tunnel: Geneve TLV handling support for OpenFlow.
[cascardo/ovs.git] / lib / flow.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2008, 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 #include <config.h>
17 #include <sys/types.h>
18 #include "flow.h"
19 #include <errno.h>
20 #include <inttypes.h>
21 #include <limits.h>
22 #include <netinet/in.h>
23 #include <netinet/icmp6.h>
24 #include <netinet/ip6.h>
25 #include <stdint.h>
26 #include <stdlib.h>
27 #include <string.h>
28 #include "byte-order.h"
29 #include "coverage.h"
30 #include "csum.h"
31 #include "dynamic-string.h"
32 #include "hash.h"
33 #include "jhash.h"
34 #include "match.h"
35 #include "dp-packet.h"
36 #include "openflow/openflow.h"
37 #include "packets.h"
38 #include "odp-util.h"
39 #include "random.h"
40 #include "unaligned.h"
41
42 COVERAGE_DEFINE(flow_extract);
43 COVERAGE_DEFINE(miniflow_malloc);
44
45 /* U64 indices for segmented flow classification. */
46 const uint8_t flow_segment_u64s[4] = {
47     FLOW_SEGMENT_1_ENDS_AT / sizeof(uint64_t),
48     FLOW_SEGMENT_2_ENDS_AT / sizeof(uint64_t),
49     FLOW_SEGMENT_3_ENDS_AT / sizeof(uint64_t),
50     FLOW_U64S
51 };
52
53 /* Asserts that field 'f1' follows immediately after 'f0' in struct flow,
54  * without any intervening padding. */
55 #define ASSERT_SEQUENTIAL(f0, f1)                       \
56     BUILD_ASSERT_DECL(offsetof(struct flow, f0)         \
57                       + MEMBER_SIZEOF(struct flow, f0)  \
58                       == offsetof(struct flow, f1))
59
60 /* Asserts that fields 'f0' and 'f1' are in the same 32-bit aligned word within
61  * struct flow. */
62 #define ASSERT_SAME_WORD(f0, f1)                        \
63     BUILD_ASSERT_DECL(offsetof(struct flow, f0) / 4     \
64                       == offsetof(struct flow, f1) / 4)
65
66 /* Asserts that 'f0' and 'f1' are both sequential and within the same 32-bit
67  * aligned word in struct flow. */
68 #define ASSERT_SEQUENTIAL_SAME_WORD(f0, f1)     \
69     ASSERT_SEQUENTIAL(f0, f1);                  \
70     ASSERT_SAME_WORD(f0, f1)
71
72 /* miniflow_extract() assumes the following to be true to optimize the
73  * extraction process. */
74 ASSERT_SEQUENTIAL_SAME_WORD(dl_type, vlan_tci);
75
76 ASSERT_SEQUENTIAL_SAME_WORD(nw_frag, nw_tos);
77 ASSERT_SEQUENTIAL_SAME_WORD(nw_tos, nw_ttl);
78 ASSERT_SEQUENTIAL_SAME_WORD(nw_ttl, nw_proto);
79
80 /* TCP flags in the middle of a BE64, zeroes in the other half. */
81 BUILD_ASSERT_DECL(offsetof(struct flow, tcp_flags) % 8 == 4);
82
83 #if WORDS_BIGENDIAN
84 #define TCP_FLAGS_BE32(tcp_ctl) ((OVS_FORCE ovs_be32)TCP_FLAGS_BE16(tcp_ctl) \
85                                  << 16)
86 #else
87 #define TCP_FLAGS_BE32(tcp_ctl) ((OVS_FORCE ovs_be32)TCP_FLAGS_BE16(tcp_ctl))
88 #endif
89
90 ASSERT_SEQUENTIAL_SAME_WORD(tp_src, tp_dst);
91
92 /* Removes 'size' bytes from the head end of '*datap', of size '*sizep', which
93  * must contain at least 'size' bytes of data.  Returns the first byte of data
94  * removed. */
95 static inline const void *
96 data_pull(const void **datap, size_t *sizep, size_t size)
97 {
98     const char *data = *datap;
99     *datap = data + size;
100     *sizep -= size;
101     return data;
102 }
103
104 /* If '*datap' has at least 'size' bytes of data, removes that many bytes from
105  * the head end of '*datap' and returns the first byte removed.  Otherwise,
106  * returns a null pointer without modifying '*datap'. */
107 static inline const void *
108 data_try_pull(const void **datap, size_t *sizep, size_t size)
109 {
110     return OVS_LIKELY(*sizep >= size) ? data_pull(datap, sizep, size) : NULL;
111 }
112
113 /* Context for pushing data to a miniflow. */
114 struct mf_ctx {
115     uint64_t map;
116     uint64_t *data;
117     uint64_t * const end;
118 };
119
120 /* miniflow_push_* macros allow filling in a miniflow data values in order.
