vnet/vnet/l2/l2_flood.c

   1 /*
   2  * l2_flood.c : layer 2 flooding
   3  *
   4  * Copyright (c) 2013 Cisco and/or its affiliates.
   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 <vlib/vlib.h>
  19 #include <vnet/vnet.h>
  20 #include <vnet/pg/pg.h>
  21 #include <vnet/ethernet/ethernet.h>
  22 #include <vlib/cli.h>
  23 #include <vnet/l2/l2_input.h>
  24 #include <vnet/l2/feat_bitmap.h>
  25 #include <vnet/l2/l2_bvi.h>
  26 #include <vnet/replication.h>
  27 #include <vnet/l2/l2_fib.h>
  28
  29 #include <vppinfra/error.h>
  30 #include <vppinfra/hash.h>
  31
  32
  33 /**
  34  * @file
  35  * @brief Ethernet Flooding.
  36  *
  37  * Flooding uses the packet replication infrastructure to send a copy of the
  38  * packet to each member interface. Logically the replication infrastructure
  39  * expects two graph nodes: a prep node that initiates replication and sends the
  40  * packet to the first destination, and a recycle node that is passed the packet
  41  * after it has been transmitted.
  42  *
  43  * To decrease the amount of code, l2 flooding implements both functions in
  44  * the same graph node. This node can tell if is it being called as the "prep"
  45  * or "recycle" using replication_is_recycled().
  46  */
  47
  48
  49 typedef struct
  50 {
  51
  52   /* Next nodes for each feature */
  53   u32 feat_next_node_index[32];
  54
  55   /* next node index for the L3 input node of each ethertype */
  56   next_by_ethertype_t l3_next;
  57
  58   /* convenience variables */
  59   vlib_main_t *vlib_main;
  60   vnet_main_t *vnet_main;
  61 } l2flood_main_t;
  62
  63 typedef struct
  64 {
  65   u8 src[6];
  66   u8 dst[6];
  67   u32 sw_if_index;
  68   u16 bd_index;
  69 } l2flood_trace_t;
  70
  71
  72 /* packet trace format function */
  73 static u8 *
  74 format_l2flood_trace (u8 * s, va_list * args)
  75 {
  76   CLIB_UNUSED (vlib_main_t * vm) = va_arg (*args, vlib_main_t *);
  77   CLIB_UNUSED (vlib_node_t * node) = va_arg (*args, vlib_node_t *);
  78   l2flood_trace_t *t = va_arg (*args, l2flood_trace_t *);
  79
  80   s = format (s, "l2-flood: sw_if_index %d dst %U src %U bd_index %d",
  81               t->sw_if_index,
  82               format_ethernet_address, t->dst,
  83               format_ethernet_address, t->src, t->bd_index);
  84   return s;
  85 }
  86
  87 l2flood_main_t l2flood_main;
  88
  89 static vlib_node_registration_t l2flood_node;
  90
  91 #define foreach_l2flood_error                                   \
  92 _(L2FLOOD,           "L2 flood packets")                        \
  93 _(REPL_FAIL,         "L2 replication failures")                 \
  94 _(NO_MEMBERS,        "L2 replication complete")                 \
  95 _(BVI_BAD_MAC,       "BVI L3 mac mismatch")                     \
  96 _(BVI_ETHERTYPE,     "BVI packet with unhandled ethertype")
  97
  98 typedef enum
  99 {
 100 #define _(sym,str) L2FLOOD_ERROR_##sym,
 101   foreach_l2flood_error
 102 #undef _
 103     L2FLOOD_N_ERROR,
 104 } l2flood_error_t;
 105
 106 static char *l2flood_error_strings[] = {
 107 #define _(sym,string) string,
 108   foreach_l2flood_error
 109 #undef _
 110 };
 111
 112 typedef enum
 113 {
 114   L2FLOOD_NEXT_L2_OUTPUT,
 115   L2FLOOD_NEXT_DROP,
 116   L2FLOOD_N_NEXT,
 117 } l2flood_next_t;
 118
 119 /*
 120  * Perform flooding on one packet
 121  *
 122  * Due to the way BVI processing can modify the packet, the BVI interface
 123  * (if present) must be processed last in the replication. The member vector
 124  * is arranged so that the BVI interface is always the first element.
 125  * Flooding walks the vector in reverse.
 126  *
 127  * BVI processing causes the packet to go to L3 processing. This strips the
 128  * L2 header, which is fine because the replication infrastructure restores
 129  * it. However L3 processing can trigger larger changes to the packet. For
 130  * example, an ARP request could be turned into an ARP reply, an ICMP request
 131  * could be turned into an ICMP reply. If BVI processing is not performed
 132  * last, the modified packet would be replicated to the remaining members.
