50bbbbf3f9f7dd7a867d39748437405b45ca7b67
[cascardo/ovs.git] / lib / classifier.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2009, 2010, 2011, 2012, 2013, 2014, 2015 Nicira, Inc.
3  *
4  * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
5  * you may not use this file except in compliance with the License.
6  * You may obtain a copy of the License at:
7  *
8  *     http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
9  *
10  * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
11  * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
12  * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
13  * See the License for the specific language governing permissions and
14  * limitations under the License.
15  */
16
17 #include <config.h>
18 #include "classifier.h"
19 #include "classifier-private.h"
20 #include <errno.h>
21 #include <netinet/in.h>
22 #include "byte-order.h"
23 #include "dynamic-string.h"
24 #include "odp-util.h"
25 #include "ofp-util.h"
26 #include "packets.h"
27 #include "util.h"
28 #include "openvswitch/vlog.h"
29
30 VLOG_DEFINE_THIS_MODULE(classifier);
31
32 struct trie_ctx;
33
34 /* A collection of "struct cls_conjunction"s currently embedded into a
35  * cls_match. */
36 struct cls_conjunction_set {
37     /* Link back to the cls_match.
38      *
39      * cls_conjunction_set is mostly used during classifier lookup, and, in
40      * turn, during classifier lookup the most used member of
41      * cls_conjunction_set is the rule's priority, so we cache it here for fast
42      * access. */
43     struct cls_match *match;
44     int priority;               /* Cached copy of match->priority. */
45
46     /* Conjunction information.
47      *
48      * 'min_n_clauses' allows some optimization during classifier lookup. */
49     unsigned int n;             /* Number of elements in 'conj'. */
50     unsigned int min_n_clauses; /* Smallest 'n' among elements of 'conj'. */
51     struct cls_conjunction conj[];
52 };
53
54 /* Ports trie depends on both ports sharing the same ovs_be32. */
55 #define TP_PORTS_OFS32 (offsetof(struct flow, tp_src) / 4)
56 BUILD_ASSERT_DECL(TP_PORTS_OFS32 == offsetof(struct flow, tp_dst) / 4);
57 BUILD_ASSERT_DECL(TP_PORTS_OFS32 % 2 == 0);
58 #define TP_PORTS_OFS64 (TP_PORTS_OFS32 / 2)
59
60 static size_t
61 cls_conjunction_set_size(size_t n)
62 {
63     return (sizeof(struct cls_conjunction_set)
64             + n * sizeof(struct cls_conjunction));
65 }
66
67 static struct cls_conjunction_set *
68 cls_conjunction_set_alloc(struct cls_match *match,
69                           const struct cls_conjunction conj[], size_t n)
70 {
71     if (n) {
72         size_t min_n_clauses = conj[0].n_clauses;
73         for (size_t i = 1; i < n; i++) {
74             min_n_clauses = MIN(min_n_clauses, conj[i].n_clauses);
75         }
76
77         struct cls_conjunction_set *set = xmalloc(cls_conjunction_set_size(n));
78         set->match = match;
79         set->priority = match->priority;
80         set->n = n;
81         set->min_n_clauses = min_n_clauses;
82         memcpy(set->conj, conj, n * sizeof *conj);
83         return set;
84     } else {
85         return NULL;
86     }
87 }
88
89 static struct cls_match *
90 cls_match_alloc(const struct cls_rule *rule,
91                 const struct cls_conjunction conj[], size_t n)
92 {
93     int count = count_1bits(rule->match.flow.map);
94
95     struct cls_match *cls_match
96         = xmalloc(sizeof *cls_match - sizeof cls_match->flow.inline_values
97                   + MINIFLOW_VALUES_SIZE(count));
98
99     ovsrcu_init(&cls_match->next, NULL);
100     *CONST_CAST(const struct cls_rule **, &cls_match->cls_rule) = rule;
101     *CONST_CAST(int *, &cls_match->priority) = rule->priority;
102     atomic_init(&cls_match->visibility, 0);   /* Initially invisible. */
103     miniflow_clone_inline(CONST_CAST(struct miniflow *, &cls_match->flow),
104                           &rule->match.flow, count);
105     ovsrcu_set_hidden(&cls_match->conj_set,
106                       cls_conjunction_set_alloc(cls_match, conj, n));
107
108     return cls_match;
109 }
110
111 static struct cls_subtable *find_subtable(const struct classifier *cls,
112                                           const struct minimask *);
113 static struct cls_subtable *insert_subtable(struct classifier *cls,
114                                             const struct minimask *);
115 static void destroy_subtable(struct classifier *cls, struct cls_subtable *);
116
117 static const struct cls_match *find_match_wc(const struct cls_subtable *,
118                                              long long version,
119                                              const struct flow *,
120                                              struct trie_ctx *,
121                                              unsigned int n_tries,
122                                              struct flow_wildcards *);
123 static struct cls_match *find_equal(const struct cls_subtable *,
124                                     const struct miniflow *, uint32_t hash);
125
126 /* Return the next visible (lower-priority) rule in the list.  Multiple
127  * identical rules with the same priority may exist transitionally, but when
128  * versioning is used at most one of them is ever visible for lookups on any
129  * given 'version'. */
130 static inline const struct cls_match *
131 next_visible_rule_in_list(const struct cls_match *rule, long long version)
132 {
133     do {
134         rule = cls_match_next(rule);
135         if (!rule) {
136             /* We have reached the head of the list, stop. */
137             break;
138         }
139     } while (!cls_match_visible_in_version(rule, version));
140
141     return rule;
142 }
143
144 static unsigned int minimask_get_prefix_len(const struct minimask *,
145                                             const struct mf_field *);
146 static void trie_init(struct classifier *cls, int trie_idx,
147                       const struct mf_field *);
148 static unsigned int trie_lookup(const struct cls_trie *, const struct flow *,
149                                 union mf_value *plens);
150 static unsigned int trie_lookup_value(const rcu_trie_ptr *,
151                                       const ovs_be32 value[], ovs_be32 plens[],
152                                       unsigned int value_bits);
153 static void trie_destroy(rcu_trie_ptr *);
154 static void trie_insert(struct cls_trie *, const struct cls_rule *, int mlen);
155 static void trie_insert_prefix(rcu_trie_ptr *, const ovs_be32 *prefix,
156                                int mlen);
157 static void trie_remove(struct cls_trie *, const struct cls_rule *, int mlen);
158 static void trie_remove_prefix(rcu_trie_ptr *, const ovs_be32 *prefix,
159                                int mlen);
160 static void mask_set_prefix_bits(struct flow_wildcards *, uint8_t be32ofs,
161                                  unsigned int n_bits);
162 static bool mask_prefix_bits_set(const struct flow_wildcards *,
163                                  uint8_t be32ofs, unsigned int n_bits);
164 \f
165 /* cls_rule. */
166
167 static inline void
168 cls_rule_init__(struct cls_rule *rule, unsigned int priority,
169                 long long version)
170 {
171     ovs_assert(version > 0);
172
173     rculist_init(&rule->node);
174     *CONST_CAST(int *, &rule->priority) = priority;
175     *CONST_CAST(long long *, &rule->version) = version;
176     rule->cls_match = NULL;
177 }
178
179 /* Initializes 'rule' to match packets specified by 'match' at the given
180  * 'priority'.  'match' must satisfy the invariant described in the comment at
181  * the definition of struct match.
182  *
183  * The caller must eventually destroy 'rule' with cls_rule_destroy().
184  *
185  * Clients should not use priority INT_MIN.  (OpenFlow uses priorities between
186  * 0 and UINT16_MAX, inclusive.) */
187 void
188 cls_rule_init(struct cls_rule *rule, const struct match *match, int priority,
189               long long version)
190 {
191     cls_rule_init__(rule, priority, version);
192     minimatch_init(CONST_CAST(struct minimatch *, &rule->match), match);
193 }
194
195 /* Same as cls_rule_init() for initialization from a "struct minimatch". */
196 void
197 cls_rule_init_from_minimatch(struct cls_rule *rule,
198                              const struct minimatch *match, int priority,
199                              long long version)
200 {
201     cls_rule_init__(rule, priority, version);
202     minimatch_clone(CONST_CAST(struct minimatch *, &rule->match), match);
203 }
204
205 /* Initializes 'dst' as a copy of 'src'.
206  *
207  * The caller must eventually destroy 'dst' with cls_rule_destroy(). */
208 void
209 cls_rule_clone(struct cls_rule *dst, const struct cls_rule *src)
210 {
211     cls_rule_init__(dst, src->priority, src->version);
212     minimatch_clone(CONST_CAST(struct minimatch *, &dst->match), &src->match);
213 }
214
215 /* Initializes 'dst' with the data in 'src', destroying 'src'.
216  *
217  * 'src' must be a cls_rule NOT in a classifier.
218  *
219  * The caller must eventually destroy 'dst' with cls_rule_destroy(). */
220 void
221 cls_rule_move(struct cls_rule *dst, struct cls_rule *src)
222 {
223     cls_rule_init__(dst, src->priority, src->version);
224     minimatch_move(CONST_CAST(struct minimatch *, &dst->match),
225                    CONST_CAST(struct minimatch *, &src->match));
226 }
227
228 /* Frees memory referenced by 'rule'.  Doesn't free 'rule' itself (it's
229  * normally embedded into a larger structure).
230  *
231  * ('rule' must not currently be in a classifier.) */
232 void
233 cls_rule_destroy(struct cls_rule *rule)
234 {
235     ovs_assert(!rule->cls_match);   /* Must not be in a classifier. */
236
237     /* Check that the rule has been properly removed from the classifier and
238      * that the destruction only happens after the RCU grace period, or that
239      * the rule was never inserted to the classifier in the first place. */
240     ovs_assert(rculist_next_protected(&rule->node) == RCULIST_POISON
241                || rculist_is_empty(&rule->node));
242
243     minimatch_destroy(CONST_CAST(struct minimatch *, &rule->match));
244 }
245
246 void
247 cls_rule_set_conjunctions(struct cls_rule *cr,
248                           const struct cls_conjunction *conj, size_t n)
249 {
250     struct cls_match *match = cr->cls_match;
251     struct cls_conjunction_set *old
252         = ovsrcu_get_protected(struct cls_conjunction_set *, &match->conj_set);
253     struct cls_conjunction *old_conj = old ? old->conj : NULL;
254     unsigned int old_n = old ? old->n : 0;
255
256     if (old_n != n || (n && memcmp(old_conj, conj, n * sizeof *conj))) {
257         if (old) {
258             ovsrcu_postpone(free, old);
259         }
260         ovsrcu_set(&match->conj_set,
261                    cls_conjunction_set_alloc(match, conj, n));
262     }
263 }
264
265
266 /* Returns true if 'a' and 'b' match the same packets at the same priority,
267  * false if they differ in some way. */
268 bool
269 cls_rule_equal(const struct cls_rule *a, const struct cls_rule *b)
270 {
271     return a->priority == b->priority && minimatch_equal(&a->match, &b->match);
272 }
273
274 /* Returns a hash value for 'rule', folding in 'basis'. */
275 uint32_t
276 cls_rule_hash(const struct cls_rule *rule, uint32_t basis)
277 {
278     return minimatch_hash(&rule->match, hash_int(rule->priority, basis));
279 }
280
281 /* Appends a string describing 'rule' to 's'. */
282 void
283 cls_rule_format(const struct cls_rule *rule, struct ds *s)
284 {
285     minimatch_format(&rule->match, s, rule->priority);
286 }
287
288 /* Returns true if 'rule' matches every packet, false otherwise. */
289 bool
290 cls_rule_is_catchall(const struct cls_rule *rule)
291 {
292     return minimask_is_catchall(&rule->match.mask);
293 }
294
295 /* Makes rule invisible after 'version'.  Once that version is made invisible
296  * (by changing the version parameter used in lookups), the rule should be
297  * actually removed via ovsrcu_postpone().
