         if (os->collectors == NULL) {
 389             VLOG_WARN_RL(&rl, "no collectors could be initialized, "
 390                          "sFlow disabled");
 391             ofproto_sflow_clear(os);
 392             return;
 393         }
 394     }
 395
 396     /* Avoid reconfiguring if options didn't change. */
 397     if (!options_changed) {
 398         return;
 399     }
 400     ofproto_sflow_options_destroy(os->options);
 401     os->options = ofproto_sflow_options_clone(options);
 402
 403     /* Choose agent IP address. */
 404     if (!sflow_choose_agent_address(options->agent_device,
 405                                     options->control_ip, &agentIP)) {
 406         ofproto_sflow_clear(os);
 407         return;
 408     }
 409
 410     /* Create agent. */
 411     VLOG_INFO("creating sFlow agent %d", options->sub_id);
 412     if (os->sflow_agent) {
 413         sfl_agent_release(os->sflow_agent);
 414     }
 415     os->sflow_agent = xcalloc(1, sizeof *os->sflow_agent);
 416     now = time_wall();
 417     sfl_agent_init(os->sflow_agent,
 418                    &agentIP,
 419                    options->sub_id,
 420                    now,         /* Boot time. */
 421                    now,         /* Current time. */
 422                    os,          /* Pointer supplied to callbacks. */
 423                    sflow_agent_alloc_cb,
 424                    sflow_agent_free_cb,
 425                    sflow_agent_error_cb,
 426                    sflow_agent_send_packet_cb);
 427
 428     receiver = sfl_agent_addReceiver(os->sflow_agent);
 429     sfl_receiver_set_sFlowRcvrOwner(receiver, "Open vSwitch sFlow");
 430     sfl_receiver_set_sFlowRcvrTimeout(receiver, 0xffffffff);
 431
 432     /* Set the sampling_rate down in the datapath. */
 433     dpif_set_sflow_probability(os->dpif,
 434                                MAX(1, UINT32_MAX / options->sampling_rate));
 435
 436     /* Add samplers and pollers for the currently known ports. */
 437     PORT_ARRAY_FOR_EACH (osp, &os->ports, odp_port) {
 438         ofproto_sflow_add_poller(os, osp, odp_port);
 439         ofproto_sflow_add_sampler(os, osp);
 440     }
 441 }
 442
 443 static int
 444 ofproto_sflow_odp_port_to_ifindex(const struct ofproto_sflow *os,
 445                                   uint16_t odp_port)
 446 {
 447     struct ofproto_sflow_port *osp = port_array_get(&os->ports, odp_port);
 448     return osp ? SFL_DS_INDEX(osp->dsi) : 0;
 449 }
 450
 451 void
 452 ofproto_sflow_received(struct ofproto_sflow *os, struct odp_msg *msg)
 453 {
 454     SFL_FLOW_SAMPLE_TYPE fs;
 455     SFLFlow_sample_element hdrElem;
 456     SFLSampled_header *header;
 457     SFLFlow_sample_element switchElem;
 458     SFLSampler *sampler;
 459     const struct odp_sflow_sample_header *hdr;
 460     const union odp_action *actions;
 461     struct ofpbuf payload;
 462     size_t n_actions, n_outputs;
 463     size_t min_size;
 464     flow_t flow;
 465     size_t i;
 466
 467     /* Get odp_sflow_sample_header. */
 468     min_size = sizeof *msg + sizeof *hdr;
 469     if (min_size > msg->length) {
 470         VLOG_WARN_RL(&rl, "sFlow packet too small (%"PRIu32" < %zu)",
 471                      msg->length, min_size);
 472         return;
 473     }
 474     hdr = (const struct odp_sflow_sample_header *) (msg + 1);
 475
 476     /* Get actions. */
 477     n_actions = hdr->n_actions;
 478     if (n_actions > 65536 / sizeof *actions) {
 479         VLOG_WARN_RL(&rl, "too many actions in sFlow packet (%zu > %zu)",
 480                      65536 / sizeof *actions, n_actions);
 481         return;
 482     }
 483     min_size += n_actions * sizeof *actions;
 484     if (min_size > msg->length) {
 485         VLOG_WARN_RL(&rl, "sFlow packet with %zu actions too small "
 486                      "(%"PRIu32" < %zu)",
 487                      n_actions, msg->length, min_size);
 488         return;
 489     }
 490     actions = (const union odp_action *) (hdr + 1);
 491
 492     /* Get packet payload and extract flow. */
 493     payload.data = (union odp_action *) (actions + n_actions);
 494     payload.size = msg->length - min_size;
 495     flow_extract(&payload, 0, msg->port, &flow);
 496
 497     /* Build a flow sample */
 498     memset(&fs, 0, sizeof fs);
 499     fs.input = ofproto_sflow_odp_port_to_ifindex(os, msg->port);
 500     fs.output = 0;              /* Filled in correctly below. */
 501     fs.sample_pool = hdr->sample_pool;
 502
 503     /* We are going to give it to the sampler that represents this input port.