 133  */
 134
 135 static_always_inline void
 136 l2flood_process (vlib_main_t * vm,
 137                  vlib_node_runtime_t * node,
 138                  l2flood_main_t * msm,
 139                  u64 * counter_base,
 140                  vlib_buffer_t * b0,
 141                  u32 * sw_if_index0,
 142                  l2fib_entry_key_t * key0,
 143                  u32 * bucket0, l2fib_entry_result_t * result0, u32 * next0)
 144 {
 145   u16 bd_index0;
 146   l2_bridge_domain_t *bd_config;
 147   l2_flood_member_t *members;
 148   i32 current_member;           /* signed */
 149   replication_context_t *ctx;
 150   u8 in_shg = vnet_buffer (b0)->l2.shg;
 151
 152   if (!replication_is_recycled (b0))
 153     {
 154
 155       /* Do flood "prep node" processing */
 156
 157       /* Get config for the bridge domain interface */
 158       bd_index0 = vnet_buffer (b0)->l2.bd_index;
 159       bd_config = vec_elt_at_index (l2input_main.bd_configs, bd_index0);
 160       members = bd_config->members;
 161
 162       /* Find first member that passes the reflection and SHG checks */
 163       current_member = vec_len (members) - 1;
 164       while ((current_member >= 0) &&
 165              ((members[current_member].sw_if_index == *sw_if_index0) ||
 166               (in_shg && members[current_member].shg == in_shg)))
 167         {
 168           current_member--;
 169         }
 170
 171       if (current_member < 0)
 172         {
 173           /* No members to flood to */
 174           *next0 = L2FLOOD_NEXT_DROP;
 175           b0->error = node->errors[L2FLOOD_ERROR_NO_MEMBERS];
 176           return;
 177         }
 178
 179       if ((current_member > 0) &&
 180           ((current_member > 1) ||
 181            ((members[0].sw_if_index != *sw_if_index0) &&
 182             (!in_shg || members[0].shg != in_shg))))
 183         {
 184           /* If more than one member then initiate replication */
 185           ctx =
 186             replication_prep (vm, b0, l2flood_node.index, 1 /* l2_packet */ );
 187           ctx->feature_replicas = (uword) members;
 188           ctx->feature_counter = current_member;
 189         }
 190
 191     }
 192   else
 193     {
 194       vnet_buffer_opaque_t *vnet_buff_op;
 195
 196       /* Do flood "recycle node" processing */
 197
 198       if (PREDICT_FALSE (b0->flags & VLIB_BUFFER_REPL_FAIL))
 199         {
 200           (void) replication_recycle (vm, b0, 1 /* is_last */ );
 201           *next0 = L2FLOOD_NEXT_DROP;
 202           b0->error = node->errors[L2FLOOD_ERROR_REPL_FAIL];
 203           return;
 204         }
 205
 206       ctx = replication_get_ctx (b0);
 207       replication_clear_recycled (b0);
 208
 209       members = (l2_flood_member_t *) (intptr_t) ctx->feature_replicas;
 210       current_member = (i32) ctx->feature_counter - 1;
 211
 212       /* Need to update input index from saved packet context */
 213       vnet_buff_op = (vnet_buffer_opaque_t *) ctx->vnet_buffer;
 214       *sw_if_index0 = vnet_buff_op->sw_if_index[VLIB_RX];
 215
 216       /* Find next member that passes the reflection and SHG check */
 217       while ((current_member >= 0) &&
 218              ((members[current_member].sw_if_index == *sw_if_index0) ||
 219               (in_shg && members[current_member].shg == in_shg)))
 220         {
 221           current_member--;
 222         }
 223
 224       if (current_member < 0)
 225         {
 226           /*
 227            * No more members to flood to.
 228            * Terminate replication and drop packet.