298  *
299  * 'rule_' must be in a classifier. */
300 void
301 cls_rule_make_invisible_in_version(const struct cls_rule *rule_,
302                                    long long version, long long lookup_version)
303 {
304     struct cls_match *rule = rule_->cls_match;
305
306     /* XXX: Adjust when versioning is actually used. */
307     ovs_assert(version >= rule_->version && version >= lookup_version);
308
309     /* Normally, we call this when deleting a rule that is already visible to
310      * lookups.  However, sometimes a bundle transaction will add a rule and
311      * then delete it before the rule has ever become visible.  If we set such
312      * a rule to become invisible in a future 'version', it would become
313      * visible to all prior versions.  So, in this case we must set the rule
314      * visibility to 0 (== never visible). */
315     if (cls_match_visible_in_version(rule, lookup_version)) {
316         /* Make invisible starting at 'version'. */
317         atomic_store_relaxed(&rule->visibility, -version);
318     } else {
319         /* Rule has not yet been visible to lookups, make invisible in all
320          * version. */
321         atomic_store_relaxed(&rule->visibility, 0);
322     }
323 }
324
325 /* This undoes the change made by cls_rule_make_invisible_after_version().
326  *
327  * 'rule' must be in a classifier. */
328 void
329 cls_rule_restore_visibility(const struct cls_rule *rule)
330 {
331     atomic_store_relaxed(&rule->cls_match->visibility, rule->version);
332 }
333
334 /* Return true if 'rule' is visible in 'version'.
335  *
336  * 'rule' must be in a classifier. */
337 bool
338 cls_rule_visible_in_version(const struct cls_rule *rule, long long version)
339 {
340     return cls_match_visible_in_version(rule->cls_match, version);
341 }
342 \f
343 /* Initializes 'cls' as a classifier that initially contains no classification
344  * rules. */
345 void
346 classifier_init(struct classifier *cls, const uint8_t *flow_segments)
347 {
348     cls->n_rules = 0;
349     cmap_init(&cls->subtables_map);
350     pvector_init(&cls->subtables);
351     cmap_init(&cls->partitions);
352     cls->n_flow_segments = 0;
353     if (flow_segments) {
354         while (cls->n_flow_segments < CLS_MAX_INDICES
355                && *flow_segments < FLOW_U64S) {
356             cls->flow_segments[cls->n_flow_segments++] = *flow_segments++;
357         }
358     }
359     cls->n_tries = 0;
360     for (int i = 0; i < CLS_MAX_TRIES; i++) {
361         trie_init(cls, i, NULL);
362     }
363     cls->publish = true;
364 }
365
366 /* Destroys 'cls'.  Rules within 'cls', if any, are not freed; this is the
367  * caller's responsibility.
368  * May only be called after all the readers have been terminated. */
369 void
370 classifier_destroy(struct classifier *cls)
371 {
372     if (cls) {
373         struct cls_partition *partition;
374         struct cls_subtable *subtable;
375         int i;
376
377         for (i = 0; i < cls->n_tries; i++) {
378             trie_destroy(&cls->tries[i].root);
379         }
380
381         CMAP_FOR_EACH (subtable, cmap_node, &cls->subtables_map) {
382             destroy_subtable(cls, subtable);
383         }
384         cmap_destroy(&cls->subtables_map);
385
386         CMAP_FOR_EACH (partition, cmap_node, &cls->partitions) {
387             ovsrcu_postpone(free, partition);
388         }
389         cmap_destroy(&cls->partitions);
390
391         pvector_destroy(&cls->subtables);
392     }
393 }
394
395 /* Set the fields for which prefix lookup should be performed. */
396 bool
397 classifier_set_prefix_fields(struct classifier *cls,
398                              const enum mf_field_id *trie_fields,
399                              unsigned int n_fields)
400 {
401     const struct mf_field * new_fields[CLS_MAX_TRIES];
402     struct mf_bitmap fields = MF_BITMAP_INITIALIZER;
403     int i, n_tries = 0;
404     bool changed = false;
405
406     for (i = 0; i < n_fields && n_tries < CLS_MAX_TRIES; i++) {
407         const struct mf_field *field = mf_from_id(trie_fields[i]);
408         if (field->flow_be32ofs < 0 || field->n_bits % 32) {
409             /* Incompatible field.  This is the only place where we
410              * enforce these requirements, but the rest of the trie code
411              * depends on the flow_be32ofs to be non-negative and the
412              * field length to be a multiple of 32 bits. */
413             continue;
414         }
415
416         if (bitmap_is_set(fields.bm, trie_fields[i])) {
417             /* Duplicate field, there is no need to build more than
418              * one index for any one field. */
419             continue;
420         }
421         bitmap_set1(fields.bm, trie_fields[i]);
422
423         new_fields[n_tries] = NULL;
424         if (n_tries >= cls->n_tries || field != cls->tries[n_tries].field) {
425             new_fields[n_tries] = field;
426             changed = true;
427         }
428         n_tries++;
429     }
430
431     if (changed || n_tries < cls->n_tries) {
432         struct cls_subtable *subtable;
433
434         /* Trie configuration needs to change.  Disable trie lookups
435          * for the tries that are changing and wait all the current readers
436          * with the old configuration to be done. */
437         changed = false;
438         CMAP_FOR_EACH (subtable, cmap_node, &cls->subtables_map) {
439             for (i = 0; i < cls->n_tries; i++) {
440                 if ((i < n_tries && new_fields[i]) || i >= n_tries) {
441                     if (subtable->trie_plen[i]) {
442                         subtable->trie_plen[i] = 0;
443                         changed = true;
444                     }
445                 }
446             }
447         }
448         /* Synchronize if any readers were using tries.  The readers may
449          * temporarily function without the trie lookup based optimizations. */
450         if (changed) {
451             /* ovsrcu_synchronize() functions as a memory barrier, so it does
452              * not matter that subtable->trie_plen is not atomic. */
453             ovsrcu_synchronize();
454         }
455
456         /* Now set up the tries. */
457         for (i = 0; i < n_tries; i++) {
458             if (new_fields[i]) {
459                 trie_init(cls, i, new_fields[i]);
460             }
461         }
462         /* Destroy the rest, if any. */
463         for (; i < cls->n_tries; i++) {
464             trie_init(cls, i, NULL);
465         }
466
467         cls->n_tries = n_tries;
468         return true;
469     }
470
471     return false; /* No change. */
472 }
473
474 static void
475 trie_init(struct classifier *cls, int trie_idx, const struct mf_field *field)
476 {
477     struct cls_trie *trie = &cls->tries[trie_idx];
478     struct cls_subtable *subtable;
479
480     if (trie_idx < cls->n_tries) {
481         trie_destroy(&trie->root);
482     } else {
483         ovsrcu_set_hidden(&trie->root, NULL);
484     }
485     trie->field = field;
486
487     /* Add existing rules to the new trie. */
488     CMAP_FOR_EACH (subtable, cmap_node, &cls->subtables_map) {
489         unsigned int plen;
490
491         plen = field ? minimask_get_prefix_len(&subtable->mask, field) : 0;
492         if (plen) {
493             struct cls_match *head;
494
495             CMAP_FOR_EACH (head, cmap_node, &subtable->rules) {
496                 trie_insert(trie, head->cls_rule, plen);
497             }
498         }
499         /* Initialize subtable's prefix length on this field.  This will
500          * allow readers to use the trie. */
501         atomic_thread_fence(memory_order_release);
502         subtable->trie_plen[trie_idx] = plen;
503     }
504 }
505
506 /* Returns true if 'cls' contains no classification rules, false otherwise.
507  * Checking the cmap requires no locking. */
508 bool
509 classifier_is_empty(const struct classifier *cls)
510 {
511     return cmap_is_empty(&cls->subtables_map);
512 }
513
514 /* Returns the number of rules in 'cls'. */
515 int
516 classifier_count(const struct classifier *cls)
517 {
518     /* n_rules is an int, so in the presence of concurrent writers this will
519      * return either the old or a new value. */
520     return cls->n_rules;
521 }
522
523 static uint32_t
524 hash_metadata(ovs_be64 metadata)
525 {
526     return hash_uint64((OVS_FORCE uint64_t) metadata);
527 }
528
529 static struct cls_partition *
530 find_partition(const struct classifier *cls, ovs_be64 metadata, uint32_t hash)
531 {
532     struct cls_partition *partition;
533
534     CMAP_FOR_EACH_WITH_HASH (partition, cmap_node, hash, &cls->partitions) {
535         if (partition->metadata == metadata) {
536             return partition;
537         }
538     }
539
540     return NULL;
541 }
542
543 static struct cls_partition *
544 create_partition(struct classifier *cls, struct cls_subtable *subtable,
545                  ovs_be64 metadata)
546 {
547     uint32_t hash = hash_metadata(metadata);
548     struct cls_partition *partition = find_partition(cls, metadata, hash);
549     if (!partition) {
550         partition = xmalloc(sizeof *partition);
551         partition->metadata = metadata;
552         partition->tags = 0;
553         tag_tracker_init(&partition->tracker);
554         cmap_insert(&cls->partitions, &partition->cmap_node, hash);
555     }
556     tag_tracker_add(&partition->tracker, &partition->tags, subtable->tag);
557     return partition;
558 }
559
560 static inline ovs_be32 minimatch_get_ports(const struct minimatch *match)
561 {
562     /* Could optimize to use the same map if needed for fast path. */
563     return MINIFLOW_GET_BE32(&match->flow, tp_src)
564         & MINIFLOW_GET_BE32(&match->mask.masks, tp_src);
565 }
566
567 static void
568 subtable_replace_head_rule(struct classifier *cls OVS_UNUSED,
569                            struct cls_subtable *subtable,
570                            struct cls_match *head, struct cls_match *new,
571                            uint32_t hash, uint32_t ihash[CLS_MAX_INDICES])
572 {
573     /* Rule's data is already in the tries. */
574
575     new->partition = head->partition; /* Steal partition, if any. */
576     head->partition = NULL;
577
578     for (int i = 0; i < subtable->n_indices; i++) {
579         cmap_replace(&subtable->indices[i], &head->index_nodes[i],
580                      &new->index_nodes[i], ihash[i]);
581     }
582     cmap_replace(&subtable->rules, &head->cmap_node, &new->cmap_node, hash);
583 }
584
585 /* Inserts 'rule' into 'cls'.  Until 'rule' is removed from 'cls', the caller
586  * must not modify or free it.
587  *
588  * If 'cls' already contains an identical rule (including wildcards, values of
589  * fixed fields, and priority), replaces the old rule by 'rule' and returns the
590  * rule that was replaced.  The caller takes ownership of the returned rule and
591  * is thus responsible for destroying it with cls_rule_destroy(), after RCU
592  * grace period has passed (see ovsrcu_postpone()).
593  *
594  * Returns NULL if 'cls' does not contain a rule with an identical key, after
595  * inserting the new rule.  In this case, no rules are displaced by the new
596  * rule, even rules that cannot have any effect because the new rule matches a
597  * superset of their flows and has higher priority.
598  */
599 const struct cls_rule *
600 classifier_replace(struct classifier *cls, const struct cls_rule *rule,
601                    const struct cls_conjunction *conjs, size_t n_conjs)
602 {
603     struct cls_match *new;
604     struct cls_subtable *subtable;
605     uint32_t ihash[CLS_MAX_INDICES];
606     uint8_t prev_be64ofs = 0;
607     struct cls_match *head;
608     size_t n_rules = 0;
609     uint32_t basis;
610     uint32_t hash;
611     int i;
612
613     ovs_assert(rule->version > 0);
614
615     /* 'new' is initially invisible to lookups. */
616     new = cls_match_alloc(rule, conjs, n_conjs);
617
618     CONST_CAST(struct cls_rule *, rule)->cls_match = new;
619
620     subtable = find_subtable(cls, &rule->match.mask);
621     if (!subtable) {
622         subtable = insert_subtable(cls, &rule->match.mask);
623     }
624
625     /* Compute hashes in segments. */
626     basis = 0;
627     for (i = 0; i < subtable->n_indices; i++) {
628         ihash[i] = minimatch_hash_range(&rule->match, prev_be64ofs,
629                                         subtable->index_ofs[i], &basis);
630         prev_be64ofs = subtable->index_ofs[i];
631     }
632     hash = minimatch_hash_range(&rule->match, prev_be64ofs, FLOW_U64S, &basis);
633
634     head = find_equal(subtable, &rule->match.flow, hash);
635     if (!head) {
636         /* Add rule to tries.