121  * Assertions are needed only when the layout of the struct flow is modified.
122  * 'ofs' is a compile-time constant, which allows most of the code be optimized
123  * away.  Some GCC versions gave warnings on ALWAYS_INLINE, so these are
124  * defined as macros. */
125
126 #if (FLOW_WC_SEQ != 32)
127 #define MINIFLOW_ASSERT(X) ovs_assert(X)
128 BUILD_MESSAGE("FLOW_WC_SEQ changed: miniflow_extract() will have runtime "
129                "assertions enabled. Consider updating FLOW_WC_SEQ after "
130                "testing")
131 #else
132 #define MINIFLOW_ASSERT(X)
133 #endif
134
135 #define miniflow_push_uint64_(MF, OFS, VALUE)                   \
136 {                                                               \
137     MINIFLOW_ASSERT(MF.data < MF.end && (OFS) % 8 == 0          \
138                     && !(MF.map & (UINT64_MAX << (OFS) / 8)));  \
139     *MF.data++ = VALUE;                                         \
140     MF.map |= UINT64_C(1) << (OFS) / 8;                         \
141 }
142
143 #define miniflow_push_be64_(MF, OFS, VALUE) \
144     miniflow_push_uint64_(MF, OFS, (OVS_FORCE uint64_t)(VALUE))
145
146 #define miniflow_push_uint32_(MF, OFS, VALUE)                   \
147 {                                                               \
148     MINIFLOW_ASSERT(MF.data < MF.end &&                                 \
149                     (((OFS) % 8 == 0 && !(MF.map & (UINT64_MAX << (OFS) / 8))) \
150                      || ((OFS) % 8 == 4 && MF.map & (UINT64_C(1) << (OFS) / 8) \
151                          && !(MF.map & (UINT64_MAX << ((OFS) / 8 + 1)))))); \
152                                                                         \
153     if ((OFS) % 8 == 0) {                                               \
154         *(uint32_t *)MF.data = VALUE;                                   \
155         MF.map |= UINT64_C(1) << (OFS) / 8;                             \
156     } else if ((OFS) % 8 == 4) {                                        \
157         *((uint32_t *)MF.data + 1) = VALUE;                             \
158         MF.data++;                                                      \
159     }                                                                   \
160 }
161
162 #define miniflow_push_be32_(MF, OFS, VALUE)                     \
163     miniflow_push_uint32_(MF, OFS, (OVS_FORCE uint32_t)(VALUE))
164
165 #define miniflow_push_uint16_(MF, OFS, VALUE)                           \
166 {                                                                       \
167     MINIFLOW_ASSERT(MF.data < MF.end &&                                 \
168                     (((OFS) % 8 == 0 && !(MF.map & (UINT64_MAX << (OFS) / 8))) \
169                      || ((OFS) % 2 == 0 && MF.map & (UINT64_C(1) << (OFS) / 8) \
170                          && !(MF.map & (UINT64_MAX << ((OFS) / 8 + 1)))))); \
171                                                                         \
172     if ((OFS) % 8 == 0) {                                               \
173         *(uint16_t *)MF.data = VALUE;                                   \
174         MF.map |= UINT64_C(1) << (OFS) / 8;                             \
175     } else if ((OFS) % 8 == 2) {                                        \
176         *((uint16_t *)MF.data + 1) = VALUE;                             \
177     } else if ((OFS) % 8 == 4) {                                        \
178         *((uint16_t *)MF.data + 2) = VALUE;                             \
179     } else if ((OFS) % 8 == 6) {                                        \
180         *((uint16_t *)MF.data + 3) = VALUE;                             \
181         MF.data++;                                                      \
182     }                                                                   \
183 }
184
185 #define miniflow_pad_to_64_(MF, OFS)                                    \
186 {                                                                   \
187     MINIFLOW_ASSERT((OFS) % 8 != 0);                                    \
188     MINIFLOW_ASSERT(MF.map & (UINT64_C(1) << (OFS) / 8));               \
189     MINIFLOW_ASSERT(!(MF.map & (UINT64_MAX << ((OFS) / 8 + 1))));       \
190                                                                         \
191     memset((uint8_t *)MF.data + (OFS) % 8, 0, 8 - (OFS) % 8);           \
