// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later 
 | 
/* 
 | 
 * IPVS:        Source Hashing scheduling module 
 | 
 * 
 | 
 * Authors:     Wensong Zhang <wensong@gnuchina.org> 
 | 
 * 
 | 
 * Changes: 
 | 
 */ 
 | 
  
 | 
/* 
 | 
 * The sh algorithm is to select server by the hash key of source IP 
 | 
 * address. The pseudo code is as follows: 
 | 
 * 
 | 
 *       n <- servernode[src_ip]; 
 | 
 *       if (n is dead) OR 
 | 
 *          (n is overloaded) or (n.weight <= 0) then 
 | 
 *                 return NULL; 
 | 
 * 
 | 
 *       return n; 
 | 
 * 
 | 
 * Notes that servernode is a 256-bucket hash table that maps the hash 
 | 
 * index derived from packet source IP address to the current server 
 | 
 * array. If the sh scheduler is used in cache cluster, it is good to 
 | 
 * combine it with cache_bypass feature. When the statically assigned 
 | 
 * server is dead or overloaded, the load balancer can bypass the cache 
 | 
 * server and send requests to the original server directly. 
 | 
 * 
 | 
 * The weight destination attribute can be used to control the 
 | 
 * distribution of connections to the destinations in servernode. The 
 | 
 * greater the weight, the more connections the destination 
 | 
 * will receive. 
 | 
 * 
 | 
 */ 
 | 
  
 | 
#define KMSG_COMPONENT "IPVS" 
 | 
#define pr_fmt(fmt) KMSG_COMPONENT ": " fmt 
 | 
  
 | 
#include <linux/ip.h> 
 | 
#include <linux/slab.h> 
 | 
#include <linux/module.h> 
 | 
#include <linux/kernel.h> 
 | 
#include <linux/skbuff.h> 
 | 
  
 | 
#include <net/ip_vs.h> 
 | 
  
 | 
#include <net/tcp.h> 
 | 
#include <linux/udp.h> 
 | 
#include <linux/sctp.h> 
 | 
  
 | 
  
 | 
/* 
 | 
 *      IPVS SH bucket 
 | 
 */ 
 | 
struct ip_vs_sh_bucket { 
 | 
    struct ip_vs_dest __rcu    *dest;    /* real server (cache) */ 
 | 
}; 
 | 
  
 | 
/* 
 | 
 *     for IPVS SH entry hash table 
 | 
 */ 
 | 
#ifndef CONFIG_IP_VS_SH_TAB_BITS 
 | 
#define CONFIG_IP_VS_SH_TAB_BITS        8 
 | 
#endif 
 | 
#define IP_VS_SH_TAB_BITS               CONFIG_IP_VS_SH_TAB_BITS 
 | 
#define IP_VS_SH_TAB_SIZE               (1 << IP_VS_SH_TAB_BITS) 
 | 
#define IP_VS_SH_TAB_MASK               (IP_VS_SH_TAB_SIZE - 1) 
 | 
  
 | 
struct ip_vs_sh_state { 
 | 
    struct rcu_head            rcu_head; 
 | 
    struct ip_vs_sh_bucket        buckets[IP_VS_SH_TAB_SIZE]; 
 | 
}; 
 | 
  
 | 
/* Helper function to determine if server is unavailable */ 
 | 
static inline bool is_unavailable(struct ip_vs_dest *dest) 
 | 
{ 
 | 
    return atomic_read(&dest->weight) <= 0 || 
 | 
           dest->flags & IP_VS_DEST_F_OVERLOAD; 
 | 
} 
 | 
  
 | 
/* 
 | 
 *    Returns hash value for IPVS SH entry 
 | 
 */ 
 | 
static inline unsigned int 
 | 
ip_vs_sh_hashkey(int af, const union nf_inet_addr *addr, 
 | 
         __be16 port, unsigned int offset) 
 | 
{ 
 | 
    __be32 addr_fold = addr->ip; 
 | 
  
 | 
#ifdef CONFIG_IP_VS_IPV6 
 | 
    if (af == AF_INET6) 
 | 
        addr_fold = addr->ip6[0]^addr->ip6[1]^ 
 | 
                addr->ip6[2]^addr->ip6[3]; 
 | 
#endif 
 | 
    return (offset + hash_32(ntohs(port) + ntohl(addr_fold), 
 | 
                 IP_VS_SH_TAB_BITS)) & 
 | 
        IP_VS_SH_TAB_MASK; 
 | 
} 
 | 
  
