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