192     MF.data++;                                                          \
193 }
194
195 #define miniflow_push_be16_(MF, OFS, VALUE)                     \
196     miniflow_push_uint16_(MF, OFS, (OVS_FORCE uint16_t)VALUE);
197
198 /* Data at 'valuep' may be unaligned. */
199 #define miniflow_push_words_(MF, OFS, VALUEP, N_WORDS)          \
200 {                                                               \
201     int ofs64 = (OFS) / 8;                                      \
202                                                                         \
203     MINIFLOW_ASSERT(MF.data + (N_WORDS) <= MF.end && (OFS) % 8 == 0     \
204                     && !(MF.map & (UINT64_MAX << ofs64)));              \
205                                                                         \
206     memcpy(MF.data, (VALUEP), (N_WORDS) * sizeof *MF.data);             \
207     MF.data += (N_WORDS);                                               \
208     MF.map |= ((UINT64_MAX >> (64 - (N_WORDS))) << ofs64);              \
209 }
210
211 /* Push 32-bit words padded to 64-bits. */
212 #define miniflow_push_words_32_(MF, OFS, VALUEP, N_WORDS)               \
213 {                                                                       \
214     int ofs64 = (OFS) / 8;                                              \
215                                                                         \
216     MINIFLOW_ASSERT(MF.data + DIV_ROUND_UP(N_WORDS, 2) <= MF.end        \
217                     && (OFS) % 8 == 0                                   \
218                     && !(MF.map & (UINT64_MAX << ofs64)));              \
219                                                                         \
220     memcpy(MF.data, (VALUEP), (N_WORDS) * sizeof(uint32_t));            \
221     MF.data += DIV_ROUND_UP(N_WORDS, 2);                                \
222     MF.map |= ((UINT64_MAX >> (64 - DIV_ROUND_UP(N_WORDS, 2))) << ofs64); \
223     if ((N_WORDS) & 1) {                                                \
224         *((uint32_t *)MF.data - 1) = 0;                                 \
225     }                                                                   \
226 }
227
228 /* Data at 'valuep' may be unaligned. */
229 /* MACs start 64-aligned, and must be followed by other data or padding. */
230 #define miniflow_push_macs_(MF, OFS, VALUEP)                    \
231 {                                                               \
232     int ofs64 = (OFS) / 8;                                      \
233                                                                 \
234     MINIFLOW_ASSERT(MF.data + 2 <= MF.end && (OFS) % 8 == 0     \
235                     && !(MF.map & (UINT64_MAX << ofs64)));      \
236                                                                 \
237     memcpy(MF.data, (VALUEP), 2 * ETH_ADDR_LEN);                \
238     MF.data += 1;                   /* First word only. */      \
239     MF.map |= UINT64_C(3) << ofs64; /* Both words. */           \
240 }
241
242 #define miniflow_push_uint32(MF, FIELD, VALUE)                      \
243     miniflow_push_uint32_(MF, offsetof(struct flow, FIELD), VALUE)
244
245 #define miniflow_push_be32(MF, FIELD, VALUE)                        \
246     miniflow_push_be32_(MF, offsetof(struct flow, FIELD), VALUE)
247
248 #define miniflow_push_uint16(MF, FIELD, VALUE)                      \
249     miniflow_push_uint16_(MF, offsetof(struct flow, FIELD), VALUE)
250
251 #define miniflow_push_be16(MF, FIELD, VALUE)                        \
252     miniflow_push_be16_(MF, offsetof(struct flow, FIELD), VALUE)
253
254 #define miniflow_pad_to_64(MF, FIELD)                       \
255     miniflow_pad_to_64_(MF, offsetof(struct flow, FIELD))
256
257 #define miniflow_push_words(MF, FIELD, VALUEP, N_WORDS)                 \
258     miniflow_push_words_(MF, offsetof(struct flow, FIELD), VALUEP, N_WORDS)
259
260 #define miniflow_push_words_32(MF, FIELD, VALUEP, N_WORDS)              \
261     miniflow_push_words_32_(MF, offsetof(struct flow, FIELD), VALUEP, N_WORDS)
262
263 #define miniflow_push_macs(MF, FIELD, VALUEP)                       \
264     miniflow_push_macs_(MF, offsetof(struct flow, FIELD), VALUEP)
265
266 /* Pulls the MPLS headers at '*datap' and returns the count of them. */
267 static inline int
268 parse_mpls(const void **datap, size_t *sizep)
269 {
270     const struct mpls_hdr *mh;
