From Henning Rogge: fix SPF bug
[olsrd.git] / src / lq_route.c
1 /*
2  * The olsr.org Optimized Link-State Routing daemon(olsrd)
3  * Copyright (c) 2004, Thomas Lopatic (thomas@lopatic.de)
4  * IPv4 performance optimization (c) 2006, sven-ola(gmx.de)
5  * SPF implementation (c) 2007, Hannes Gredler (hannes@gredler.at)
6  * All rights reserved.
7  *
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9  * modification, are permitted provided that the following conditions 
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34  *
35  * Visit http://www.olsr.org for more information.
36  *
37  * If you find this software useful feel free to make a donation
38  * to the project. For more information see the website or contact
39  * the copyright holders.
40  *
41  * Implementation of Dijkstras algorithm. Initially all nodes
42  * are initialized to infinite cost. First we put ourselves
43  * on the heap of reachable nodes. Our heap implementation
44  * is based on an AVL tree which gives interesting performance
45  * characteristics for the frequent operations of minimum key
46  * extraction and re-keying. Next all neighbors of a node are
47  * explored and put on the heap if the cost of reaching them is
48  * better than reaching the current candidate node.
49  * The SPF calculation is terminated if there are no more nodes
50  * on the heap.
51  */
52
53 #include "ipcalc.h"
54 #include "defs.h"
55 #include "olsr.h"
56 #include "tc_set.h"
57 #include "neighbor_table.h"
58 #include "two_hop_neighbor_table.h"
59 #include "link_set.h"
60 #include "routing_table.h"
61 #include "mid_set.h"
62 #include "hna_set.h"
63 #include "common/list.h"
64 #include "common/avl.h"
65 #include "lq_route.h"
66 #include "net_olsr.h"
67 #include "lq_plugin.h"
68
69 struct timer_entry *spf_backoff_timer = NULL;
70
71 /*
72  * avl_comp_etx
73  *
74  * compare two etx metrics.
75  * return 0 if there is an exact match and
76  * -1 / +1 depending on being smaller or bigger.
77  * note that this results in the most optimal code
78  * after compiler optimization.
79  */
80 static int
81 avl_comp_etx (const void *etx1, const void *etx2)
82 {       
83   if (*(const olsr_linkcost *)etx1 < *(const olsr_linkcost *)etx2) {
84     return -1;
85   }
86
87   if (*(const olsr_linkcost *)etx1 > *(const olsr_linkcost *)etx2) {
88     return +1;
89   }
90
91   return 0;
92 }
93
94 /*
95  * olsr_spf_add_cand_tree
96  *
97  * Key an existing vertex to a candidate tree.
98  */
99 static void
100 olsr_spf_add_cand_tree (struct avl_tree *tree,
101                         struct tc_entry *tc)
102 {
103 #if !defined(NODEBUG) && defined(DEBUG)
104   struct ipaddr_str buf;
105   struct lqtextbuffer lqbuffer;
106 #endif
107   tc->cand_tree_node.key = &tc->path_cost;
108   tc->cand_tree_node.data = tc;
109
110 #ifdef DEBUG
111   OLSR_PRINTF(2, "SPF: insert candidate %s, cost %s\n",
112               olsr_ip_to_string(&buf, &tc->addr),
113               get_linkcost_text(tc->path_cost, OLSR_FALSE, &lqbuffer));
114 #endif
115
116   avl_insert(tree, &tc->cand_tree_node, AVL_DUP);
117 }
118
119 /*
120  * olsr_spf_del_cand_tree
121  *
122  * Unkey an existing vertex from a candidate tree.
123  */
124 static void
125 olsr_spf_del_cand_tree (struct avl_tree *tree,
126                         struct tc_entry *tc)
127 {
128
129 #ifdef DEBUG
130 #ifndef NODEBUG
131   struct ipaddr_str buf;
132   struct lqtextbuffer lqbuffer;
133 #endif
134   OLSR_PRINTF(2, "SPF: delete candidate %s, cost %s\n",
135               olsr_ip_to_string(&buf, &tc->addr),
136               get_linkcost_text(tc->path_cost, OLSR_FALSE, &lqbuffer));
137 #endif
138
139   avl_delete(tree, &tc->cand_tree_node);
140 }
141
142 /*
143  * olsr_spf_add_path_list
144  *
145  * Insert an SPF result at the end of the path list.