637          *
638          * Concurrent readers might miss seeing the rule until this update,
639          * which might require being fixed up by revalidation later. */
640         for (i = 0; i < cls->n_tries; i++) {
641             if (subtable->trie_plen[i]) {
642                 trie_insert(&cls->tries[i], rule, subtable->trie_plen[i]);
643             }
644         }
645
646         /* Add rule to ports trie. */
647         if (subtable->ports_mask_len) {
648             /* We mask the value to be inserted to always have the wildcarded
649              * bits in known (zero) state, so we can include them in comparison
650              * and they will always match (== their original value does not
651              * matter). */
652             ovs_be32 masked_ports = minimatch_get_ports(&rule->match);
653
654             trie_insert_prefix(&subtable->ports_trie, &masked_ports,
655                                subtable->ports_mask_len);
656         }
657
658         /* Add rule to partitions.
659          *
660          * Concurrent readers might miss seeing the rule until this update,
661          * which might require being fixed up by revalidation later. */
662         new->partition = NULL;
663         if (minimask_get_metadata_mask(&rule->match.mask) == OVS_BE64_MAX) {
664             ovs_be64 metadata = miniflow_get_metadata(&rule->match.flow);
665
666             new->partition = create_partition(cls, subtable, metadata);
667         }
668
669         /* Add new node to segment indices.
670          *
671          * Readers may find the rule in the indices before the rule is visible
672          * in the subtables 'rules' map.  This may result in us losing the
673          * opportunity to quit lookups earlier, resulting in sub-optimal
674          * wildcarding.  This will be fixed later by revalidation (always
675          * scheduled after flow table changes). */
676         for (i = 0; i < subtable->n_indices; i++) {
677             cmap_insert(&subtable->indices[i], &new->index_nodes[i], ihash[i]);
678         }
679         n_rules = cmap_insert(&subtable->rules, &new->cmap_node, hash);
680     } else {   /* Equal rules exist in the classifier already. */
681         struct cls_match *prev, *iter;
682
683         /* Scan the list for the insertion point that will keep the list in
684          * order of decreasing priority.  Insert after rules marked invisible
685          * in any version of the same priority. */
686         FOR_EACH_RULE_IN_LIST_PROTECTED (iter, prev, head) {
687             if (rule->priority > iter->priority
688                 || (rule->priority == iter->priority
689                     && !cls_match_is_eventually_invisible(iter))) {
690                 break;
691             }
692         }
693
694         /* Replace 'iter' with 'new' or insert 'new' between 'prev' and
695          * 'iter'. */
696         if (iter) {
697             struct cls_rule *old;
698
699             if (rule->priority == iter->priority) {
700                 cls_match_replace(prev, iter, new);
701                 old = CONST_CAST(struct cls_rule *, iter->cls_rule);
702             } else {
703                 cls_match_insert(prev, iter, new);
704                 old = NULL;
705             }
706
707             /* Replace the existing head in data structures, if rule is the new
708              * head. */
709             if (iter == head) {
710                 subtable_replace_head_rule(cls, subtable, head, new, hash,
711                                            ihash);
712             }
713
714             if (old) {
715                 struct cls_conjunction_set *conj_set;
716
717                 conj_set = ovsrcu_get_protected(struct cls_conjunction_set *,
718                                                 &iter->conj_set);
719                 if (conj_set) {
720                     ovsrcu_postpone(free, conj_set);
721                 }
722
723                 ovsrcu_postpone(cls_match_free_cb, iter);
724                 old->cls_match = NULL;
725
726                 /* No change in subtable's max priority or max count. */
727
728                 /* Make 'new' visible to lookups in the appropriate version. */
729                 cls_match_set_visibility(new, rule->version);
730
731                 /* Make rule visible to iterators (immediately). */
732                 rculist_replace(CONST_CAST(struct rculist *, &rule->node),
733                                 &old->node);
734
735                 /* Return displaced rule.  Caller is responsible for keeping it
736                  * around until all threads quiesce. */
737                 return old;
738             }
739         } else {
740             /* 'new' is new node after 'prev' */
741             cls_match_insert(prev, iter, new);
742         }
743     }
744
745     /* Make 'new' visible to lookups in the appropriate version. */
746     cls_match_set_visibility(new, rule->version);
747
748     /* Make rule visible to iterators (immediately). */
749     rculist_push_back(&subtable->rules_list,
750                       CONST_CAST(struct rculist *, &rule->node));
751
752     /* Rule was added, not replaced.  Update 'subtable's 'max_priority' and
753      * 'max_count', if necessary.
754      *
755      * The rule was already inserted, but concurrent readers may not see the
756      * rule yet as the subtables vector is not updated yet.  This will have to
757      * be fixed by revalidation later. */
758     if (n_rules == 1) {
759         subtable->max_priority = rule->priority;
760         subtable->max_count = 1;
761         pvector_insert(&cls->subtables, subtable, rule->priority);
762     } else if (rule->priority == subtable->max_priority) {
763         ++subtable->max_count;
764     } else if (rule->priority > subtable->max_priority) {
765         subtable->max_priority = rule->priority;
766         subtable->max_count = 1;
767         pvector_change_priority(&cls->subtables, subtable, rule->priority);
768     }
769
770     /* Nothing was replaced. */
771     cls->n_rules++;
772
773     if (cls->publish) {
774         pvector_publish(&cls->subtables);
775     }
776
777     return NULL;
778 }
779
780 /* Inserts 'rule' into 'cls'.  Until 'rule' is removed from 'cls', the caller
781  * must not modify or free it.
782  *
783  * 'cls' must not contain an identical rule (including wildcards, values of
784  * fixed fields, and priority).  Use classifier_find_rule_exactly() to find
785  * such a rule. */
786 void
787 classifier_insert(struct classifier *cls, const struct cls_rule *rule,
788                   const struct cls_conjunction conj[], size_t n_conj)
789 {
790     const struct cls_rule *displaced_rule
791         = classifier_replace(cls, rule, conj, n_conj);
792     ovs_assert(!displaced_rule);
793 }
794
795 /* Removes 'rule' from 'cls'.  It is the caller's responsibility to destroy
796  * 'rule' with cls_rule_destroy(), freeing the memory block in which 'rule'
797  * resides, etc., as necessary.
798  *
799  * Does nothing if 'rule' has been already removed, or was never inserted.
800  *
801  * Returns the removed rule, or NULL, if it was already removed.
802  */
803 const struct cls_rule *
804 classifier_remove(struct classifier *cls, const struct cls_rule *cls_rule)
805 {
806     struct cls_match *rule, *prev, *next, *head;
807     struct cls_partition *partition;
808     struct cls_conjunction_set *conj_set;
809     struct cls_subtable *subtable;
810     int i;
811     uint32_t basis = 0, hash, ihash[CLS_MAX_INDICES];
812     uint8_t prev_be64ofs = 0;
813     size_t n_rules;
814
815     rule = cls_rule->cls_match;
816     if (!rule) {
817         return NULL;
818     }
819     /* Mark as removed. */
820     CONST_CAST(struct cls_rule *, cls_rule)->cls_match = NULL;
821
822     /* Remove 'cls_rule' from the subtable's rules list. */
823     rculist_remove(CONST_CAST(struct rculist *, &cls_rule->node));
824
825     subtable = find_subtable(cls, &cls_rule->match.mask);
826     ovs_assert(subtable);
827
828     for (i = 0; i < subtable->n_indices; i++) {
829         ihash[i] = minimatch_hash_range(&cls_rule->match, prev_be64ofs,
830                                         subtable->index_ofs[i], &basis);
831         prev_be64ofs = subtable->index_ofs[i];
832     }
833     hash = minimatch_hash_range(&cls_rule->match, prev_be64ofs, FLOW_U64S,
834                                 &basis);
835
836     head = find_equal(subtable, &cls_rule->match.flow, hash);
837
838     /* Check if the rule is not the head rule. */
839     if (rule != head) {
840         struct cls_match *iter;
841
842         /* Not the head rule, but potentially one with the same priority. */
843         /* Remove from the list of equal rules. */
844         FOR_EACH_RULE_IN_LIST_PROTECTED (iter, prev, head) {
845             if (rule == iter) {
846                 break;
847             }
848         }
849         ovs_assert(iter == rule);
850
851         cls_match_remove(prev, rule);
852
853         goto check_priority;
854     }
855
856     /* 'rule' is the head rule.  Check if there is another rule to
857      * replace 'rule' in the data structures. */
858     next = cls_match_next_protected(rule);
859     if (next) {
860         subtable_replace_head_rule(cls, subtable, rule, next, hash, ihash);
861         goto check_priority;
862     }
863
864     /* 'rule' is last of the kind in the classifier, must remove from all the
865      * data structures. */
866
867     if (subtable->ports_mask_len) {
868         ovs_be32 masked_ports = minimatch_get_ports(&cls_rule->match);
869
870         trie_remove_prefix(&subtable->ports_trie,
871                            &masked_ports, subtable->ports_mask_len);
872     }
873     for (i = 0; i < cls->n_tries; i++) {
874         if (subtable->trie_plen[i]) {
875             trie_remove(&cls->tries[i], cls_rule, subtable->trie_plen[i]);
876         }
877     }
878
879     /* Remove rule node from indices. */
880     for (i = 0; i < subtable->n_indices; i++) {
881         cmap_remove(&subtable->indices[i], &rule->index_nodes[i], ihash[i]);
882     }
883     n_rules = cmap_remove(&subtable->rules, &rule->cmap_node, hash);
884
885     partition = rule->partition;
886     if (partition) {
887         tag_tracker_subtract(&partition->tracker, &partition->tags,
888                              subtable->tag);
889         if (!partition->tags) {
890             cmap_remove(&cls->partitions, &partition->cmap_node,
891                         hash_metadata(partition->metadata));
892             ovsrcu_postpone(free, partition);
893         }
894     }
895
896     if (n_rules == 0) {
897         destroy_subtable(cls, subtable);
898     } else {
899 check_priority:
900         if (subtable->max_priority == rule->priority
901             && --subtable->max_count == 0) {
902             /* Find the new 'max_priority' and 'max_count'. */
903             int max_priority = INT_MIN;
904             struct cls_match *head;
905
906             CMAP_FOR_EACH (head, cmap_node, &subtable->rules) {
907                 if (head->priority > max_priority) {
908                     max_priority = head->priority;
909                     subtable->max_count = 1;
910                 } else if (head->priority == max_priority) {
911                     ++subtable->max_count;
912                 }
913             }
914             subtable->max_priority = max_priority;
915             pvector_change_priority(&cls->subtables, subtable, max_priority);
916         }
917     }
918
919     if (cls->publish) {
920         pvector_publish(&cls->subtables);
921     }
922
923     /* free the rule. */
924     conj_set = ovsrcu_get_protected(struct cls_conjunction_set *,
925                                     &rule->conj_set);
926     if (conj_set) {
927         ovsrcu_postpone(free, conj_set);
928     }
929     ovsrcu_postpone(cls_match_free_cb, rule);
930     cls->n_rules--;
931
932     return cls_rule;
933 }
934
935 /* Prefix tree context.  Valid when 'lookup_done' is true.  Can skip all
936  * subtables which have a prefix match on the trie field, but whose prefix
937  * length is not indicated in 'match_plens'.  For example, a subtable that
938  * has a 8-bit trie field prefix match can be skipped if
939  * !be_get_bit_at(&match_plens, 8 - 1).  If skipped, 'maskbits' prefix bits
940  * must be unwildcarded to make datapath flow only match packets it should. */
941 struct trie_ctx {
942     const struct cls_trie *trie;
943     bool lookup_done;        /* Status of the lookup. */
944     uint8_t be32ofs;         /* U32 offset of the field in question. */
945     unsigned int maskbits;   /* Prefix length needed to avoid false matches. */
946     union mf_value match_plens; /* Bitmask of prefix lengths with possible
947                                  * matches. */
948 };
949
950 static void
951 trie_ctx_init(struct trie_ctx *ctx, const struct cls_trie *trie)
952 {
953     ctx->trie = trie;
954     ctx->be32ofs = trie->field->flow_be32ofs;
955     ctx->lookup_done = false;
956 }
957
958 struct conjunctive_match {
959     struct hmap_node hmap_node;
960     uint32_t id;
961     uint64_t clauses;
962 };
963
964 static struct conjunctive_match *
965 find_conjunctive_match__(struct hmap *matches, uint64_t id, uint32_t hash)
966 {
967     struct conjunctive_match *m;
968
969     HMAP_FOR_EACH_IN_BUCKET (m, hmap_node, hash, matches) {
970         if (m->id == id) {
971             return m;
972         }
973     }
974     return NULL;
975 }
976
977 static bool
978 find_conjunctive_match(const struct cls_conjunction_set *set,
979                        unsigned int max_n_clauses, struct hmap *matches,
980                        struct conjunctive_match *cm_stubs, size_t n_cm_stubs,
981                        uint32_t *idp)
982 {
983     const struct cls_conjunction *c;
984
985     if (max_n_clauses < set->min_n_clauses) {
986         return false;
987     }
988
989     for (c = set->conj; c < &set->conj[set->n]; c++) {
990         struct conjunctive_match *cm;
991         uint32_t hash;
992
993         if (c->n_clauses > max_n_clauses) {
994             continue;
995         }
996
997         hash = hash_int(c->id, 0);
998         cm = find_conjunctive_match__(matches, c->id, hash);
999         if (!cm) {
1000             size_t n = hmap_count(matches);
1001
1002             cm = n < n_cm_stubs ? &cm_stubs[n] : xmalloc(sizeof *cm);
1003             hmap_insert(matches, &cm->hmap_node, hash);
1004             cm->id = c->id;
1005             cm->clauses = UINT64_MAX << (c->n_clauses & 63);
1006         }
1007         cm->clauses |= UINT64_C(1) << c->clause;
1008         if (cm->clauses == UINT64_MAX) {
1009             *idp = cm->id;
1010             return true;
1011         }
1012     }
1013     return false;
1014 }
1015
1016 static void
1017 free_conjunctive_matches(struct hmap *matches,
1018                          struct conjunctive_match *cm_stubs, size_t n_cm_stubs)
1019 {
1020     if (hmap_count(matches) > n_cm_stubs) {
1021         struct conjunctive_match *cm, *next;
1022
1023         HMAP_FOR_EACH_SAFE (cm, next, hmap_node, matches) {
1024             if (!(cm >= cm_stubs && cm < &cm_stubs[n_cm_stubs])) {
1025                 free(cm);
1026             }
1027         }
1028     }
1029     hmap_destroy(matches);
1030 }
1031
1032 /* Like classifier_lookup(), except that support for conjunctive matches can be
1033  * configured with 'allow_conjunctive_matches'.  That feature is not exposed
1034  * externally because turning off conjunctive matches is only useful to avoid
1035  * recursion within this function itself.