 229            */
 230
 231           replication_recycle (vm, b0, 1 /* is_last */ );
 232
 233           *next0 = L2FLOOD_NEXT_DROP;
 234           /* Ideally we woudn't bump a counter here, just silently complete */
 235           b0->error = node->errors[L2FLOOD_ERROR_NO_MEMBERS];
 236           return;
 237         }
 238
 239       /* Restore packet and context and continue replication */
 240       ctx->feature_counter = current_member;
 241       replication_recycle (vm, b0, ((current_member == 0) ||    /*is_last */
 242                                     ((current_member == 1) &&
 243                                      ((members[0].sw_if_index ==
 244                                        *sw_if_index0) || (in_shg
 245                                                           && members[0].shg ==
 246                                                           in_shg)))));
 247     }
 248
 249   /* Forward packet to the current member */
 250
 251   if (PREDICT_TRUE (members[current_member].flags == L2_FLOOD_MEMBER_NORMAL))
 252     {
 253       /* Do normal L2 forwarding */
 254       vnet_buffer (b0)->sw_if_index[VLIB_TX] =
 255         members[current_member].sw_if_index;
 256       *next0 = L2FLOOD_NEXT_L2_OUTPUT;
 257
 258     }
 259   else
 260     {
 261       /* Do BVI processing */
 262       u32 rc;
 263       rc = l2_to_bvi (vm,
 264                       msm->vnet_main,
 265                       b0,
 266                       members[current_member].sw_if_index,
 267                       &msm->l3_next, next0);
 268
 269       if (PREDICT_FALSE (rc))
 270         {
 271           if (rc == TO_BVI_ERR_BAD_MAC)
 272             {
 273               b0->error = node->errors[L2FLOOD_ERROR_BVI_BAD_MAC];
 274               *next0 = L2FLOOD_NEXT_DROP;
 275             }
 276           else if (rc == TO_BVI_ERR_ETHERTYPE)
 277             {
 278               b0->error = node->errors[L2FLOOD_ERROR_BVI_ETHERTYPE];
 279               *next0 = L2FLOOD_NEXT_DROP;
 280             }
 281         }
 282     }
 283
 284 }
 285
 286
 287 static uword
 288 l2flood_node_fn (vlib_main_t * vm,
 289                  vlib_node_runtime_t * node, vlib_frame_t * frame)
 290 {
 291   u32 n_left_from, *from, *to_next;
 292   l2flood_next_t next_index;
 293   l2flood_main_t *msm = &l2flood_main;
 294   vlib_node_t *n = vlib_get_node (vm, l2flood_node.index);
 295   u32 node_counter_base_index = n->error_heap_index;
 296   vlib_error_main_t *em = &vm->error_main;
 297
 298   from = vlib_frame_vector_args (frame);
 299   n_left_from = frame->n_vectors;       /* number of packets to process */
 300   next_index = node->cached_next_index;
 301
 302   while (n_left_from > 0)
 303     {
 304       u32 n_left_to_next;
 305
 306       /* get space to enqueue frame to graph node "next_index" */
 307       vlib_get_next_frame (vm, node, next_index, to_next, n_left_to_next);
 308
 309       while (n_left_from >= 6 && n_left_to_next >= 2)
 310         {
 311           u32 bi0, bi1;
 312           vlib_buffer_t *b0, *b1;
 313           u32 next0, next1;
 314           u32 sw_if_index0, sw_if_index1;
 315           l2fib_entry_key_t key0, key1;
 316           l2fib_entry_result_t result0, result1;
 317           u32 bucket0, bucket1;
 318
 319           /* Prefetch next iteration. */
 320           {
 321             vlib_buffer_t *p2, *p3, *p4, *p5;
 322
 323             p2 = vlib_get_buffer (vm, from[2]);
 324             p3 = vlib_get_buffer (vm, from[3]);
 325             p4 = vlib_get_buffer (vm, from[4]);
 326             p5 = vlib_get_buffer (vm, from[5]);
 327
 328             /* Prefetch the buffer header for the N+2 loop iteration */
 329             vlib_prefetch_buffer_header (p4, LOAD);
 330             vlib_prefetch_buffer_header (p5, LOAD);
 331
 332             /* Prefetch the replication context for the N+1 loop iteration */
 333             /* This depends on the buffer header above */
 334             replication_prefetch_ctx (p2);
 335             replication_prefetch_ctx (p3);
 336
 337             /* Prefetch the packet for the N+1 loop iteration */
 338             CLIB_PREFETCH (p2->data, CLIB_CACHE_LINE_BYTES, STORE);
 339             CLIB_PREFETCH (p3->data, CLIB_CACHE_LINE_BYTES, STORE);