271     int count = 0;
272
273     while ((mh = data_try_pull(datap, sizep, sizeof *mh))) {
274         count++;
275         if (mh->mpls_lse.lo & htons(1 << MPLS_BOS_SHIFT)) {
276             break;
277         }
278     }
279     return MIN(count, FLOW_MAX_MPLS_LABELS);
280 }
281
282 static inline ovs_be16
283 parse_vlan(const void **datap, size_t *sizep)
284 {
285     const struct eth_header *eth = *datap;
286
287     struct qtag_prefix {
288         ovs_be16 eth_type;      /* ETH_TYPE_VLAN */
289         ovs_be16 tci;
290     };
291
292     data_pull(datap, sizep, ETH_ADDR_LEN * 2);
293
294     if (eth->eth_type == htons(ETH_TYPE_VLAN)) {
295         if (OVS_LIKELY(*sizep
296                        >= sizeof(struct qtag_prefix) + sizeof(ovs_be16))) {
297             const struct qtag_prefix *qp = data_pull(datap, sizep, sizeof *qp);
298             return qp->tci | htons(VLAN_CFI);
299         }
300     }
301     return 0;
302 }
303
304 static inline ovs_be16
305 parse_ethertype(const void **datap, size_t *sizep)
306 {
307     const struct llc_snap_header *llc;
308     ovs_be16 proto;
309
310     proto = *(ovs_be16 *) data_pull(datap, sizep, sizeof proto);
311     if (OVS_LIKELY(ntohs(proto) >= ETH_TYPE_MIN)) {
312         return proto;
313     }
314
315     if (OVS_UNLIKELY(*sizep < sizeof *llc)) {
316         return htons(FLOW_DL_TYPE_NONE);
317     }
318
319     llc = *datap;
320     if (OVS_UNLIKELY(llc->llc.llc_dsap != LLC_DSAP_SNAP
321                      || llc->llc.llc_ssap != LLC_SSAP_SNAP
322                      || llc->llc.llc_cntl != LLC_CNTL_SNAP
323                      || memcmp(llc->snap.snap_org, SNAP_ORG_ETHERNET,
324                                sizeof llc->snap.snap_org))) {
325         return htons(FLOW_DL_TYPE_NONE);
326     }
327
328     data_pull(datap, sizep, sizeof *llc);
329
330     if (OVS_LIKELY(ntohs(llc->snap.snap_type) >= ETH_TYPE_MIN)) {
331         return llc->snap.snap_type;
332     }
333
334     return htons(FLOW_DL_TYPE_NONE);
335 }
336
337 static inline bool
338 parse_icmpv6(const void **datap, size_t *sizep, const struct icmp6_hdr *icmp,
339              const struct in6_addr **nd_target,
340              uint8_t arp_buf[2][ETH_ADDR_LEN])
341 {
342     if (icmp->icmp6_code == 0 &&
343         (icmp->icmp6_type == ND_NEIGHBOR_SOLICIT ||
344          icmp->icmp6_type == ND_NEIGHBOR_ADVERT)) {
345
346         *nd_target = data_try_pull(datap, sizep, sizeof **nd_target);
347         if (OVS_UNLIKELY(!*nd_target)) {
348             return false;
349         }
350
351         while (*sizep >= 8) {
352             /* The minimum size of an option is 8 bytes, which also is
353              * the size of Ethernet link-layer options. */
354             const struct nd_opt_hdr *nd_opt = *datap;
355             int opt_len = nd_opt->nd_opt_len * 8;
356
357             if (!opt_len || opt_len > *sizep) {
358                 goto invalid;
359             }
360
361             /* Store the link layer address if the appropriate option is
362              * provided.  It is considered an error if the same link
363              * layer option is specified twice. */
364             if (nd_opt->nd_opt_type == ND_OPT_SOURCE_LINKADDR
365                     && opt_len == 8) {
366                 if (OVS_LIKELY(eth_addr_is_zero(arp_buf[0]))) {
367                     memcpy(arp_buf[0], nd_opt + 1, ETH_ADDR_LEN);
368                 } else {
369                     goto invalid;
370                 }
371             } else if (nd_opt->nd_opt_type == ND_OPT_TARGET_LINKADDR
372                     && opt_len == 8) {
373                 if (OVS_LIKELY(eth_addr_is_zero(arp_buf[1]))) {
374                     memcpy(arp_buf[1], nd_opt + 1, ETH_ADDR_LEN);
375                 } else {
376                     goto invalid;
377                 }
378             }
379
380             if (OVS_UNLIKELY(!data_try_pull(datap, sizep, opt_len))) {
381                 goto invalid;
382             }
383         }
384     }
385
386     return true;
387
388 invalid:
389     return false;
390 }
391
392 /* Initializes 'flow' members from 'packet' and 'md'
393  *
394  * Initializes 'packet' header l2 pointer to the start of the Ethernet
395  * header, and the layer offsets as follows:
396  *
397  *    - packet->l2_5_ofs to the start of the MPLS shim header, or UINT16_MAX
398  *      when there is no MPLS shim header.