1036  *
1037  * 'flow' is non-const to allow for temporary modifications during the lookup.
1038  * Any changes are restored before returning. */
1039 static const struct cls_rule *
1040 classifier_lookup__(const struct classifier *cls, long long version,
1041                     struct flow *flow, struct flow_wildcards *wc,
1042                     bool allow_conjunctive_matches)
1043 {
1044     const struct cls_partition *partition;
1045     struct trie_ctx trie_ctx[CLS_MAX_TRIES];
1046     const struct cls_match *match;
1047     tag_type tags;
1048
1049     /* Highest-priority flow in 'cls' that certainly matches 'flow'. */
1050     const struct cls_match *hard = NULL;
1051     int hard_pri = INT_MIN;     /* hard ? hard->priority : INT_MIN. */
1052
1053     /* Highest-priority conjunctive flows in 'cls' matching 'flow'.  Since
1054      * these are (components of) conjunctive flows, we can only know whether
1055      * the full conjunctive flow matches after seeing multiple of them.  Thus,
1056      * we refer to these as "soft matches". */
1057     struct cls_conjunction_set *soft_stub[64];
1058     struct cls_conjunction_set **soft = soft_stub;
1059     size_t n_soft = 0, allocated_soft = ARRAY_SIZE(soft_stub);
1060     int soft_pri = INT_MIN;    /* n_soft ? MAX(soft[*]->priority) : INT_MIN. */
1061
1062     /* Synchronize for cls->n_tries and subtable->trie_plen.  They can change
1063      * when table configuration changes, which happens typically only on
1064      * startup. */
1065     atomic_thread_fence(memory_order_acquire);
1066
1067     /* Determine 'tags' such that, if 'subtable->tag' doesn't intersect them,
1068      * then 'flow' cannot possibly match in 'subtable':
1069      *
1070      *     - If flow->metadata maps to a given 'partition', then we can use
1071      *       'tags' for 'partition->tags'.
1072      *
1073      *     - If flow->metadata has no partition, then no rule in 'cls' has an
1074      *       exact-match for flow->metadata.  That means that we don't need to
1075      *       search any subtable that includes flow->metadata in its mask.
1076      *
1077      * In either case, we always need to search any cls_subtables that do not
1078      * include flow->metadata in its mask.  One way to do that would be to
1079      * check the "cls_subtable"s explicitly for that, but that would require an
1080      * extra branch per subtable.  Instead, we mark such a cls_subtable's
1081      * 'tags' as TAG_ALL and make sure that 'tags' is never empty.  This means
1082      * that 'tags' always intersects such a cls_subtable's 'tags', so we don't
1083      * need a special case.
1084      */
1085     partition = (cmap_is_empty(&cls->partitions)
1086                  ? NULL
1087                  : find_partition(cls, flow->metadata,
1088                                   hash_metadata(flow->metadata)));
1089     tags = partition ? partition->tags : TAG_ARBITRARY;
1090
1091     /* Initialize trie contexts for find_match_wc(). */
1092     for (int i = 0; i < cls->n_tries; i++) {
1093         trie_ctx_init(&trie_ctx[i], &cls->tries[i]);
1094     }
1095
1096     /* Main loop. */
1097     struct cls_subtable *subtable;
1098     PVECTOR_FOR_EACH_PRIORITY (subtable, hard_pri, 2, sizeof *subtable,
1099                                &cls->subtables) {
1100         struct cls_conjunction_set *conj_set;
1101
1102         /* Skip subtables not in our partition. */
1103         if (!tag_intersects(tags, subtable->tag)) {
1104             continue;
1105         }
1106
1107         /* Skip subtables with no match, or where the match is lower-priority
1108          * than some certain match we've already found. */
1109         match = find_match_wc(subtable, version, flow, trie_ctx, cls->n_tries,
1110                               wc);
1111         if (!match || match->priority <= hard_pri) {
1112             continue;
1113         }
1114
1115         conj_set = ovsrcu_get(struct cls_conjunction_set *, &match->conj_set);
1116         if (!conj_set) {
1117             /* 'match' isn't part of a conjunctive match.  It's the best
1118              * certain match we've got so far, since we know that it's
1119              * higher-priority than hard_pri.
1120              *
1121              * (There might be a higher-priority conjunctive match.  We can't
1122              * tell yet.) */
1123             hard = match;
1124             hard_pri = hard->priority;
1125         } else if (allow_conjunctive_matches) {
1126             /* 'match' is part of a conjunctive match.  Add it to the list. */
1127             if (OVS_UNLIKELY(n_soft >= allocated_soft)) {
1128                 struct cls_conjunction_set **old_soft = soft;
1129
1130                 allocated_soft *= 2;
1131                 soft = xmalloc(allocated_soft * sizeof *soft);
1132                 memcpy(soft, old_soft, n_soft * sizeof *soft);
1133                 if (old_soft != soft_stub) {
1134                     free(old_soft);
1135                 }
1136             }
1137             soft[n_soft++] = conj_set;
1138
1139             /* Keep track of the highest-priority soft match. */
1140             if (soft_pri < match->priority) {
1141                 soft_pri = match->priority;
1142             }
1143         }
1144     }
1145
1146     /* In the common case, at this point we have no soft matches and we can
1147      * return immediately.  (We do the same thing if we have potential soft
1148      * matches but none of them are higher-priority than our hard match.) */
1149     if (hard_pri >= soft_pri) {
1150         if (soft != soft_stub) {
1151             free(soft);
1152         }
1153         return hard ? hard->cls_rule : NULL;
1154     }
1155
1156     /* At this point, we have some soft matches.  We might also have a hard
1157      * match; if so, its priority is lower than the highest-priority soft
1158      * match. */
1159
1160     /* Soft match loop.
1161      *
1162      * Check whether soft matches are real matches. */
1163     for (;;) {
1164         /* Delete soft matches that are null.  This only happens in second and
1165          * subsequent iterations of the soft match loop, when we drop back from
1166          * a high-priority soft match to a lower-priority one.
1167          *
1168          * Also, delete soft matches whose priority is less than or equal to
1169          * the hard match's priority.  In the first iteration of the soft
1170          * match, these can be in 'soft' because the earlier main loop found
1171          * the soft match before the hard match.  In second and later iteration
1172          * of the soft match loop, these can be in 'soft' because we dropped
1173          * back from a high-priority soft match to a lower-priority soft match.
1174          *
1175          * It is tempting to delete soft matches that cannot be satisfied
1176          * because there are fewer soft matches than required to satisfy any of
1177          * their conjunctions, but we cannot do that because there might be
1178          * lower priority soft or hard matches with otherwise identical
1179          * matches.  (We could special case those here, but there's no
1180          * need--we'll do so at the bottom of the soft match loop anyway and
1181          * this duplicates less code.)
1182          *
1183          * It's also tempting to break out of the soft match loop if 'n_soft ==
1184          * 1' but that would also miss lower-priority hard matches.  We could
1185          * special case that also but again there's no need. */
1186         for (int i = 0; i < n_soft; ) {
1187             if (!soft[i] || soft[i]->priority <= hard_pri) {
1188                 soft[i] = soft[--n_soft];
1189             } else {
1190                 i++;
1191             }
1192         }
1193         if (!n_soft) {
1194             break;
1195         }
1196
1197         /* Find the highest priority among the soft matches.  (We know this
1198          * must be higher than the hard match's priority; otherwise we would
1199          * have deleted all of the soft matches in the previous loop.)  Count
1200          * the number of soft matches that have that priority. */
1201         soft_pri = INT_MIN;
1202         int n_soft_pri = 0;
1203         for (int i = 0; i < n_soft; i++) {
1204             if (soft[i]->priority > soft_pri) {
1205                 soft_pri = soft[i]->priority;
1206                 n_soft_pri = 1;
1207             } else if (soft[i]->priority == soft_pri) {
1208                 n_soft_pri++;
1209             }
1210         }
1211         ovs_assert(soft_pri > hard_pri);
1212
1213         /* Look for a real match among the highest-priority soft matches.