 340           }
 341
 342           /* speculatively enqueue b0 and b1 to the current next frame */
 343           /* bi is "buffer index", b is pointer to the buffer */
 344           to_next[0] = bi0 = from[0];
 345           to_next[1] = bi1 = from[1];
 346           from += 2;
 347           to_next += 2;
 348           n_left_from -= 2;
 349           n_left_to_next -= 2;
 350
 351           b0 = vlib_get_buffer (vm, bi0);
 352           b1 = vlib_get_buffer (vm, bi1);
 353
 354           /* RX interface handles */
 355           sw_if_index0 = vnet_buffer (b0)->sw_if_index[VLIB_RX];
 356           sw_if_index1 = vnet_buffer (b1)->sw_if_index[VLIB_RX];
 357
 358           /* process 2 pkts */
 359           em->counters[node_counter_base_index + L2FLOOD_ERROR_L2FLOOD] += 2;
 360
 361           l2flood_process (vm, node, msm,
 362                            &em->counters[node_counter_base_index], b0,
 363                            &sw_if_index0, &key0, &bucket0, &result0, &next0);
 364
 365           l2flood_process (vm, node, msm,
 366                            &em->counters[node_counter_base_index], b1,
 367                            &sw_if_index1, &key1, &bucket1, &result1, &next1);
 368
 369           if (PREDICT_FALSE ((node->flags & VLIB_NODE_FLAG_TRACE)))
 370             {
 371               if (PREDICT_FALSE (b0->flags & VLIB_BUFFER_IS_TRACED))
 372                 {
 373                   l2flood_trace_t *t =
 374                     vlib_add_trace (vm, node, b0, sizeof (*t));
 375                   ethernet_header_t *h0 = vlib_buffer_get_current (b0);
 376                   t->sw_if_index = sw_if_index0;
 377                   t->bd_index = vnet_buffer (b0)->l2.bd_index;
 378                   clib_memcpy (t->src, h0->src_address, 6);
 379                   clib_memcpy (t->dst, h0->dst_address, 6);
 380                 }
 381               if (PREDICT_FALSE (b1->flags & VLIB_BUFFER_IS_TRACED))
 382                 {
 383                   l2flood_trace_t *t =
 384                     vlib_add_trace (vm, node, b1, sizeof (*t));
 385                   ethernet_header_t *h1 = vlib_buffer_get_current (b1);
 386                   t->sw_if_index = sw_if_index1;
 387                   t->bd_index = vnet_buffer (b1)->l2.bd_index;
 388                   clib_memcpy (t->src, h1->src_address, 6);
 389                   clib_memcpy (t->dst, h1->dst_address, 6);
 390                 }
 391             }
 392
 393           /* verify speculative enqueues, maybe switch current next frame */
 394           /* if next0==next1==next_index then nothing special needs to be done */
 395           vlib_validate_buffer_enqueue_x2 (vm, node, next_index,
 396                                            to_next, n_left_to_next,
 397                                            bi0, bi1, next0, next1);
 398         }
 399
 400       while (n_left_from > 0 && n_left_to_next > 0)
 401         {
 402           u32 bi0;
 403           vlib_buffer_t *b0;
 404           u32 next0;
 405           u32 sw_if_index0;
 406           l2fib_entry_key_t key0;
 407           l2fib_entry_result_t result0;
 408           u32 bucket0;
 409
 410           /* speculatively enqueue b0 to the current next frame */
 411           bi0 = from[0];
 412           to_next[0] = bi0;
 413           from += 1;
 414           to_next += 1;
 415           n_left_from -= 1;
 416           n_left_to_next -= 1;
 417
 418           b0 = vlib_get_buffer (vm, bi0);
 419
 420           sw_if_index0 = vnet_buffer (b0)->sw_if_index[VLIB_RX];
 421
 422           /* process 1 pkt */
 423           em->counters[node_counter_base_index + L2FLOOD_ERROR_L2FLOOD] += 1;
 424
 425           l2flood_process (vm, node, msm,
 426                            &em->counters[node_counter_base_index], b0,
 427                            &sw_if_index0, &key0, &bucket0, &result0, &next0);
 428
 429           if (PREDICT_FALSE ((node->flags & VLIB_NODE_FLAG_TRACE) &&
 430                              (b0->flags & VLIB_BUFFER_IS_TRACED)))
 431             {
 432               l2flood_trace_t *t = vlib_add_trace (vm, node, b0, sizeof (*t));
 433               ethernet_header_t *h0 = vlib_buffer_get_current (b0);