399  *
400  *    - packet->l3_ofs to just past the Ethernet header, or just past the
401  *      vlan_header if one is present, to the first byte of the payload of the
402  *      Ethernet frame.  UINT16_MAX if the frame is too short to contain an
403  *      Ethernet header.
404  *
405  *    - packet->l4_ofs to just past the IPv4 header, if one is present and
406  *      has at least the content used for the fields of interest for the flow,
407  *      otherwise UINT16_MAX.
408  */
409 void
410 flow_extract(struct dp_packet *packet, struct flow *flow)
411 {
412     struct {
413         struct miniflow mf;
414         uint64_t buf[FLOW_U64S];
415     } m;
416
417     COVERAGE_INC(flow_extract);
418
419     miniflow_initialize(&m.mf, m.buf);
420     miniflow_extract(packet, &m.mf);
421     miniflow_expand(&m.mf, flow);
422 }
423
424 /* Caller is responsible for initializing 'dst' with enough storage for
425  * FLOW_U64S * 8 bytes. */
426 void
427 miniflow_extract(struct dp_packet *packet, struct miniflow *dst)
428 {
429     const struct pkt_metadata *md = &packet->md;
430     const void *data = dp_packet_data(packet);
431     size_t size = dp_packet_size(packet);
432     uint64_t *values = miniflow_values(dst);
433     struct mf_ctx mf = { 0, values, values + FLOW_U64S };
434     const char *l2;
435     ovs_be16 dl_type;
436     uint8_t nw_frag, nw_tos, nw_ttl, nw_proto;
437
438     /* Metadata. */
439     if (md->tunnel.ip_dst) {
440         miniflow_push_words(mf, tunnel, &md->tunnel,
441                             sizeof md->tunnel / sizeof(uint64_t));
442     }
443     if (md->skb_priority || md->pkt_mark) {
444         miniflow_push_uint32(mf, skb_priority, md->skb_priority);
445         miniflow_push_uint32(mf, pkt_mark, md->pkt_mark);
446     }
447     miniflow_push_uint32(mf, dp_hash, md->dp_hash);
448     miniflow_push_uint32(mf, in_port, odp_to_u32(md->in_port.odp_port));
449     if (md->recirc_id) {
450         miniflow_push_uint32(mf, recirc_id, md->recirc_id);
451         miniflow_pad_to_64(mf, conj_id);
452     }
453
454     /* Initialize packet's layer pointer and offsets. */
455     l2 = data;
456     dp_packet_reset_offsets(packet);
457
458     /* Must have full Ethernet header to proceed. */
459     if (OVS_UNLIKELY(size < sizeof(struct eth_header))) {
460         goto out;
461     } else {
462         ovs_be16 vlan_tci;
463
464         /* Link layer. */
465         ASSERT_SEQUENTIAL(dl_dst, dl_src);
466         miniflow_push_macs(mf, dl_dst, data);
467         /* dl_type, vlan_tci. */
468         vlan_tci = parse_vlan(&data, &size);
469         dl_type = parse_ethertype(&data, &size);
470         miniflow_push_be16(mf, dl_type, dl_type);
471         miniflow_push_be16(mf, vlan_tci, vlan_tci);
472     }
473
474     /* Parse mpls. */
475     if (OVS_UNLIKELY(eth_type_mpls(dl_type))) {
476         int count;
477         const void *mpls = data;
478
479         packet->l2_5_ofs = (char *)data - l2;
480         count = parse_mpls(&data, &size);
481         miniflow_push_words_32(mf, mpls_lse, mpls, count);
482     }
483
484     /* Network layer. */
485     packet->l3_ofs = (char *)data - l2;
486
487     nw_frag = 0;
488     if (OVS_LIKELY(dl_type == htons(ETH_TYPE_IP))) {
489         const struct ip_header *nh = data;
490         int ip_len;
491         uint16_t tot_len;
492
493         if (OVS_UNLIKELY(size < IP_HEADER_LEN)) {
494             goto out;
495         }
496         ip_len = IP_IHL(nh->ip_ihl_ver) * 4;
497
498         if (OVS_UNLIKELY(ip_len < IP_HEADER_LEN)) {
499             goto out;
500         }
501         if (OVS_UNLIKELY(size < ip_len)) {
502             goto out;
503         }