1214          *
1215          * It's unusual to have many conjunctive matches, so we use stubs to
1216          * avoid calling malloc() in the common case.  An hmap has a built-in
1217          * stub for up to 2 hmap_nodes; possibly, we would benefit a variant
1218          * with a bigger stub. */
1219         struct conjunctive_match cm_stubs[16];
1220         struct hmap matches;
1221
1222         hmap_init(&matches);
1223         for (int i = 0; i < n_soft; i++) {
1224             uint32_t id;
1225
1226             if (soft[i]->priority == soft_pri
1227                 && find_conjunctive_match(soft[i], n_soft_pri, &matches,
1228                                           cm_stubs, ARRAY_SIZE(cm_stubs),
1229                                           &id)) {
1230                 uint32_t saved_conj_id = flow->conj_id;
1231                 const struct cls_rule *rule;
1232
1233                 flow->conj_id = id;
1234                 rule = classifier_lookup__(cls, version, flow, wc, false);
1235                 flow->conj_id = saved_conj_id;
1236
1237                 if (rule) {
1238                     free_conjunctive_matches(&matches,
1239                                              cm_stubs, ARRAY_SIZE(cm_stubs));
1240                     if (soft != soft_stub) {
1241                         free(soft);
1242                     }
1243                     return rule;
1244                 }
1245             }
1246         }
1247         free_conjunctive_matches(&matches, cm_stubs, ARRAY_SIZE(cm_stubs));
1248
1249         /* There's no real match among the highest-priority soft matches.
1250          * However, if any of those soft matches has a lower-priority but
1251          * otherwise identical flow match, then we need to consider those for
1252          * soft or hard matches.
1253          *
1254          * The next iteration of the soft match loop will delete any null
1255          * pointers we put into 'soft' (and some others too). */
1256         for (int i = 0; i < n_soft; i++) {
1257             if (soft[i]->priority != soft_pri) {
1258                 continue;
1259             }
1260
1261             /* Find next-lower-priority flow with identical flow match. */
1262             match = next_visible_rule_in_list(soft[i]->match, version);
1263             if (match) {
1264                 soft[i] = ovsrcu_get(struct cls_conjunction_set *,
1265                                      &match->conj_set);
1266                 if (!soft[i]) {
1267                     /* The flow is a hard match; don't treat as a soft
1268                      * match. */
1269                     if (match->priority > hard_pri) {
1270                         hard = match;
1271                         hard_pri = hard->priority;
1272                     }
1273                 }
1274             } else {
1275                 /* No such lower-priority flow (probably the common case). */
1276                 soft[i] = NULL;
1277             }
1278         }
1279     }
1280
1281     if (soft != soft_stub) {
1282         free(soft);
1283     }
1284     return hard ? hard->cls_rule : NULL;
1285 }
1286
1287 /* Finds and returns the highest-priority rule in 'cls' that matches 'flow' and
1288  * that is visible in 'version'.  Returns a null pointer if no rules in 'cls'
1289  * match 'flow'.  If multiple rules of equal priority match 'flow', returns one
1290  * arbitrarily.
1291  *
1292  * If a rule is found and 'wc' is non-null, bitwise-OR's 'wc' with the
1293  * set of bits that were significant in the lookup.  At some point
1294  * earlier, 'wc' should have been initialized (e.g., by
1295  * flow_wildcards_init_catchall()).
1296  *
1297  * 'flow' is non-const to allow for temporary modifications during the lookup.
1298  * Any changes are restored before returning. */
1299 const struct cls_rule *
1300 classifier_lookup(const struct classifier *cls, long long version,
1301                   struct flow *flow, struct flow_wildcards *wc)
1302 {
1303     return classifier_lookup__(cls, version, flow, wc, true);
1304 }
1305
1306 /* Finds and returns a rule in 'cls' with exactly the same priority and
1307  * matching criteria as 'target', and that is visible in 'target->version.
1308  * Only one such rule may ever exist.  Returns a null pointer if 'cls' doesn't
1309  * contain an exact match. */
1310 const struct cls_rule *
1311 classifier_find_rule_exactly(const struct classifier *cls,
1312                              const struct cls_rule *target)
1313 {
1314     const struct cls_match *head, *rule;
1315     const struct cls_subtable *subtable;
1316
1317     subtable = find_subtable(cls, &target->match.mask);
1318     if (!subtable) {
1319         return NULL;
1320     }
1321
1322     head = find_equal(subtable, &target->match.flow,
1323                       miniflow_hash_in_minimask(&target->match.flow,
1324                                                 &target->match.mask, 0));
1325     if (!head) {
1326         return NULL;
1327     }
1328     CLS_MATCH_FOR_EACH (rule, head) {
1329         if (rule->priority < target->priority) {
1330             break; /* Not found. */
1331         }
1332         if (rule->priority == target->priority
1333             && cls_match_visible_in_version(rule, target->version)) {
1334             return rule->cls_rule;
1335         }
1336     }
1337     return NULL;
1338 }
1339
1340 /* Finds and returns a rule in 'cls' with priority 'priority' and exactly the
1341  * same matching criteria as 'target', and that is visible in 'version'.
1342  * Returns a null pointer if 'cls' doesn't contain an exact match visible in
1343  * 'version'. */
1344 const struct cls_rule *
1345 classifier_find_match_exactly(const struct classifier *cls,
1346                               const struct match *target, int priority,
1347                               long long version)
1348 {
1349     const struct cls_rule *retval;
1350     struct cls_rule cr;
1351
1352     cls_rule_init(&cr, target, priority, version);
1353     retval = classifier_find_rule_exactly(cls, &cr);
1354     cls_rule_destroy(&cr);
1355
1356     return retval;
1357 }
1358
1359 /* Checks if 'target' would overlap any other rule in 'cls'.  Two rules are
1360  * considered to overlap if both rules have the same priority and a packet
1361  * could match both, and if both rules are visible in the same version.
1362  *
1363  * A trivial example of overlapping rules is two rules matching disjoint sets
1364  * of fields. E.g., if one rule matches only on port number, while another only
1365  * on dl_type, any packet from that specific port and with that specific
1366  * dl_type could match both, if the rules also have the same priority. */
1367 bool
1368 classifier_rule_overlaps(const struct classifier *cls,
1369                          const struct cls_rule *target)
1370 {
1371     struct cls_subtable *subtable;
1372
1373     /* Iterate subtables in the descending max priority order. */
1374     PVECTOR_FOR_EACH_PRIORITY (subtable, target->priority - 1, 2,
1375                                sizeof(struct cls_subtable), &cls->subtables) {
1376         uint64_t storage[FLOW_U64S];
1377         struct minimask mask;
1378         const struct cls_rule *rule;
1379
1380         minimask_combine(&mask, &target->match.mask, &subtable->mask, storage);
1381
1382         RCULIST_FOR_EACH (rule, node, &subtable->rules_list) {
1383             if (rule->priority == target->priority
1384                 && miniflow_equal_in_minimask(&target->match.flow,
1385                                               &rule->match.flow, &mask)
1386                 && cls_match_visible_in_version(rule->cls_match,
1387                                                 target->version)) {
1388                 return true;
1389             }
1390         }
1391     }
1392     return false;
1393 }
1394
1395 /* Returns true if 'rule' exactly matches 'criteria' or if 'rule' is more
1396  * specific than 'criteria'.  That is, 'rule' matches 'criteria' and this
1397  * function returns true if, for every field:
1398  *
1399  *   - 'criteria' and 'rule' specify the same (non-wildcarded) value for the
1400  *     field, or
1401  *
1402  *   - 'criteria' wildcards the field,
1403  *
1404  * Conversely, 'rule' does not match 'criteria' and this function returns false
1405  * if, for at least one field:
1406  *
1407  *   - 'criteria' and 'rule' specify different values for the field, or
1408  *
1409  *   - 'criteria' specifies a value for the field but 'rule' wildcards it.
1410  *
1411  * Equivalently, the truth table for whether a field matches is:
1412  *
1413  *                                     rule
1414  *
1415  *                   c         wildcard    exact
1416  *                   r        +---------+---------+
1417  *                   i   wild |   yes   |   yes   |
1418  *                   t   card |         |         |
1419  *                   e        +---------+---------+
1420  *                   r  exact |    no   |if values|
1421  *                   i        |         |are equal|
1422  *                   a        +---------+---------+
1423  *
1424  * This is the matching rule used by OpenFlow 1.0 non-strict OFPT_FLOW_MOD
1425  * commands and by OpenFlow 1.0 aggregate and flow stats.
1426  *
1427  * Ignores rule->priority. */
1428 bool
1429 cls_rule_is_loose_match(const struct cls_rule *rule,
1430                         const struct minimatch *criteria)
1431 {
1432     return (!minimask_has_extra(&rule->match.mask, &criteria->mask)
1433             && miniflow_equal_in_minimask(&rule->match.flow, &criteria->flow,
1434                                           &criteria->mask));
1435 }
1436 \f
1437 /* Iteration. */
1438
1439 /* Rule may only match a target if it is visible in target's version.  For NULL
1440  * target we only return rules that are not invisible in any version. */
1441 static bool
1442 rule_matches(const struct cls_rule *rule, const struct cls_rule *target)
1443 {
1444     /* Iterators never see duplicate rules with the same priority. */
1445     return target
1446         ? (miniflow_equal_in_minimask(&rule->match.flow, &target->match.flow,
1447                                       &target->match.mask)
1448            && cls_match_visible_in_version(rule->cls_match, target->version))
1449         : !cls_match_is_eventually_invisible(rule->cls_match);
1450 }
1451
1452 static const struct cls_rule *
1453 search_subtable(const struct cls_subtable *subtable,
1454                 struct cls_cursor *cursor)
1455 {
1456     if (!cursor->target
1457         || !minimask_has_extra(&subtable->mask, &cursor->target->match.mask)) {
1458         const struct cls_rule *rule;
1459
1460         RCULIST_FOR_EACH (rule, node, &subtable->rules_list) {
1461             if (rule_matches(rule, cursor->target)) {
1462                 return rule;
1463             }
1464         }
1465     }
1466     return NULL;
1467 }
1468
1469 /* Initializes 'cursor' for iterating through rules in 'cls', and returns the
1470  * first matching cls_rule via '*pnode', or NULL if there are no matches.
1471  *
1472  *     - If 'target' is null, or if the 'target' is a catchall target and the
1473  *       target's version is CLS_NO_VERSION, the cursor will visit every rule
1474  *       in 'cls' that is not invisible in any version.
1475  *
1476  *     - If 'target' is nonnull, the cursor will visit each 'rule' in 'cls'
1477  *       such that cls_rule_is_loose_match(rule, target) returns true and that
1478  *       the rule is visible in 'target->version'.