146  */
147 static void
148 olsr_spf_add_path_list (struct list_node *head, int *path_count,
149                         struct tc_entry *tc)
150 {
151 #if !defined(NODEBUG) && defined(DEBUG)
152   struct ipaddr_str pathbuf, nbuf;
153   struct lqtextbuffer lqbuffer;
154 #endif
155   tc->path_list_node.data = tc;
156
157 #ifdef DEBUG
158   OLSR_PRINTF(2, "SPF: append path %s, cost %s, via %s\n",
159               olsr_ip_to_string(&pathbuf, &tc->addr),
160               get_linkcost_text(tc->path_cost, OLSR_FALSE, &lqbuffer),
161               tc->next_hop ? olsr_ip_to_string(
162                 &nbuf, &tc->next_hop->neighbor_iface_addr) : "-");
163 #endif
164
165   list_add_before(head, &tc->path_list_node);
166   *path_count = *path_count + 1;
167 }
168
169 /*
170  * olsr_spf_extract_best
171  *
172  * return the node with the minimum pathcost.
173  */
174 static struct tc_entry *
175 olsr_spf_extract_best (struct avl_tree *tree)
176 {
177   struct avl_node *node = avl_walk_first(tree);
178
179   return (node ? node->data :  NULL);
180 }
181
182
183 /*
184  * olsr_spf_relax
185  *
186  * Explore all edges of a node and add the node
187  * to the candidate tree if the if the aggregate
188  * path cost is better.
189  */
190 static void
191 olsr_spf_relax (struct avl_tree *cand_tree, struct tc_entry *tc)
192 {
193   struct avl_node *edge_node;
194   olsr_linkcost new_cost;
195
196 #ifdef DEBUG
197 #ifndef NODEBUG
198   struct ipaddr_str buf, nbuf;
199   struct lqtextbuffer lqbuffer;
200 #endif
201   OLSR_PRINTF(2, "SPF: exploring node %s, cost %s\n",
202               olsr_ip_to_string(&buf, &tc->addr),
203               get_linkcost_text(tc->path_cost, OLSR_FALSE, &lqbuffer));
204 #endif
205
206   /*
207    * loop through all edges of this vertex.
208    */
209   for (edge_node = avl_walk_first(&tc->edge_tree);
210        edge_node;
211        edge_node = avl_walk_next(edge_node)) {
212
213     struct tc_entry *new_tc;
214     struct tc_edge_entry *tc_edge = edge_node->data;
215
216     /*
217      * We are not interested in dead-end or dying edges.
218      */
219     if (!tc_edge->edge_inv ||
220         ((tc_edge->flags | tc_edge->edge_inv->flags) & OLSR_TC_EDGE_DOWN)) {
221 #ifdef DEBUG
222       OLSR_PRINTF(2, "SPF:   ignoring edge %s\n",
223                   olsr_ip_to_string(&buf, &tc_edge->T_dest_addr));
224       if (tc_edge->flags & OLSR_TC_EDGE_DOWN) {
225         OLSR_PRINTF(2, "SPF:     edge down\n");
226       }
227       if (!tc_edge->edge_inv) {
228         OLSR_PRINTF(2, "SPF:     no inverse edge\n");
229       }  else if (tc_edge->edge_inv->flags & OLSR_TC_EDGE_DOWN){
230         OLSR_PRINTF(2, "SPF:     inverse edge down\n");
231       }
232 #endif
233       continue;
234     }
235
236     /*
237      * total quality of the path through this vertex
238      * to the destination of this edge
239      */
240     new_cost = tc->path_cost + tc_edge->cost;
241
242 #ifdef DEBUG
243       OLSR_PRINTF(2, "SPF:   exploring edge %s, cost %s\n",
244                   olsr_ip_to_string(&buf, &tc_edge->T_dest_addr),
245                   get_linkcost_text(new_cost, OLSR_TRUE, &lqbuffer));
246 #endif
247
248       /* 
249        * if it's better than the current path quality of this edge's
250        * destination node, then we've found a better path to this node.