504         tot_len = ntohs(nh->ip_tot_len);
505         if (OVS_UNLIKELY(tot_len > size)) {
506             goto out;
507         }
508         if (OVS_UNLIKELY(size - tot_len > UINT8_MAX)) {
509             goto out;
510         }
511         dp_packet_set_l2_pad_size(packet, size - tot_len);
512         size = tot_len;   /* Never pull padding. */
513
514         /* Push both source and destination address at once. */
515         miniflow_push_words(mf, nw_src, &nh->ip_src, 1);
516
517         miniflow_push_be32(mf, ipv6_label, 0); /* Padding for IPv4. */
518
519         nw_tos = nh->ip_tos;
520         nw_ttl = nh->ip_ttl;
521         nw_proto = nh->ip_proto;
522         if (OVS_UNLIKELY(IP_IS_FRAGMENT(nh->ip_frag_off))) {
523             nw_frag = FLOW_NW_FRAG_ANY;
524             if (nh->ip_frag_off & htons(IP_FRAG_OFF_MASK)) {
525                 nw_frag |= FLOW_NW_FRAG_LATER;
526             }
527         }
528         data_pull(&data, &size, ip_len);
529     } else if (dl_type == htons(ETH_TYPE_IPV6)) {
530         const struct ovs_16aligned_ip6_hdr *nh;
531         ovs_be32 tc_flow;
532         uint16_t plen;
533
534         if (OVS_UNLIKELY(size < sizeof *nh)) {
535             goto out;
536         }
537         nh = data_pull(&data, &size, sizeof *nh);
538
539         plen = ntohs(nh->ip6_plen);
540         if (OVS_UNLIKELY(plen > size)) {
541             goto out;
542         }
543         /* Jumbo Payload option not supported yet. */
544         if (OVS_UNLIKELY(size - plen > UINT8_MAX)) {
545             goto out;
546         }
547         dp_packet_set_l2_pad_size(packet, size - plen);
548         size = plen;   /* Never pull padding. */
549
550         miniflow_push_words(mf, ipv6_src, &nh->ip6_src,
551                             sizeof nh->ip6_src / 8);
552         miniflow_push_words(mf, ipv6_dst, &nh->ip6_dst,
553                             sizeof nh->ip6_dst / 8);
554
555         tc_flow = get_16aligned_be32(&nh->ip6_flow);
556         {
557             ovs_be32 label = tc_flow & htonl(IPV6_LABEL_MASK);
558             miniflow_push_be32(mf, ipv6_label, label);
559         }
560
561         nw_tos = ntohl(tc_flow) >> 20;
562         nw_ttl = nh->ip6_hlim;
563         nw_proto = nh->ip6_nxt;
564
565         while (1) {
566             if (OVS_LIKELY((nw_proto != IPPROTO_HOPOPTS)
567                            && (nw_proto != IPPROTO_ROUTING)
568                            && (nw_proto != IPPROTO_DSTOPTS)
569                            && (nw_proto != IPPROTO_AH)
570                            && (nw_proto != IPPROTO_FRAGMENT))) {
571                 /* It's either a terminal header (e.g., TCP, UDP) or one we
572                  * don't understand.  In either case, we're done with the
573                  * packet, so use it to fill in 'nw_proto'. */
574                 break;
575             }
576
577             /* We only verify that at least 8 bytes of the next header are
578              * available, but many of these headers are longer.  Ensure that
579              * accesses within the extension header are within those first 8
580              * bytes. All extension headers are required to be at least 8
581              * bytes. */
582             if (OVS_UNLIKELY(size < 8)) {
583                 goto out;
584             }
585
586             if ((nw_proto == IPPROTO_HOPOPTS)
587                 || (nw_proto == IPPROTO_ROUTING)
588                 || (nw_proto == IPPROTO_DSTOPTS)) {
589                 /* These headers, while different, have the fields we care
590                  * about in the same location and with the same
591                  * interpretation. */