1479  *
1480  * Ignores target->priority. */
1481 struct cls_cursor
1482 cls_cursor_start(const struct classifier *cls, const struct cls_rule *target)
1483 {
1484     struct cls_cursor cursor;
1485     struct cls_subtable *subtable;
1486
1487     cursor.cls = cls;
1488     cursor.target = target && (!cls_rule_is_catchall(target)
1489                                || target->version != CLS_MAX_VERSION)
1490         ? target : NULL;
1491     cursor.rule = NULL;
1492
1493     /* Find first rule. */
1494     PVECTOR_CURSOR_FOR_EACH (subtable, &cursor.subtables,
1495                              &cursor.cls->subtables) {
1496         const struct cls_rule *rule = search_subtable(subtable, &cursor);
1497
1498         if (rule) {
1499             cursor.subtable = subtable;
1500             cursor.rule = rule;
1501             break;
1502         }
1503     }
1504
1505     return cursor;
1506 }
1507
1508 static const struct cls_rule *
1509 cls_cursor_next(struct cls_cursor *cursor)
1510 {
1511     const struct cls_rule *rule;
1512     const struct cls_subtable *subtable;
1513
1514     rule = cursor->rule;
1515     subtable = cursor->subtable;
1516     RCULIST_FOR_EACH_CONTINUE (rule, node, &subtable->rules_list) {
1517         if (rule_matches(rule, cursor->target)) {
1518             return rule;
1519         }
1520     }
1521
1522     PVECTOR_CURSOR_FOR_EACH_CONTINUE (subtable, &cursor->subtables) {
1523         rule = search_subtable(subtable, cursor);
1524         if (rule) {
1525             cursor->subtable = subtable;
1526             return rule;
1527         }
1528     }
1529
1530     return NULL;
1531 }
1532
1533 /* Sets 'cursor->rule' to the next matching cls_rule in 'cursor''s iteration,
1534  * or to null if all matching rules have been visited. */
1535 void
1536 cls_cursor_advance(struct cls_cursor *cursor)
1537 {
1538     cursor->rule = cls_cursor_next(cursor);
1539 }
1540 \f
1541 static struct cls_subtable *
1542 find_subtable(const struct classifier *cls, const struct minimask *mask)
1543 {
1544     struct cls_subtable *subtable;
1545
1546     CMAP_FOR_EACH_WITH_HASH (subtable, cmap_node, minimask_hash(mask, 0),
1547                              &cls->subtables_map) {
1548         if (minimask_equal(mask, &subtable->mask)) {
1549             return subtable;
1550         }
1551     }
1552     return NULL;
1553 }
1554
1555 /* The new subtable will be visible to the readers only after this. */
1556 static struct cls_subtable *
1557 insert_subtable(struct classifier *cls, const struct minimask *mask)
1558 {
1559     uint32_t hash = minimask_hash(mask, 0);
1560     struct cls_subtable *subtable;
1561     int i, index = 0;
1562     struct flow_wildcards old, new;
1563     uint8_t prev;
1564     int count = count_1bits(mask->masks.map);
1565
1566     subtable = xzalloc(sizeof *subtable - sizeof mask->masks.inline_values
1567                        + MINIFLOW_VALUES_SIZE(count));
1568     cmap_init(&subtable->rules);
1569     miniflow_clone_inline(CONST_CAST(struct miniflow *, &subtable->mask.masks),
1570                           &mask->masks, count);
1571
1572     /* Init indices for segmented lookup, if any. */
1573     flow_wildcards_init_catchall(&new);
1574     old = new;
1575     prev = 0;
1576     for (i = 0; i < cls->n_flow_segments; i++) {
1577         flow_wildcards_fold_minimask_range(&new, mask, prev,
1578                                            cls->flow_segments[i]);
1579         /* Add an index if it adds mask bits. */
1580         if (!flow_wildcards_equal(&new, &old)) {
1581             cmap_init(&subtable->indices[index]);
1582             *CONST_CAST(uint8_t *, &subtable->index_ofs[index])
1583                 = cls->flow_segments[i];
1584             index++;
1585             old = new;
1586         }
1587         prev = cls->flow_segments[i];
1588     }
1589     /* Check if the rest of the subtable's mask adds any bits,
1590      * and remove the last index if it doesn't. */
1591     if (index > 0) {
1592         flow_wildcards_fold_minimask_range(&new, mask, prev, FLOW_U64S);
1593         if (flow_wildcards_equal(&new, &old)) {
1594             --index;
1595             *CONST_CAST(uint8_t *, &subtable->index_ofs[index]) = 0;
1596             cmap_destroy(&subtable->indices[index]);
1597         }
1598     }
1599     *CONST_CAST(uint8_t *, &subtable->n_indices) = index;
1600
1601     *CONST_CAST(tag_type *, &subtable->tag) =
1602         (minimask_get_metadata_mask(mask) == OVS_BE64_MAX
1603          ? tag_create_deterministic(hash)
1604          : TAG_ALL);
1605
1606     for (i = 0; i < cls->n_tries; i++) {
1607         subtable->trie_plen[i] = minimask_get_prefix_len(mask,
1608                                                          cls->tries[i].field);
1609     }
1610
1611     /* Ports trie. */
1612     ovsrcu_set_hidden(&subtable->ports_trie, NULL);
1613     *CONST_CAST(int *, &subtable->ports_mask_len)
1614         = 32 - ctz32(ntohl(MINIFLOW_GET_BE32(&mask->masks, tp_src)));
1615
1616     /* List of rules. */
1617     rculist_init(&subtable->rules_list);
1618
1619     cmap_insert(&cls->subtables_map, &subtable->cmap_node, hash);
1620
1621     return subtable;
1622 }
1623
1624 /* RCU readers may still access the subtable before it is actually freed. */
1625 static void
1626 destroy_subtable(struct classifier *cls, struct cls_subtable *subtable)
1627 {
1628     int i;
1629
1630     pvector_remove(&cls->subtables, subtable);
1631     cmap_remove(&cls->subtables_map, &subtable->cmap_node,
1632                 minimask_hash(&subtable->mask, 0));
1633
1634     ovs_assert(ovsrcu_get_protected(struct trie_node *, &subtable->ports_trie)
1635                == NULL);
1636     ovs_assert(cmap_is_empty(&subtable->rules));
1637     ovs_assert(rculist_is_empty(&subtable->rules_list));
1638
1639     for (i = 0; i < subtable->n_indices; i++) {
1640         cmap_destroy(&subtable->indices[i]);
1641     }
1642     cmap_destroy(&subtable->rules);
1643     ovsrcu_postpone(free, subtable);
1644 }
1645
1646 struct range {
1647     uint8_t start;
1648     uint8_t end;
1649 };
1650
1651 static unsigned int be_get_bit_at(const ovs_be32 value[], unsigned int ofs);
1652
1653 /* Return 'true' if can skip rest of the subtable based on the prefix trie
1654  * lookup results. */
1655 static inline bool
1656 check_tries(struct trie_ctx trie_ctx[CLS_MAX_TRIES], unsigned int n_tries,
1657             const unsigned int field_plen[CLS_MAX_TRIES],
1658             const struct range ofs, const struct flow *flow,
1659             struct flow_wildcards *wc)
1660 {
1661     int j;
1662
1663     /* Check if we could avoid fully unwildcarding the next level of
1664      * fields using the prefix tries.  The trie checks are done only as
1665      * needed to avoid folding in additional bits to the wildcards mask. */
1666     for (j = 0; j < n_tries; j++) {
1667         /* Is the trie field relevant for this subtable? */
1668         if (field_plen[j]) {
1669             struct trie_ctx *ctx = &trie_ctx[j];
1670             uint8_t be32ofs = ctx->be32ofs;
1671             uint8_t be64ofs = be32ofs / 2;
1672
1673             /* Is the trie field within the current range of fields? */
1674             if (be64ofs >= ofs.start && be64ofs < ofs.end) {
1675                 /* On-demand trie lookup. */
1676                 if (!ctx->lookup_done) {
1677                     memset(&ctx->match_plens, 0, sizeof ctx->match_plens);
1678                     ctx->maskbits = trie_lookup(ctx->trie, flow,
1679                                                 &ctx->match_plens);
1680                     ctx->lookup_done = true;
1681                 }
1682                 /* Possible to skip the rest of the subtable if subtable's
1683                  * prefix on the field is not included in the lookup result. */
1684                 if (!be_get_bit_at(&ctx->match_plens.be32, field_plen[j] - 1)) {
1685                     /* We want the trie lookup to never result in unwildcarding
1686                      * any bits that would not be unwildcarded otherwise.
1687                      * Since the trie is shared by the whole classifier, it is
1688                      * possible that the 'maskbits' contain bits that are
1689                      * irrelevant for the partition relevant for the current
1690                      * packet.  Hence the checks below. */
1691
1692                     /* Check that the trie result will not unwildcard more bits
1693                      * than this subtable would otherwise. */
1694                     if (ctx->maskbits <= field_plen[j]) {
1695                         /* Unwildcard the bits and skip the rest. */
1696                         mask_set_prefix_bits(wc, be32ofs, ctx->maskbits);
1697                         /* Note: Prerequisite already unwildcarded, as the only
1698                          * prerequisite of the supported trie lookup fields is
1699                          * the ethertype, which is always unwildcarded. */
1700                         return true;
1701                     }
1702                     /* Can skip if the field is already unwildcarded. */
1703                     if (mask_prefix_bits_set(wc, be32ofs, ctx->maskbits)) {
1704                         return true;
1705                     }
1706                 }
1707             }
1708         }
1709     }
1710     return false;
1711 }
1712
1713 /* Returns true if 'target' satisifies 'flow'/'mask', that is, if each bit
1714  * for which 'flow', for which 'mask' has a bit set, specifies a particular
1715  * value has the correct value in 'target'.
1716  *
1717  * This function is equivalent to miniflow_equal_flow_in_minimask(flow,
1718  * target, mask) but this is faster because of the invariant that
1719  * flow->map and mask->masks.map are the same, and that this version
1720  * takes the 'wc'. */
1721 static inline bool
1722 miniflow_and_mask_matches_flow(const struct miniflow *flow,
1723                                const struct minimask *mask,
1724                                const struct flow *target)
1725 {
1726     const uint64_t *flowp = miniflow_get_values(flow);
1727     const uint64_t *maskp = miniflow_get_values(&mask->masks);
1728     int idx;
1729
1730     MAP_FOR_EACH_INDEX(idx, mask->masks.map) {
1731         uint64_t diff = (*flowp++ ^ flow_u64_value(target, idx)) & *maskp++;
1732
1733         if (diff) {
1734             return false;
1735         }
1736     }
1737
1738     return true;
1739 }
1740
1741 static inline const struct cls_match *
1742 find_match(const struct cls_subtable *subtable, long long version,
1743            const struct flow *flow, uint32_t hash)
1744 {
1745     const struct cls_match *head, *rule;
1746
1747     CMAP_FOR_EACH_WITH_HASH (head, cmap_node, hash, &subtable->rules) {
1748         if (OVS_LIKELY(miniflow_and_mask_matches_flow(&head->flow,
1749                                                       &subtable->mask,
1750                                                       flow))) {
1751             /* Return highest priority rule that is visible. */
1752             CLS_MATCH_FOR_EACH (rule, head) {
1753                 if (OVS_LIKELY(cls_match_visible_in_version(rule, version))) {
1754                     return rule;
1755                 }
1756             }
1757         }
1758     }
1759
1760     return NULL;
1761 }
1762
1763 /* Returns true if 'target' satisifies 'flow'/'mask', that is, if each bit
1764  * for which 'flow', for which 'mask' has a bit set, specifies a particular
1765  * value has the correct value in 'target'.
1766  *
1767  * This function is equivalent to miniflow_and_mask_matches_flow() but this
1768  * version fills in the mask bits in 'wc'. */
1769 static inline bool
1770 miniflow_and_mask_matches_flow_wc(const struct miniflow *flow,
1771                                   const struct minimask *mask,
1772                                   const struct flow *target,
1773                                   struct flow_wildcards *wc)
1774 {
1775     const uint64_t *flowp = miniflow_get_values(flow);
1776     const uint64_t *maskp = miniflow_get_values(&mask->masks);
1777     int idx;
1778
1779     MAP_FOR_EACH_INDEX(idx, mask->masks.map) {
1780         uint64_t mask = *maskp++;
1781         uint64_t diff = (*flowp++ ^ flow_u64_value(target, idx)) & mask;
1782
1783         if (diff) {
1784             /* Only unwildcard if none of the differing bits is already
1785              * exact-matched. */
1786             if (!(flow_u64_value(&wc->masks, idx) & diff)) {
1787                 /* Keep one bit of the difference.  The selected bit may be
1788                  * different in big-endian v.s. little-endian systems. */
1789                 *flow_u64_lvalue(&wc->masks, idx) |= rightmost_1bit(diff);
1790             }
1791             return false;
1792         }
1793         /* Fill in the bits that were looked at. */
1794         *flow_u64_lvalue(&wc->masks, idx) |= mask;
1795     }
1796
1797     return true;
1798 }
1799
1800 /* Unwildcard the fields looked up so far, if any. */
1801 static void
1802 fill_range_wc(const struct cls_subtable *subtable, struct flow_wildcards *wc,
1803               uint8_t to)
1804 {
1805     if (to) {
1806         flow_wildcards_fold_minimask_range(wc, &subtable->mask, 0, to);
1807     }
1808 }
1809
1810 static const struct cls_match *
1811 find_match_wc(const struct cls_subtable *subtable, long long version,
1812               const struct flow *flow, struct trie_ctx trie_ctx[CLS_MAX_TRIES],
1813               unsigned int n_tries, struct flow_wildcards *wc)
1814 {
1815     uint32_t basis = 0, hash;
1816     const struct cls_match *rule = NULL;
1817     int i;
1818     struct range ofs;
1819
1820     if (OVS_UNLIKELY(!wc)) {
1821         return find_match(subtable, version, flow,
1822                           flow_hash_in_minimask(flow, &subtable->mask, 0));
1823     }
1824
1825     ofs.start = 0;
1826     /* Try to finish early by checking fields in segments. */
1827     for (i = 0; i < subtable->n_indices; i++) {
1828         const struct cmap_node *inode;
1829
1830         ofs.end = subtable->index_ofs[i];
1831
1832         if (check_tries(trie_ctx, n_tries, subtable->trie_plen, ofs, flow,
1833                         wc)) {
1834             /* 'wc' bits for the trie field set, now unwildcard the preceding
1835              * bits used so far. */
1836             fill_range_wc(subtable, wc, ofs.start);
1837             return NULL;
1838         }
1839         hash = flow_hash_in_minimask_range(flow, &subtable->mask, ofs.start,
1840                                            ofs.end, &basis);
1841         inode = cmap_find(&subtable->indices[i], hash);
1842         if (!inode) {
1843             /* No match, can stop immediately, but must fold in the bits
1844              * used in lookup so far. */
1845             fill_range_wc(subtable, wc, ofs.end);
1846             return NULL;
1847         }
1848
1849         /* If we have narrowed down to a single rule already, check whether
1850          * that rule matches.  Either way, we're done.