 | 
  
 | 
/* 
 | 
 *      Get ip_vs_dest associated with supplied parameters. 
 | 
 */ 
 | 
static inline struct ip_vs_dest * 
 | 
ip_vs_sh_get(struct ip_vs_service *svc, struct ip_vs_sh_state *s, 
 | 
         const union nf_inet_addr *addr, __be16 port) 
 | 
{ 
 | 
    unsigned int hash = ip_vs_sh_hashkey(svc->af, addr, port, 0); 
 | 
    struct ip_vs_dest *dest = rcu_dereference(s->buckets[hash].dest); 
 | 
  
 | 
    return (!dest || is_unavailable(dest)) ? NULL : dest; 
 | 
} 
 | 
  
 | 
  
 | 
/* As ip_vs_sh_get, but with fallback if selected server is unavailable 
 | 
 * 
 | 
 * The fallback strategy loops around the table starting from a "random" 
 | 
 * point (in fact, it is chosen to be the original hash value to make the 
 | 
 * algorithm deterministic) to find a new server. 
 | 
 */ 
 | 
static inline struct ip_vs_dest * 
 | 
ip_vs_sh_get_fallback(struct ip_vs_service *svc, struct ip_vs_sh_state *s, 
 | 
              const union nf_inet_addr *addr, __be16 port) 
 | 
{ 
 | 
    unsigned int offset, roffset; 
 | 
    unsigned int hash, ihash; 
 | 
    struct ip_vs_dest *dest; 
 | 
  
 | 
    /* first try the dest it's supposed to go to */ 
 | 
    ihash = ip_vs_sh_hashkey(svc->af, addr, port, 0); 
 | 
    dest = rcu_dereference(s->buckets[ihash].dest); 
 | 
    if (!dest) 
 | 
        return NULL; 
 | 
    if (!is_unavailable(dest)) 
 | 
        return dest; 
 | 
  
 | 
    IP_VS_DBG_BUF(6, "SH: selected unavailable server %s:%d, reselecting", 
 | 
              IP_VS_DBG_ADDR(dest->af, &dest->addr), ntohs(dest->port)); 
 | 
  
 | 
    /* if the original dest is unavailable, loop around the table 
 | 
     * starting from ihash to find a new dest 
 | 
     */ 
 | 
    for (offset = 0; offset < IP_VS_SH_TAB_SIZE; offset++) { 
 | 
        roffset = (offset + ihash) % IP_VS_SH_TAB_SIZE; 
 | 
        hash = ip_vs_sh_hashkey(svc->af, addr, port, roffset); 
 | 
        dest = rcu_dereference(s->buckets[hash].dest); 
 | 
        if (!dest) 
 | 
            break; 
 | 
        if (!is_unavailable(dest)) 
 | 
            return dest; 
 | 
        IP_VS_DBG_BUF(6, "SH: selected unavailable " 
 | 
                  "server %s:%d (offset %d), reselecting", 
 | 
                  IP_VS_DBG_ADDR(dest->af, &dest->addr), 
 | 
                  ntohs(dest->port), roffset); 
 | 
    } 
 | 
  
 | 
    return NULL; 
 | 
} 
 | 
  
 | 
/* 
 | 
 *      Assign all the hash buckets of the specified table with the service. 
 | 
 */ 
 | 
static int 
 | 
ip_vs_sh_reassign(struct ip_vs_sh_state *s, struct ip_vs_service *svc) 
 | 
{ 
 | 
    int i; 
 | 
    struct ip_vs_sh_bucket *b; 
 | 
    struct list_head *p; 
 | 
    struct ip_vs_dest *dest; 
 | 
    int d_count; 
 | 
    bool empty; 
 | 
  
 | 
    b = &s->buckets[0]; 
 | 
    p = &svc->destinations; 
 | 
    empty = list_empty(p); 
 | 
    d_count = 0; 
 | 
    for (i=0; i<IP_VS_SH_TAB_SIZE; i++) { 
 | 
        dest = rcu_dereference_protected(b->dest, 1); 
 | 
        if (dest) 
 | 
            ip_vs_dest_put(dest); 
 | 
        if (empty) 
 | 
            RCU_INIT_POINTER(b->dest, NULL); 
 | 
        else { 
 | 
            if (p == &svc->destinations) 
 | 
                p = p->next; 
 | 
  