251        */
252     new_tc = tc_edge->edge_inv->tc;
253
254     if (new_cost < new_tc->path_cost) {
255
256       /* if this node has been on the candidate tree delete it */
257       if (new_tc->path_cost < ROUTE_COST_BROKEN) {
258         olsr_spf_del_cand_tree(cand_tree, new_tc);
259       }
260
261       /* re-insert on candidate tree with the better metric */
262       new_tc->path_cost = new_cost;
263       olsr_spf_add_cand_tree(cand_tree, new_tc);
264
265       /* pull-up the next-hop and bump the hop count */
266       if (tc->next_hop) {
267         new_tc->next_hop = tc->next_hop;
268       }
269       new_tc->hops = tc->hops + 1;
270
271 #ifdef DEBUG
272       OLSR_PRINTF(2, "SPF:   better path to %s, cost %s, via %s, hops %u\n",
273                   olsr_ip_to_string(&buf, &new_tc->addr),
274                   get_linkcost_text(new_cost, OLSR_TRUE, &lqbuffer),
275                   tc->next_hop ? olsr_ip_to_string(
276                     &nbuf, &tc->next_hop->neighbor_iface_addr) : "<none>",
277                   new_tc->hops);
278 #endif
279
280     }
281   }
282 }
283
284 /*
285  * olsr_spf_run_full
286  *
287  * Run the Dijkstra algorithm.
288  * 
289  * A node gets added to the candidate tree when one of its edges has
290  * an overall better root path cost than the node itself.
291  * The node with the shortest metric gets moved from the candidate to
292  * the path list every pass.
293  * The SPF computation is completed when there are no more nodes
294  * on the candidate tree. 
295  */ 
296 static void
297 olsr_spf_run_full (struct avl_tree *cand_tree, struct list_node *path_list,
298                    int *path_count)
299 {
300   struct tc_entry *tc;
301
302   *path_count = 0;
303
304   while ((tc = olsr_spf_extract_best(cand_tree))) {
305
306     olsr_spf_relax(cand_tree, tc);
307
308     /*
309      * move the best path from the candidate tree
310      * to the path list.
311      */
312     olsr_spf_del_cand_tree(cand_tree, tc);
313     olsr_spf_add_path_list(path_list, path_count, tc);
314   }
315 }
316
317 /**
318  * Callback for the SPF backoff timer.
319  */
320 static void
321 olsr_expire_spf_backoff(void *context __attribute__((unused)))
322 {
323   spf_backoff_timer = NULL;
324 }
325
326 void
327 olsr_calculate_routing_table (void *context __attribute__((unused)))
328 {
329 #ifdef SPF_PROFILING
330   struct timeval t1, t2, t3, t4, t5, spf_init, spf_run, route, kernel, total;
331 #endif
332   struct avl_tree cand_tree;
333   struct avl_node *rtp_tree_node;
334   struct list_node path_list; /* head of the path_list */
335   struct tc_entry *tc;
336   struct rt_path *rtp;
337   struct tc_edge_entry *tc_edge;
338   struct neighbor_entry *neigh;
339   struct link_entry *link;
340   int path_count = 0;
341
342   /* We are done if our backoff timer is running */
343   if (!spf_backoff_timer) {
344     spf_backoff_timer = 
345       olsr_start_timer(1000, 5, OLSR_TIMER_ONESHOT, &olsr_expire_spf_backoff,
346                        NULL, 0);
347   } else {
348     return;
349   }
350
351 #ifdef SPF_PROFILING
352   gettimeofday(&t1, NULL);
353 #endif
354
355   /*
356    * Prepare the candidate tree and result list.
357    */
358   avl_init(&cand_tree, avl_comp_etx);
359   list_head_init(&path_list);
360   olsr_bump_routingtree_version();
361
362   /*
363    * Initialize vertices in the lsdb.
364    */
365   OLSR_FOR_ALL_TC_ENTRIES(tc) {
366     tc->next_hop = NULL;
367     tc->path_cost = ROUTE_COST_BROKEN;
368     tc->hops = 0;
369   } OLSR_FOR_ALL_TC_ENTRIES_END(tc);
370
371   /*
372    * zero ourselves and add us to the candidate tree.
373    */
374   olsr_change_myself_tc();
375   tc_myself->path_cost = ZERO_ROUTE_COST;
376   olsr_spf_add_cand_tree(&cand_tree, tc_myself);
377
378   /*
379    * add edges to and from our neighbours.
380    */
381   OLSR_FOR_ALL_NBR_ENTRIES(neigh) {
382
383     if (neigh->status == SYM) {
384
385       tc_edge = olsr_lookup_tc_edge(tc_myself, &neigh->neighbor_main_addr);
386       link = get_best_link_to_neighbor(&neigh->neighbor_main_addr);
387       if (!link) {
388
389         /*
390          * If there is no best link to this neighbor
391          * and we had an edge before then flush the edge.