 434               t->sw_if_index = sw_if_index0;
 435               t->bd_index = vnet_buffer (b0)->l2.bd_index;
 436               clib_memcpy (t->src, h0->src_address, 6);
 437               clib_memcpy (t->dst, h0->dst_address, 6);
 438             }
 439
 440           /* verify speculative enqueue, maybe switch current next frame */
 441           vlib_validate_buffer_enqueue_x1 (vm, node, next_index,
 442                                            to_next, n_left_to_next,
 443                                            bi0, next0);
 444         }
 445
 446       vlib_put_next_frame (vm, node, next_index, n_left_to_next);
 447     }
 448
 449   return frame->n_vectors;
 450 }
 451
 452
 453 /* *INDENT-OFF* */
 454 VLIB_REGISTER_NODE (l2flood_node,static) = {
 455   .function = l2flood_node_fn,
 456   .name = "l2-flood",
 457   .vector_size = sizeof (u32),
 458   .format_trace = format_l2flood_trace,
 459   .type = VLIB_NODE_TYPE_INTERNAL,
 460
 461   .n_errors = ARRAY_LEN(l2flood_error_strings),
 462   .error_strings = l2flood_error_strings,
 463
 464   .n_next_nodes = L2FLOOD_N_NEXT,
 465
 466   /* edit / add dispositions here */
 467   .next_nodes = {
 468         [L2FLOOD_NEXT_L2_OUTPUT] = "l2-output",
 469         [L2FLOOD_NEXT_DROP] = "error-drop",
 470   },
 471 };
 472 /* *INDENT-ON* */
 473
 474 VLIB_NODE_FUNCTION_MULTIARCH (l2flood_node, l2flood_node_fn)
 475      clib_error_t *l2flood_init (vlib_main_t * vm)
 476 {
 477   l2flood_main_t *mp = &l2flood_main;
 478
 479   mp->vlib_main = vm;
 480   mp->vnet_main = vnet_get_main ();
 481
 482   /* Initialize the feature next-node indexes */
 483   feat_bitmap_init_next_nodes (vm,
 484                                l2flood_node.index,
 485                                L2INPUT_N_FEAT,
 486                                l2input_get_feat_names (),
 487                                mp->feat_next_node_index);
 488
 489   return 0;
 490 }
 491
 492 VLIB_INIT_FUNCTION (l2flood_init);
 493
 494
 495
 496 /** Add the L3 input node for this ethertype to the next nodes structure. */
 497 void
 498 l2flood_register_input_type (vlib_main_t * vm,
 499                              ethernet_type_t type, u32 node_index)
 500 {
 501   l2flood_main_t *mp = &l2flood_main;
 502   u32 next_index;
 503
 504   next_index = vlib_node_add_next (vm, l2flood_node.index, node_index);
 505
 506   next_by_ethertype_register (&mp->l3_next, type, next_index);
 507 }
 508
 509
 510 /**
 511  * Set subinterface flood enable/disable.
 512  * The CLI format is:
 513  * set interface l2 flood <interface> [disable]
 514  */
 515 static clib_error_t *
 516 int_flood (vlib_main_t * vm,
 517            unformat_input_t * input, vlib_cli_command_t * cmd)
 518 {
 519   vnet_main_t *vnm = vnet_get_main ();
 520   clib_error_t *error = 0;
 521   u32 sw_if_index;
 522   u32 enable;
 523
 524   if (!unformat_user (input, unformat_vnet_sw_interface, vnm, &sw_if_index))
 525     {
 526       error = clib_error_return (0, "unknown interface `%U'",
 527                                  format_unformat_error, input);
 528       goto done;
 529     }
 530
 531   enable = 1;
 532   if (unformat (input, "disable"))
 533     {
 534       enable = 0;
 535     }
 536
 537   /* set the interface flag */
 538   l2input_intf_bitmap_enable (sw_if_index, L2INPUT_FEAT_FLOOD, enable);
 539
 540 done:
 541   return error;
 542 }
 543
 544 /*?
 545  * Layer 2 flooding can be enabled and disabled on each
 546  * interface and on each bridge-domain. Use this command to
 547  * manage interfaces. It is enabled by default.
 548  *
 549  * @cliexpar
 550  * Example of how to enable flooding:
 551  * @cliexcmd{set interface l2 flood GigabitEthernet0/8/0}
 552  * Example of how to disable flooding:
 553  * @cliexcmd{set interface l2 flood GigabitEthernet0/8/0 disable}
 554 ?*/
 555 /* *INDENT-OFF* */
 556 VLIB_CLI_COMMAND (int_flood_cli, static) = {
 557   .path = "set interface l2 flood",
 558   .short_help = "set interface l2 flood <interface> [disable]",
 559   .function = int_flood,
 560 };
 561 /* *INDENT-ON* */
 562
 563 /*
 564  * fd.io coding-style-patch-verification: ON
 565  *
 566  * Local Variables:
 567  * eval: (c-set-style "gnu")
 568  * End:
 569  */