 | 
            dest = list_entry(p, struct ip_vs_dest, n_list); 
 | 
            ip_vs_dest_hold(dest); 
 | 
            RCU_INIT_POINTER(b->dest, dest); 
 | 
  
 | 
            IP_VS_DBG_BUF(6, "assigned i: %d dest: %s weight: %d\n", 
 | 
                      i, IP_VS_DBG_ADDR(dest->af, &dest->addr), 
 | 
                      atomic_read(&dest->weight)); 
 | 
  
 | 
            /* Don't move to next dest until filling weight */ 
 | 
            if (++d_count >= atomic_read(&dest->weight)) { 
 | 
                p = p->next; 
 | 
                d_count = 0; 
 | 
            } 
 | 
  
 | 
        } 
 | 
        b++; 
 | 
    } 
 | 
    return 0; 
 | 
} 
 | 
  
 | 
  
 | 
/* 
 | 
 *      Flush all the hash buckets of the specified table. 
 | 
 */ 
 | 
static void ip_vs_sh_flush(struct ip_vs_sh_state *s) 
 | 
{ 
 | 
    int i; 
 | 
    struct ip_vs_sh_bucket *b; 
 | 
    struct ip_vs_dest *dest; 
 | 
  
 | 
    b = &s->buckets[0]; 
 | 
    for (i=0; i<IP_VS_SH_TAB_SIZE; i++) { 
 | 
        dest = rcu_dereference_protected(b->dest, 1); 
 | 
        if (dest) { 
 | 
            ip_vs_dest_put(dest); 
 | 
            RCU_INIT_POINTER(b->dest, NULL); 
 | 
        } 
 | 
        b++; 
 | 
    } 
 | 
} 
 | 
  
 | 
  
 | 
static int ip_vs_sh_init_svc(struct ip_vs_service *svc) 
 | 
{ 
 | 
    struct ip_vs_sh_state *s; 
 | 
  
 | 
    /* allocate the SH table for this service */ 
 | 
    s = kzalloc(sizeof(struct ip_vs_sh_state), GFP_KERNEL); 
 | 
    if (s == NULL) 
 | 
        return -ENOMEM; 
 | 
  
 | 
    svc->sched_data = s; 
 | 
    IP_VS_DBG(6, "SH hash table (memory=%zdbytes) allocated for " 
 | 
          "current service\n", 
 | 
          sizeof(struct ip_vs_sh_bucket)*IP_VS_SH_TAB_SIZE); 
 | 
  
 | 
    /* assign the hash buckets with current dests */ 
 | 
    ip_vs_sh_reassign(s, svc); 
 | 
  
 | 
    return 0; 
 | 
} 
 | 
  
 | 
  
 | 
static void ip_vs_sh_done_svc(struct ip_vs_service *svc) 
 | 
{ 
 | 
    struct ip_vs_sh_state *s = svc->sched_data; 
 | 
  
 | 
    /* got to clean up hash buckets here */ 
 | 
    ip_vs_sh_flush(s); 
 | 
  
 | 
    /* release the table itself */ 
 | 
    kfree_rcu(s, rcu_head); 
 | 
    IP_VS_DBG(6, "SH hash table (memory=%zdbytes) released\n", 
 | 
          sizeof(struct ip_vs_sh_bucket)*IP_VS_SH_TAB_SIZE); 
 | 
} 
 | 
  
 | 
  
 | 
static int ip_vs_sh_dest_changed(struct ip_vs_service *svc, 
 | 
                 struct ip_vs_dest *dest) 
 | 
{ 
 | 
    struct ip_vs_sh_state *s = svc->sched_data; 
 | 
  
 | 
    /* assign the hash buckets with the updated service */ 
 | 
    ip_vs_sh_reassign(s, svc); 
 | 
  
 | 
    return 0; 
 | 
} 
 | 
  
 | 
  
 | 
/* Helper function to get port number */ 
 | 
static inline __be16 
 | 
ip_vs_sh_get_port(const struct sk_buff *skb, struct ip_vs_iphdr *iph) 
 | 
{ 
 | 
    __be16 _ports[2], *ports; 
 | 
  