592                 const struct ip6_ext *ext_hdr = data;
593                 nw_proto = ext_hdr->ip6e_nxt;
594                 if (OVS_UNLIKELY(!data_try_pull(&data, &size,
595                                                 (ext_hdr->ip6e_len + 1) * 8))) {
596                     goto out;
597                 }
598             } else if (nw_proto == IPPROTO_AH) {
599                 /* A standard AH definition isn't available, but the fields
600                  * we care about are in the same location as the generic
601                  * option header--only the header length is calculated
602                  * differently. */
603                 const struct ip6_ext *ext_hdr = data;
604                 nw_proto = ext_hdr->ip6e_nxt;
605                 if (OVS_UNLIKELY(!data_try_pull(&data, &size,
606                                                 (ext_hdr->ip6e_len + 2) * 4))) {
607                     goto out;
608                 }
609             } else if (nw_proto == IPPROTO_FRAGMENT) {
610                 const struct ovs_16aligned_ip6_frag *frag_hdr = data;
611
612                 nw_proto = frag_hdr->ip6f_nxt;
613                 if (!data_try_pull(&data, &size, sizeof *frag_hdr)) {
614                     goto out;
615                 }
616
617                 /* We only process the first fragment. */
618                 if (frag_hdr->ip6f_offlg != htons(0)) {
619                     nw_frag = FLOW_NW_FRAG_ANY;
620                     if ((frag_hdr->ip6f_offlg & IP6F_OFF_MASK) != htons(0)) {
621                         nw_frag |= FLOW_NW_FRAG_LATER;
622                         nw_proto = IPPROTO_FRAGMENT;
623                         break;
624                     }
625                 }
626             }
627         }
628     } else {
629         if (dl_type == htons(ETH_TYPE_ARP) ||
630             dl_type == htons(ETH_TYPE_RARP)) {
631             uint8_t arp_buf[2][ETH_ADDR_LEN];
632             const struct arp_eth_header *arp = (const struct arp_eth_header *)
633                 data_try_pull(&data, &size, ARP_ETH_HEADER_LEN);
634
635             if (OVS_LIKELY(arp) && OVS_LIKELY(arp->ar_hrd == htons(1))
636                 && OVS_LIKELY(arp->ar_pro == htons(ETH_TYPE_IP))
637                 && OVS_LIKELY(arp->ar_hln == ETH_ADDR_LEN)
638                 && OVS_LIKELY(arp->ar_pln == 4)) {
639                 miniflow_push_be32(mf, nw_src,
640                                    get_16aligned_be32(&arp->ar_spa));
641                 miniflow_push_be32(mf, nw_dst,
642                                    get_16aligned_be32(&arp->ar_tpa));
643
644                 /* We only match on the lower 8 bits of the opcode. */
645                 if (OVS_LIKELY(ntohs(arp->ar_op) <= 0xff)) {
646                     miniflow_push_be32(mf, ipv6_label, 0); /* Pad with ARP. */
647                     miniflow_push_be32(mf, nw_frag, htonl(ntohs(arp->ar_op)));
648                 }
649
650                 /* Must be adjacent. */
651                 ASSERT_SEQUENTIAL(arp_sha, arp_tha);
652
653                 memcpy(arp_buf[0], arp->ar_sha, ETH_ADDR_LEN);
654                 memcpy(arp_buf[1], arp->ar_tha, ETH_ADDR_LEN);
655                 miniflow_push_macs(mf, arp_sha, arp_buf);
656                 miniflow_pad_to_64(mf, tcp_flags);
657             }
658         }
659         goto out;
660     }
661
662     packet->l4_ofs = (char *)data - l2;
663     miniflow_push_be32(mf, nw_frag,
664                        BYTES_TO_BE32(nw_frag, nw_tos, nw_ttl, nw_proto));
665
666     if (OVS_LIKELY(!(nw_frag & FLOW_NW_FRAG_LATER))) {
667         if (OVS_LIKELY(nw_proto == IPPROTO_TCP)) {
668             if (OVS_LIKELY(size >= TCP_HEADER_LEN)) {