 504      * By implementing "ingress-only" sampling like this we ensure that we
 505      * never have to offer the same sample to more than one sampler. */
 506     sampler = sfl_agent_getSamplerByIfIndex(os->sflow_agent, fs.input);
 507     if (!sampler) {
 508         VLOG_WARN_RL(&rl, "no sampler for input ifIndex (%"PRIu32")",
 509                      fs.input);
 510         return;
 511     }
 512
 513     /* Sampled header. */
 514     memset(&hdrElem, 0, sizeof hdrElem);
 515     hdrElem.tag = SFLFLOW_HEADER;
 516     header = &hdrElem.flowType.header;
 517     header->header_protocol = SFLHEADER_ETHERNET_ISO8023;
 518     /* The frame_length should include the Ethernet FCS (4 bytes),
 519        but it has already been stripped,  so we need to add 4 here. */
 520     header->frame_length = payload.size + 4;
 521     /* Ethernet FCS stripped off. */
 522     header->stripped = 4;
 523     header->header_length = MIN(payload.size,
 524                                 sampler->sFlowFsMaximumHeaderSize);
 525     header->header_bytes = payload.data;
 526
 527     /* Add extended switch element. */
 528     memset(&switchElem, 0, sizeof(switchElem));
 529     switchElem.tag = SFLFLOW_EX_SWITCH;
 530     switchElem.flowType.sw.src_vlan = ntohs(flow.dl_vlan);
 531     switchElem.flowType.sw.src_priority = -1; /* XXX */
 532      /* Initialize the output VLAN and priority to be the same as the input,
 533         but these fields can be overriden below if affected by an action. */
 534     switchElem.flowType.sw.dst_vlan = switchElem.flowType.sw.src_vlan;
 535     switchElem.flowType.sw.dst_priority = switchElem.flowType.sw.src_priority;
 536
 537     /* Figure out the output ports. */
 538     n_outputs = 0;
 539     for (i = 0; i < n_actions; i++) {
 540         const union odp_action *a = &actions[i];
 541
 542         switch (a->type) {
 543         case ODPAT_OUTPUT:
 544             fs.output = ofproto_sflow_odp_port_to_ifindex(os, a->output.port);
 545             n_outputs++;
 546             break;
 547
 548         case ODPAT_OUTPUT_GROUP:
 549             n_outputs += (a->output_group.group == DP_GROUP_FLOOD ? os->n_flood
 550                           : a->output_group.group == DP_GROUP_ALL ? os->n_all
 551                           : 0);
 552             break;
 553
 554         case ODPAT_SET_VLAN_VID:
 555             switchElem.flowType.sw.dst_vlan = ntohs(a->vlan_vid.vlan_vid);
 556             break;
 557
 558         case ODPAT_SET_VLAN_PCP:
 559             switchElem.flowType.sw.dst_priority = a->vlan_pcp.vlan_pcp;
 560             break;
 561
 562         default:
 563             break;
 564         }
 565     }
 566
 567     /* Set output port, as defined by http://www.sflow.org/sflow_version_5.txt
 568        (search for "Input/output port information"). */
 569     if (!n_outputs) {
 570         /* This value indicates that the packet was dropped for an unknown
 571          * reason. */
 572         fs.output = 0x40000000 | 256;
 573     } else if (n_outputs > 1 || !fs.output) {
 574         /* Setting the high bit means "multiple output ports". */
 575         fs.output = 0x80000000 | n_outputs;
 576     }
 577
 578     /* Submit the flow sample to be encoded into the next datagram. */
 579     SFLADD_ELEMENT(&fs, &hdrElem);
 580     SFLADD_ELEMENT(&fs, &switchElem);
 581     sfl_sampler_writeFlowSample(sampler, &fs);
 582 }
 583
 584 void
 585 ofproto_sflow_set_group_sizes(struct ofproto_sflow *os,
 586                               size_t n_flood, size_t n_all)
 587 {
 588     os->n_flood = n_flood;
 589     os->n_all = n_all;
 590 }
 591
 592 void
 593 ofproto_sflow_run(struct ofproto_sflow *os)
 594 {
 595     if (ofproto_sflow_is_enabled(os)) {
 596         time_t now = time_now();
 597         if (now >= os->next_tick) {
 598             sfl_agent_tick(os->sflow_agent, time_wall());
 599             os->next_tick = now + 1;
 600         }
 601     }
 602 }
 603
 604 void
 605 ofproto_sflow_wait(struct ofproto_sflow *os)
 606 {
 607     if (ofproto_sflow_is_enabled(os)) {
 608         poll_timer_wait_until(os->next_tick * 1000LL);
 609     }
 610 }