Documentation/networking/operstates.txt

   1
   2 1. Introduction
   3
   4 Linux distinguishes between administrative and operational state of an
   5 interface. Admininstrative state is the result of "ip link set dev
   6 <dev> up or down" and reflects whether the administrator wants to use
   7 the device for traffic.
   8
   9 However, an interface is not usable just because the admin enabled it
  10 - ethernet requires to be plugged into the switch and, depending on
  11 a site's networking policy and configuration, an 802.1X authentication
  12 to be performed before user data can be transferred. Operational state
  13 shows the ability of an interface to transmit this user data.
  14
  15 Thanks to 802.1X, userspace must be granted the possibility to
  16 influence operational state. To accommodate this, operational state is
  17 split into two parts: Two flags that can be set by the driver only, and
  18 a RFC2863 compatible state that is derived from these flags, a policy,
  19 and changeable from userspace under certain rules.
  20
  21
  22 2. Querying from userspace
  23
  24 Both admin and operational state can be queried via the netlink
  25 operation RTM_GETLINK. It is also possible to subscribe to RTMGRP_LINK
  26 to be notified of updates. This is important for setting from userspace.
  27
  28 These values contain interface state:
  29
  30 ifinfomsg::if_flags & IFF_UP:
  31  Interface is admin up
  32 ifinfomsg::if_flags & IFF_RUNNING:
  33  Interface is in RFC2863 operational state UP or UNKNOWN. This is for
  34  backward compatibility, routing daemons, dhcp clients can use this
  35  flag to determine whether they should use the interface.
  36 ifinfomsg::if_flags & IFF_LOWER_UP:
  37  Driver has signaled netif_carrier_on()
  38 ifinfomsg::if_flags & IFF_DORMANT:
  39  Driver has signaled netif_dormant_on()
  40
  41 These interface flags can also be queried without netlink using the
  42 SIOCGIFFLAGS ioctl.
  43
  44 TLV IFLA_OPERSTATE
  45
  46 contains RFC2863 state of the interface in numeric representation:
  47
  48 IF_OPER_UNKNOWN (0):
  49  Interface is in unknown state, neither driver nor userspace has set
  50  operational state. Interface must be considered for user data as
  51  setting operational state has not been implemented in every driver.
  52 IF_OPER_NOTPRESENT (1):
  53  Unused in current kernel (notpresent interfaces normally disappear),
  54  just a numerical placeholder.
  55 IF_OPER_DOWN (2):
  56  Interface is unable to transfer data on L1, f.e. ethernet is not
  57  plugged or interface is ADMIN down.
  58 IF_OPER_LOWERLAYERDOWN (3):
  59  Interfaces stacked on an interface that is IF_OPER_DOWN show this
  60  state (f.e. VLAN).
  61 IF_OPER_TESTING (4):
  62  Unused in current kernel.
  63 IF_OPER_DORMANT (5):
  64  Interface is L1 up, but waiting for an external event, f.e. for a
  65  protocol to establish. (802.1X)
  66 IF_OPER_UP (6):
  67  Interface is operational up and can be used.
  68
  69 This TLV can also be queried via sysfs.
  70
  71 TLV IFLA_LINKMODE
  72
  73 contains link policy. This is needed for userspace interaction
  74 described below.
  75
  76 This TLV can also be queried via sysfs.
  77
  78
  79 3. Kernel driver API
  80
  81 Kernel drivers have access to two flags that map to IFF_LOWER_UP and
  82 IFF_DORMANT. These flags can be set from everywhere, even from
  83 interrupts. It is guaranteed that only the driver has write access,
  84 however, if different layers of the driver manipulate the same flag,
  85 the driver has to provide the synchronisation needed.
  86
  87 __LINK_STATE_NOCARRIER, maps to !IFF_LOWER_UP:
  88
  89 The driver uses netif_carrier_on() to clear and netif_carrier_off() to
  90 set this flag. On netif_carrier_off(), the scheduler stops sending
  91 packets. The name 'carrier' and the inversion are historical, think of
  92 it as lower layer.
  93
  94 netif_carrier_ok() can be used to query that bit.
  95
  96 __LINK_STATE_DORMANT, maps to IFF_DORMANT:
  97
  98 Set by the driver to express that the device cannot yet be used
  99 because some driver controlled protocol establishment has to
 100 complete. Corresponding functions are netif_dormant_on() to set the
 101 flag, netif_dormant_off() to clear it and netif_dormant() to query.
 102
 103 On device allocation, networking core sets the flags equivalent to
 104 netif_carrier_ok() and !netif_dormant().
 105
 106
 107 Whenever the driver CHANGES one of these flags, a workqueue event is
 108 scheduled to translate the flag combination to IFLA_OPERSTATE as
 109 follows:
 110
 111 !netif_carrier_ok():
 112  IF_OPER_LOWERLAYERDOWN if the interface is stacked, IF_OPER_DOWN
 113  otherwise. Kernel can recognise stacked interfaces because their
 114  ifindex != iflink.
 115
 116 netif_carrier_ok() && netif_dormant():
 117  IF_OPER_DORMANT
 118
 119 netif_carrier_ok() && !netif_dormant():
 120  IF_OPER_UP if userspace interaction is disabled. Otherwise
 121  IF_OPER_DORMANT with the possibility for userspace to initiate the
 122  IF_OPER_UP transition afterwards.
 123
 124
 125 4. Setting from userspace
 126
 127 Applications have to use the netlink interface to influence the
 128 RFC2863 operational state of an interface. Setting IFLA_LINKMODE to 1
 129 via RTM_SETLINK instructs the kernel that an interface should go to
 130 IF_OPER_DORMANT instead of IF_OPER_UP when the combination
 131 netif_carrier_ok() && !netif_dormant() is set by the
 132 driver. Afterwards, the userspace application can set IFLA_OPERSTATE
 133 to IF_OPER_DORMANT or IF_OPER_UP as long as the driver does not set
 134 netif_carrier_off() or netif_dormant_on(). Changes made by userspace
 135 are multicasted on the netlink group RTMGRP_LINK.
 136
 137 So basically a 802.1X supplicant interacts with the kernel like this:
 138
 139 -subscribe to RTMGRP_LINK
 140 -set IFLA_LINKMODE to 1 via RTM_SETLINK
 141 -query RTM_GETLINK once to get initial state
 142 -if initial flags are not (IFF_LOWER_UP && !IFF_DORMANT), wait until
 143  netlink multicast signals this state
 144 -do 802.1X, eventually abort if flags go down again
 145 -send RTM_SETLINK to set operstate to IF_OPER_UP if authentication
 146  succeeds, IF_OPER_DORMANT otherwise
 147 -see how operstate and IFF_RUNNING is echoed via netlink multicast
 148 -set interface back to IF_OPER_DORMANT if 802.1X reauthentication
 149  fails
 150 -restart if kernel changes IFF_LOWER_UP or IFF_DORMANT flag
 151
 152 if supplicant goes down, bring back IFLA_LINKMODE to 0 and
 153 IFLA_OPERSTATE to a sane value.
 154
 155 A routing daemon or dhcp client just needs to care for IFF_RUNNING or
 156 waiting for operstate to go IF_OPER_UP/IF_OPER_UNKNOWN before
 157 considering the interface / querying a DHCP address.
 158
 159
 160 For technical questions and/or comments please e-mail to Stefan Rompf
 161 (stefan at loplof.de).