1851          *
1852          * (Rare) hash collisions may cause us to miss the opportunity for this
1853          * optimization. */
1854         if (!cmap_node_next(inode)) {
1855             const struct cls_match *head;
1856
1857             ASSIGN_CONTAINER(head, inode - i, index_nodes);
1858             if (miniflow_and_mask_matches_flow_wc(&head->flow, &subtable->mask,
1859                                                   flow, wc)) {
1860                 /* Return highest priority rule that is visible. */
1861                 CLS_MATCH_FOR_EACH (rule, head) {
1862                     if (OVS_LIKELY(cls_match_visible_in_version(rule,
1863                                                                 version))) {
1864                         return rule;
1865                     }
1866                 }
1867             }
1868             return NULL;
1869         }
1870         ofs.start = ofs.end;
1871     }
1872     ofs.end = FLOW_U64S;
1873     /* Trie check for the final range. */
1874     if (check_tries(trie_ctx, n_tries, subtable->trie_plen, ofs, flow, wc)) {
1875         fill_range_wc(subtable, wc, ofs.start);
1876         return NULL;
1877     }
1878     hash = flow_hash_in_minimask_range(flow, &subtable->mask, ofs.start,
1879                                        ofs.end, &basis);
1880     rule = find_match(subtable, version, flow, hash);
1881     if (!rule && subtable->ports_mask_len) {
1882         /* Ports are always part of the final range, if any.
1883          * No match was found for the ports.  Use the ports trie to figure out
1884          * which ports bits to unwildcard. */
1885         unsigned int mbits;
1886         ovs_be32 value, plens, mask;
1887
1888         mask = MINIFLOW_GET_BE32(&subtable->mask.masks, tp_src);
1889         value = ((OVS_FORCE ovs_be32 *)flow)[TP_PORTS_OFS32] & mask;
1890         mbits = trie_lookup_value(&subtable->ports_trie, &value, &plens, 32);
1891
1892         ((OVS_FORCE ovs_be32 *)&wc->masks)[TP_PORTS_OFS32] |=
1893             mask & be32_prefix_mask(mbits);
1894
1895         /* Unwildcard all bits in the mask upto the ports, as they were used
1896          * to determine there is no match. */
1897         fill_range_wc(subtable, wc, TP_PORTS_OFS64);
1898         return NULL;
1899     }
1900
1901     /* Must unwildcard all the fields, as they were looked at. */
1902     flow_wildcards_fold_minimask(wc, &subtable->mask);
1903     return rule;
1904 }
1905
1906 static struct cls_match *
1907 find_equal(const struct cls_subtable *subtable, const struct miniflow *flow,
1908            uint32_t hash)
1909 {
1910     struct cls_match *head;
1911
1912     CMAP_FOR_EACH_WITH_HASH (head, cmap_node, hash, &subtable->rules) {
1913         if (miniflow_equal(&head->flow, flow)) {
1914             return head;
1915         }
1916     }
1917     return NULL;
1918 }
1919 \f
1920 /* A longest-prefix match tree. */
1921
1922 /* Return at least 'plen' bits of the 'prefix', starting at bit offset 'ofs'.
1923  * Prefixes are in the network byte order, and the offset 0 corresponds to
1924  * the most significant bit of the first byte.  The offset can be read as
1925  * "how many bits to skip from the start of the prefix starting at 'pr'". */
1926 static uint32_t
1927 raw_get_prefix(const ovs_be32 pr[], unsigned int ofs, unsigned int plen)
1928 {
1929     uint32_t prefix;
1930
1931     pr += ofs / 32; /* Where to start. */
1932     ofs %= 32;      /* How many bits to skip at 'pr'. */
1933
1934     prefix = ntohl(*pr) << ofs; /* Get the first 32 - ofs bits. */
1935     if (plen > 32 - ofs) {      /* Need more than we have already? */
1936         prefix |= ntohl(*++pr) >> (32 - ofs);
1937     }
1938     /* Return with possible unwanted bits at the end. */
1939     return prefix;
1940 }
1941
1942 /* Return min(TRIE_PREFIX_BITS, plen) bits of the 'prefix', starting at bit
1943  * offset 'ofs'.  Prefixes are in the network byte order, and the offset 0
1944  * corresponds to the most significant bit of the first byte.  The offset can
1945  * be read as "how many bits to skip from the start of the prefix starting at
1946  * 'pr'". */
1947 static uint32_t
1948 trie_get_prefix(const ovs_be32 pr[], unsigned int ofs, unsigned int plen)
1949 {
1950     if (!plen) {
1951         return 0;
1952     }
1953     if (plen > TRIE_PREFIX_BITS) {
1954         plen = TRIE_PREFIX_BITS; /* Get at most TRIE_PREFIX_BITS. */
1955     }
1956     /* Return with unwanted bits cleared. */
1957     return raw_get_prefix(pr, ofs, plen) & ~0u << (32 - plen);
1958 }
1959
1960 /* Return the number of equal bits in 'n_bits' of 'prefix's MSBs and a 'value'
1961  * starting at "MSB 0"-based offset 'ofs'. */
1962 static unsigned int
1963 prefix_equal_bits(uint32_t prefix, unsigned int n_bits, const ovs_be32 value[],
1964                   unsigned int ofs)
1965 {
1966     uint64_t diff = prefix ^ raw_get_prefix(value, ofs, n_bits);
1967     /* Set the bit after the relevant bits to limit the result. */
1968     return raw_clz64(diff << 32 | UINT64_C(1) << (63 - n_bits));
1969 }
1970
1971 /* Return the number of equal bits in 'node' prefix and a 'prefix' of length
1972  * 'plen', starting at "MSB 0"-based offset 'ofs'. */
1973 static unsigned int
1974 trie_prefix_equal_bits(const struct trie_node *node, const ovs_be32 prefix[],
1975                        unsigned int ofs, unsigned int plen)
1976 {
1977     return prefix_equal_bits(node->prefix, MIN(node->n_bits, plen - ofs),
1978                              prefix, ofs);
1979 }
1980
1981 /* Return the bit at ("MSB 0"-based) offset 'ofs' as an int.  'ofs' can
1982  * be greater than 31. */
1983 static unsigned int
1984 be_get_bit_at(const ovs_be32 value[], unsigned int ofs)
1985 {
1986     return (((const uint8_t *)value)[ofs / 8] >> (7 - ofs % 8)) & 1u;
1987 }
1988
1989 /* Return the bit at ("MSB 0"-based) offset 'ofs' as an int.  'ofs' must
1990  * be between 0 and 31, inclusive. */
1991 static unsigned int
1992 get_bit_at(const uint32_t prefix, unsigned int ofs)
1993 {
1994     return (prefix >> (31 - ofs)) & 1u;
1995 }
1996
1997 /* Create new branch. */
1998 static struct trie_node *
1999 trie_branch_create(const ovs_be32 *prefix, unsigned int ofs, unsigned int plen,
2000                    unsigned int n_rules)
2001 {
2002     struct trie_node *node = xmalloc(sizeof *node);
2003
2004     node->prefix = trie_get_prefix(prefix, ofs, plen);
2005
2006     if (plen <= TRIE_PREFIX_BITS) {
2007         node->n_bits = plen;
2008         ovsrcu_set_hidden(&node->edges[0], NULL);
2009         ovsrcu_set_hidden(&node->edges[1], NULL);
2010         node->n_rules = n_rules;
2011     } else { /* Need intermediate nodes. */
2012         struct trie_node *subnode = trie_branch_create(prefix,
2013                                                        ofs + TRIE_PREFIX_BITS,
2014                                                        plen - TRIE_PREFIX_BITS,
2015                                                        n_rules);
2016         int bit = get_bit_at(subnode->prefix, 0);
2017         node->n_bits = TRIE_PREFIX_BITS;
2018         ovsrcu_set_hidden(&node->edges[bit], subnode);
2019         ovsrcu_set_hidden(&node->edges[!bit], NULL);
2020         node->n_rules = 0;
2021     }
2022     return node;
2023 }
2024
2025 static void
2026 trie_node_destroy(const struct trie_node *node)
2027 {
2028     ovsrcu_postpone(free, CONST_CAST(struct trie_node *, node));
2029 }
2030
2031 /* Copy a trie node for modification and postpone delete the old one. */
2032 static struct trie_node *
2033 trie_node_rcu_realloc(const struct trie_node *node)
2034 {
2035     struct trie_node *new_node = xmalloc(sizeof *node);
2036
2037     *new_node = *node;
2038     trie_node_destroy(node);
2039
2040     return new_node;
2041 }
2042
2043 static void
2044 trie_destroy(rcu_trie_ptr *trie)
2045 {
2046     struct trie_node *node = ovsrcu_get_protected(struct trie_node *, trie);
2047
2048     if (node) {
2049         ovsrcu_set_hidden(trie, NULL);
2050         trie_destroy(&node->edges[0]);
2051         trie_destroy(&node->edges[1]);
2052         trie_node_destroy(node);
2053     }
2054 }
2055
2056 static bool
2057 trie_is_leaf(const struct trie_node *trie)
2058 {
2059     /* No children? */
2060     return !ovsrcu_get(struct trie_node *, &trie->edges[0])
2061         && !ovsrcu_get(struct trie_node *, &trie->edges[1]);
2062 }
2063
2064 static void
2065 mask_set_prefix_bits(struct flow_wildcards *wc, uint8_t be32ofs,
2066                      unsigned int n_bits)
2067 {
2068     ovs_be32 *mask = &((ovs_be32 *)&wc->masks)[be32ofs];
2069     unsigned int i;
2070
2071     for (i = 0; i < n_bits / 32; i++) {
2072         mask[i] = OVS_BE32_MAX;
2073     }
2074     if (n_bits % 32) {
2075         mask[i] |= htonl(~0u << (32 - n_bits % 32));
2076     }
2077 }
2078
2079 static bool
2080 mask_prefix_bits_set(const struct flow_wildcards *wc, uint8_t be32ofs,
2081                      unsigned int n_bits)
2082 {
2083     ovs_be32 *mask = &((ovs_be32 *)&wc->masks)[be32ofs];
2084     unsigned int i;
2085     ovs_be32 zeroes = 0;
2086
2087     for (i = 0; i < n_bits / 32; i++) {
2088         zeroes |= ~mask[i];
2089     }
2090     if (n_bits % 32) {
2091         zeroes |= ~mask[i] & htonl(~0u << (32 - n_bits % 32));
2092     }
2093
2094     return !zeroes; /* All 'n_bits' bits set. */
2095 }
2096
2097 static rcu_trie_ptr *
2098 trie_next_edge(struct trie_node *node, const ovs_be32 value[],
2099                unsigned int ofs)
2100 {
2101     return node->edges + be_get_bit_at(value, ofs);
2102 }
2103
2104 static const struct trie_node *
2105 trie_next_node(const struct trie_node *node, const ovs_be32 value[],
2106                unsigned int ofs)
2107 {
2108     return ovsrcu_get(struct trie_node *,
2109                       &node->edges[be_get_bit_at(value, ofs)]);
2110 }
2111
2112 /* Set the bit at ("MSB 0"-based) offset 'ofs'.  'ofs' can be greater than 31.