392          */
393         if (tc_edge) {
394           olsr_delete_tc_edge_entry(tc_edge);
395         }
396         continue;
397       }
398
399       /* find the interface for the link */
400       if (link->if_name) {
401         link->inter = if_ifwithname(link->if_name);
402       } else {
403         link->inter = if_ifwithaddr(&link->local_iface_addr);
404       }
405
406       /*
407        * Set the next-hops of our neighbors. 
408        */
409       if (!tc_edge) {
410         tc_edge = olsr_add_tc_edge_entry(tc_myself, &neigh->neighbor_main_addr,
411                                          0, link->vtime);
412       } else {
413         /*
414          * Update LQ and timers, such that the edge does not get deleted.
415          */
416         olsr_copylq_link_entry_2_tc_edge_entry(tc_edge, link);
417         olsr_set_tc_edge_timer(tc_edge, link->vtime*1000);
418         olsr_calc_tc_edge_entry_etx(tc_edge);
419       }
420       if (tc_edge->edge_inv) {
421         tc_edge->edge_inv->tc->next_hop = link;
422       }
423     }
424   } OLSR_FOR_ALL_NBR_ENTRIES_END(neigh);
425
426 #ifdef SPF_PROFILING
427   gettimeofday(&t2, NULL);
428 #endif
429
430   /*
431    * Run the SPF calculation.
432    */
433   olsr_spf_run_full(&cand_tree, &path_list, &path_count);
434
435   OLSR_PRINTF(2, "\n--- %s ------------------------------------------------- DIJKSTRA\n\n",
436               olsr_wallclock_string());
437
438 #ifdef SPF_PROFILING
439   gettimeofday(&t3, NULL);
440 #endif
441
442   /*
443    * In the path list we have all the reachable nodes in our topology.
444    */
445   for (; !list_is_empty(&path_list); list_remove(path_list.next)) {
446
447     tc = path_list.next->data;
448     link = tc->next_hop;
449
450     if (!link) {
451 #ifdef DEBUG
452       /*
453        * Supress the error msg when our own tc_entry
454        * does not contain a next-hop.
455        */
456       if (tc != tc_myself) {
457 #ifndef NODEBUG
458         struct ipaddr_str buf;
459 #endif
460         OLSR_PRINTF(2, "SPF: %s no next-hop\n", olsr_ip_to_string(&buf, &tc->addr));
461       }
462 #endif
463       continue;
464     }
465
466     /*
467      * Now walk all prefixes advertised by that node.
468      * Since the node is reachable, insert the prefix into the global RIB.
469      * If the prefix is already in the RIB, refresh the entry such
470      * that olsr_delete_outdated_routes() does not purge it off.
471      */
472     for (rtp_tree_node = avl_walk_first(&tc->prefix_tree);
473          rtp_tree_node;
474          rtp_tree_node = avl_walk_next(rtp_tree_node)) {
475
476       rtp = rtp_tree_node->data;
477
478       if (rtp->rtp_rt) {
479
480         /*
481          * If there is a route entry, the prefix is already in the global RIB.
482          */
483         olsr_update_rt_path(rtp, tc, link);
484
485       } else {
486
487         /*
488          * The prefix is reachable and not yet in the global RIB.
489          * Build a rt_entry for it.
490          */
491         olsr_insert_rt_path(rtp, tc, link);
492       }
493     }
494   }
495
496   /* Update the RIB based on the new SPF results */
497
498   olsr_update_rib_routes();
499
500 #ifdef SPF_PROFILING
501   gettimeofday(&t4, NULL);
502 #endif
503
504   /* move the route changes into the kernel */
505
506   olsr_update_kernel_routes();
507
508 #ifdef SPF_PROFILING
509   gettimeofday(&t5, NULL);
510 #endif
511
512 #ifdef SPF_PROFILING
513   timersub(&t2, &t1, &spf_init);
514   timersub(&t3, &t2, &spf_run);
515   timersub(&t4, &t3, &route);
516   timersub(&t5, &t4, &kernel);
517   timersub(&t5, &t1, &total);
518   OLSR_PRINTF(1, "\n--- SPF-stats for %d nodes, %d routes (total/init/run/route/kern): "
519               "%d, %d, %d, %d, %d\n",
520               path_count, routingtree.count,
521               (int)total.tv_usec, (int)spf_init.tv_usec, (int)spf_run.tv_usec,
522               (int)route.tv_usec, (int)kernel.tv_usec);
523 #endif
524 }
525
526 /*
527  * Local Variables:
528  * c-basic-offset: 2
529  * End:
530  */