 | 
    /* At this point we know that we have a valid packet of some kind. 
 | 
     * Because ICMP packets are only guaranteed to have the first 8 
 | 
     * bytes, let's just grab the ports.  Fortunately they're in the 
 | 
     * same position for all three of the protocols we care about. 
 | 
     */ 
 | 
    switch (iph->protocol) { 
 | 
    case IPPROTO_TCP: 
 | 
    case IPPROTO_UDP: 
 | 
    case IPPROTO_SCTP: 
 | 
        ports = skb_header_pointer(skb, iph->len, sizeof(_ports), 
 | 
                       &_ports); 
 | 
        if (unlikely(!ports)) 
 | 
            return 0; 
 | 
  
 | 
        if (likely(!ip_vs_iph_inverse(iph))) 
 | 
            return ports[0]; 
 | 
        else 
 | 
            return ports[1]; 
 | 
    default: 
 | 
        return 0; 
 | 
    } 
 | 
} 
 | 
  
 | 
  
 | 
/* 
 | 
 *      Source Hashing scheduling 
 | 
 */ 
 | 
static struct ip_vs_dest * 
 | 
ip_vs_sh_schedule(struct ip_vs_service *svc, const struct sk_buff *skb, 
 | 
          struct ip_vs_iphdr *iph) 
 | 
{ 
 | 
    struct ip_vs_dest *dest; 
 | 
    struct ip_vs_sh_state *s; 
 | 
    __be16 port = 0; 
 | 
    const union nf_inet_addr *hash_addr; 
 | 
  
 | 
    hash_addr = ip_vs_iph_inverse(iph) ? &iph->daddr : &iph->saddr; 
 | 
  
 | 
    IP_VS_DBG(6, "ip_vs_sh_schedule(): Scheduling...\n"); 
 | 
  
 | 
    if (svc->flags & IP_VS_SVC_F_SCHED_SH_PORT) 
 | 
        port = ip_vs_sh_get_port(skb, iph); 
 | 
  
 | 
    s = (struct ip_vs_sh_state *) svc->sched_data; 
 | 
  
 | 
    if (svc->flags & IP_VS_SVC_F_SCHED_SH_FALLBACK) 
 | 
        dest = ip_vs_sh_get_fallback(svc, s, hash_addr, port); 
 | 
    else 
 | 
        dest = ip_vs_sh_get(svc, s, hash_addr, port); 
 | 
  
 | 
    if (!dest) { 
 | 
        ip_vs_scheduler_err(svc, "no destination available"); 
 | 
        return NULL; 
 | 
    } 
 | 
  
 | 
    IP_VS_DBG_BUF(6, "SH: source IP address %s --> server %s:%d\n", 
 | 
              IP_VS_DBG_ADDR(svc->af, hash_addr), 
 | 
              IP_VS_DBG_ADDR(dest->af, &dest->addr), 
 | 
              ntohs(dest->port)); 
 | 
  
 | 
    return dest; 
 | 
} 
 | 
  
 | 
  
 | 
/* 
 | 
 *      IPVS SH Scheduler structure 
 | 
 */ 
 | 
static struct ip_vs_scheduler ip_vs_sh_scheduler = 
 | 
{ 
 | 
    .name =            "sh", 
 | 
    .refcnt =        ATOMIC_INIT(0), 
 | 
    .module =        THIS_MODULE, 
 | 
    .n_list     =        LIST_HEAD_INIT(ip_vs_sh_scheduler.n_list), 
 | 
    .init_service =        ip_vs_sh_init_svc, 
 | 
    .done_service =        ip_vs_sh_done_svc, 
 | 
    .add_dest =        ip_vs_sh_dest_changed, 
 | 
    .del_dest =        ip_vs_sh_dest_changed, 
 | 
    .upd_dest =        ip_vs_sh_dest_changed, 
 | 
    .schedule =        ip_vs_sh_schedule, 
 | 
}; 
 | 
  
 | 
  
 | 
static int __init ip_vs_sh_init(void) 
 | 
{ 
 | 
    return register_ip_vs_scheduler(&ip_vs_sh_scheduler); 
 | 
} 
 | 
  
 | 
  
 | 
static void __exit ip_vs_sh_cleanup(void) 
 | 
{ 
 | 
    unregister_ip_vs_scheduler(&ip_vs_sh_scheduler); 
 | 
    synchronize_rcu(); 
 | 
} 
 | 
  
 | 
  
 | 
module_init(ip_vs_sh_init); 
 | 
module_exit(ip_vs_sh_cleanup); 
 | 
MODULE_LICENSE("GPL"); 
 |