2113  */
2114 static void
2115 be_set_bit_at(ovs_be32 value[], unsigned int ofs)
2116 {
2117     ((uint8_t *)value)[ofs / 8] |= 1u << (7 - ofs % 8);
2118 }
2119
2120 /* Returns the number of bits in the prefix mask necessary to determine a
2121  * mismatch, in case there are longer prefixes in the tree below the one that
2122  * matched.
2123  * '*plens' will have a bit set for each prefix length that may have matching
2124  * rules.  The caller is responsible for clearing the '*plens' prior to
2125  * calling this.
2126  */
2127 static unsigned int
2128 trie_lookup_value(const rcu_trie_ptr *trie, const ovs_be32 value[],
2129                   ovs_be32 plens[], unsigned int n_bits)
2130 {
2131     const struct trie_node *prev = NULL;
2132     const struct trie_node *node = ovsrcu_get(struct trie_node *, trie);
2133     unsigned int match_len = 0; /* Number of matching bits. */
2134
2135     for (; node; prev = node, node = trie_next_node(node, value, match_len)) {
2136         unsigned int eqbits;
2137         /* Check if this edge can be followed. */
2138         eqbits = prefix_equal_bits(node->prefix, node->n_bits, value,
2139                                    match_len);
2140         match_len += eqbits;
2141         if (eqbits < node->n_bits) { /* Mismatch, nothing more to be found. */
2142             /* Bit at offset 'match_len' differed. */
2143             return match_len + 1; /* Includes the first mismatching bit. */
2144         }
2145         /* Full match, check if rules exist at this prefix length. */
2146         if (node->n_rules > 0) {
2147             be_set_bit_at(plens, match_len - 1);
2148         }
2149         if (match_len >= n_bits) {
2150             return n_bits; /* Full prefix. */
2151         }
2152     }
2153     /* node == NULL.  Full match so far, but we tried to follow an
2154      * non-existing branch.  Need to exclude the other branch if it exists
2155      * (it does not if we were called on an empty trie or 'prev' is a leaf
2156      * node). */
2157     return !prev || trie_is_leaf(prev) ? match_len : match_len + 1;
2158 }
2159
2160 static unsigned int
2161 trie_lookup(const struct cls_trie *trie, const struct flow *flow,
2162             union mf_value *plens)
2163 {
2164     const struct mf_field *mf = trie->field;
2165
2166     /* Check that current flow matches the prerequisites for the trie
2167      * field.  Some match fields are used for multiple purposes, so we
2168      * must check that the trie is relevant for this flow. */
2169     if (mf_are_prereqs_ok(mf, flow)) {
2170         return trie_lookup_value(&trie->root,
2171                                  &((ovs_be32 *)flow)[mf->flow_be32ofs],
2172                                  &plens->be32, mf->n_bits);
2173     }
2174     memset(plens, 0xff, sizeof *plens); /* All prefixes, no skipping. */
2175     return 0; /* Value not used in this case. */
2176 }
2177
2178 /* Returns the length of a prefix match mask for the field 'mf' in 'minimask'.
2179  * Returns the u32 offset to the miniflow data in '*miniflow_index', if
2180  * 'miniflow_index' is not NULL. */
2181 static unsigned int
2182 minimask_get_prefix_len(const struct minimask *minimask,
2183                         const struct mf_field *mf)
2184 {
2185     unsigned int n_bits = 0, mask_tz = 0; /* Non-zero when end of mask seen. */
2186     uint8_t be32_ofs = mf->flow_be32ofs;
2187     uint8_t be32_end = be32_ofs + mf->n_bytes / 4;
2188
2189     for (; be32_ofs < be32_end; ++be32_ofs) {
2190         uint32_t mask = ntohl(minimask_get_be32(minimask, be32_ofs));
2191
2192         /* Validate mask, count the mask length. */
2193         if (mask_tz) {
2194             if (mask) {
2195                 return 0; /* No bits allowed after mask ended. */
2196             }
2197         } else {
2198             if (~mask & (~mask + 1)) {
2199                 return 0; /* Mask not contiguous. */
2200             }
2201             mask_tz = ctz32(mask);
2202             n_bits += 32 - mask_tz;
2203         }
2204     }
2205
2206     return n_bits;
2207 }
2208
2209 /*
2210  * This is called only when mask prefix is known to be CIDR and non-zero.
2211  * Relies on the fact that the flow and mask have the same map, and since
2212  * the mask is CIDR, the storage for the flow field exists even if it
2213  * happened to be zeros.
2214  */
2215 static const ovs_be32 *
2216 minimatch_get_prefix(const struct minimatch *match, const struct mf_field *mf)
2217 {
2218     return (OVS_FORCE const ovs_be32 *)
2219         (miniflow_get_values(&match->flow)
2220          + count_1bits(match->flow.map &
2221                        ((UINT64_C(1) << mf->flow_be32ofs / 2) - 1)))
2222         + (mf->flow_be32ofs & 1);
2223 }
2224
2225 /* Insert rule in to the prefix tree.
2226  * 'mlen' must be the (non-zero) CIDR prefix length of the 'trie->field' mask
2227  * in 'rule'. */
2228 static void
2229 trie_insert(struct cls_trie *trie, const struct cls_rule *rule, int mlen)
2230 {
2231     trie_insert_prefix(&trie->root,
2232                        minimatch_get_prefix(&rule->match, trie->field), mlen);
2233 }
2234
2235 static void
2236 trie_insert_prefix(rcu_trie_ptr *edge, const ovs_be32 *prefix, int mlen)
2237 {
2238     struct trie_node *node;
2239     int ofs = 0;
2240
2241     /* Walk the tree. */
2242     for (; (node = ovsrcu_get_protected(struct trie_node *, edge));
2243          edge = trie_next_edge(node, prefix, ofs)) {
2244         unsigned int eqbits = trie_prefix_equal_bits(node, prefix, ofs, mlen);
2245         ofs += eqbits;
2246         if (eqbits < node->n_bits) {
2247             /* Mismatch, new node needs to be inserted above. */
2248             int old_branch = get_bit_at(node->prefix, eqbits);
2249             struct trie_node *new_parent;
2250
2251             new_parent = trie_branch_create(prefix, ofs - eqbits, eqbits,
2252                                             ofs == mlen ? 1 : 0);
2253             /* Copy the node to modify it. */
2254             node = trie_node_rcu_realloc(node);
2255             /* Adjust the new node for its new position in the tree. */
2256             node->prefix <<= eqbits;
2257             node->n_bits -= eqbits;
2258             ovsrcu_set_hidden(&new_parent->edges[old_branch], node);
2259
2260             /* Check if need a new branch for the new rule. */
2261             if (ofs < mlen) {
2262                 ovsrcu_set_hidden(&new_parent->edges[!old_branch],
2263                                   trie_branch_create(prefix, ofs, mlen - ofs,
2264                                                      1));
2265             }
2266             ovsrcu_set(edge, new_parent); /* Publish changes. */
2267             return;
2268         }
2269         /* Full match so far. */
2270
2271         if (ofs == mlen) {
2272             /* Full match at the current node, rule needs to be added here. */
2273             node->n_rules++;
2274             return;
2275         }
2276     }
2277     /* Must insert a new tree branch for the new rule. */
2278     ovsrcu_set(edge, trie_branch_create(prefix, ofs, mlen - ofs, 1));
2279 }
2280
2281 /* 'mlen' must be the (non-zero) CIDR prefix length of the 'trie->field' mask
2282  * in 'rule'. */
2283 static void
2284 trie_remove(struct cls_trie *trie, const struct cls_rule *rule, int mlen)
2285 {
2286     trie_remove_prefix(&trie->root,
2287                        minimatch_get_prefix(&rule->match, trie->field), mlen);
2288 }
2289
2290 /* 'mlen' must be the (non-zero) CIDR prefix length of the 'trie->field' mask
2291  * in 'rule'. */
2292 static void
2293 trie_remove_prefix(rcu_trie_ptr *root, const ovs_be32 *prefix, int mlen)
2294 {
2295     struct trie_node *node;
2296     rcu_trie_ptr *edges[sizeof(union mf_value) * 8];
2297     int depth = 0, ofs = 0;
2298
2299     /* Walk the tree. */
2300     for (edges[0] = root;
2301          (node = ovsrcu_get_protected(struct trie_node *, edges[depth]));
2302          edges[++depth] = trie_next_edge(node, prefix, ofs)) {
2303         unsigned int eqbits = trie_prefix_equal_bits(node, prefix, ofs, mlen);
2304
2305         if (eqbits < node->n_bits) {
2306             /* Mismatch, nothing to be removed.  This should never happen, as
2307              * only rules in the classifier are ever removed. */
2308             break; /* Log a warning. */
2309         }
2310         /* Full match so far. */
2311         ofs += eqbits;
2312
2313         if (ofs == mlen) {
2314             /* Full prefix match at the current node, remove rule here. */
2315             if (!node->n_rules) {
2316                 break; /* Log a warning. */
2317             }
2318             node->n_rules--;
2319
2320             /* Check if can prune the tree. */
2321             while (!node->n_rules) {
2322                 struct trie_node *next,
2323                     *edge0 = ovsrcu_get_protected(struct trie_node *,
2324                                                   &node->edges[0]),
2325                     *edge1 = ovsrcu_get_protected(struct trie_node *,
2326                                                   &node->edges[1]);
2327
2328                 if (edge0 && edge1) {
2329                     break; /* A branching point, cannot prune. */
2330                 }
2331
2332                 /* Else have at most one child node, remove this node. */
2333                 next = edge0 ? edge0 : edge1;
2334
2335                 if (next) {
2336                     if (node->n_bits + next->n_bits > TRIE_PREFIX_BITS) {
2337                         break;   /* Cannot combine. */
2338                     }
2339                     next = trie_node_rcu_realloc(next); /* Modify. */
2340
2341                     /* Combine node with next. */
2342                     next->prefix = node->prefix | next->prefix >> node->n_bits;
2343                     next->n_bits += node->n_bits;
2344                 }
2345                 /* Update the parent's edge. */
2346                 ovsrcu_set(edges[depth], next); /* Publish changes. */
2347                 trie_node_destroy(node);
2348
2349                 if (next || !depth) {
2350                     /* Branch not pruned or at root, nothing more to do. */
2351                     break;
2352                 }
2353                 node = ovsrcu_get_protected(struct trie_node *,
2354                                             edges[--depth]);
2355             }
2356             return;
2357         }
2358     }
2359     /* Cannot go deeper. This should never happen, since only rules
2360      * that actually exist in the classifier are ever removed. */
2361     VLOG_WARN("Trying to remove non-existing rule from a prefix trie.");
2362 }
2363 \f
2364
2365 #define CLS_MATCH_POISON (struct cls_match *)(UINTPTR_MAX / 0xf * 0xb)
2366
2367 void
2368 cls_match_free_cb(struct cls_match *rule)
2369 {
2370     ovsrcu_set_hidden(&rule->next, CLS_MATCH_POISON);
2371     free(rule);
2372 }