669                 const struct tcp_header *tcp = data;
670
671                 miniflow_push_be32(mf, arp_tha[2], 0);
672                 miniflow_push_be32(mf, tcp_flags,
673                                    TCP_FLAGS_BE32(tcp->tcp_ctl));
674                 miniflow_push_be16(mf, tp_src, tcp->tcp_src);
675                 miniflow_push_be16(mf, tp_dst, tcp->tcp_dst);
676                 miniflow_pad_to_64(mf, igmp_group_ip4);
677             }
678         } else if (OVS_LIKELY(nw_proto == IPPROTO_UDP)) {
679             if (OVS_LIKELY(size >= UDP_HEADER_LEN)) {
680                 const struct udp_header *udp = data;
681
682                 miniflow_push_be16(mf, tp_src, udp->udp_src);
683                 miniflow_push_be16(mf, tp_dst, udp->udp_dst);
684                 miniflow_pad_to_64(mf, igmp_group_ip4);
685             }
686         } else if (OVS_LIKELY(nw_proto == IPPROTO_SCTP)) {
687             if (OVS_LIKELY(size >= SCTP_HEADER_LEN)) {
688                 const struct sctp_header *sctp = data;
689
690                 miniflow_push_be16(mf, tp_src, sctp->sctp_src);
691                 miniflow_push_be16(mf, tp_dst, sctp->sctp_dst);
692                 miniflow_pad_to_64(mf, igmp_group_ip4);
693             }
694         } else if (OVS_LIKELY(nw_proto == IPPROTO_ICMP)) {
695             if (OVS_LIKELY(size >= ICMP_HEADER_LEN)) {
696                 const struct icmp_header *icmp = data;
697
698                 miniflow_push_be16(mf, tp_src, htons(icmp->icmp_type));
699                 miniflow_push_be16(mf, tp_dst, htons(icmp->icmp_code));
700                 miniflow_pad_to_64(mf, igmp_group_ip4);
701             }
702         } else if (OVS_LIKELY(nw_proto == IPPROTO_IGMP)) {
703             if (OVS_LIKELY(size >= IGMP_HEADER_LEN)) {
704                 const struct igmp_header *igmp = data;
705
706                 miniflow_push_be16(mf, tp_src, htons(igmp->igmp_type));
707                 miniflow_push_be16(mf, tp_dst, htons(igmp->igmp_code));
708                 miniflow_push_be32(mf, igmp_group_ip4,
709                                    get_16aligned_be32(&igmp->group));
710             }
711         } else if (OVS_LIKELY(nw_proto == IPPROTO_ICMPV6)) {
712             if (OVS_LIKELY(size >= sizeof(struct icmp6_hdr))) {
713                 const struct in6_addr *nd_target = NULL;
714                 uint8_t arp_buf[2][ETH_ADDR_LEN];
715                 const struct icmp6_hdr *icmp = data_pull(&data, &size,
716                                                          sizeof *icmp);
717                 memset(arp_buf, 0, sizeof arp_buf);
718                 if (OVS_LIKELY(parse_icmpv6(&data, &size, icmp, &nd_target,
719                                             arp_buf))) {
720                     if (nd_target) {
721                         miniflow_push_words(mf, nd_target, nd_target,
722                                             sizeof *nd_target / 8);
723                     }
724                     miniflow_push_macs(mf, arp_sha, arp_buf);
725                     miniflow_pad_to_64(mf, tcp_flags);
726                     miniflow_push_be16(mf, tp_src, htons(icmp->icmp6_type));
727                     miniflow_push_be16(mf, tp_dst, htons(icmp->icmp6_code));
728                     miniflow_pad_to_64(mf, igmp_group_ip4);
729                 }
730             }
731         }
732     }
733  out:
734     dst->map = mf.map;
735 }
736
737 /* For every bit of a field that is wildcarded in 'wildcards', sets the
738  * corresponding bit in 'flow' to zero. */
739 void
740 flow_zero_wildcards(struct flow *flow, const struct flow_wildcards *wildcards)
741 {
742     uint64_t *flow_u64 = (uint64_t *) flow;
743     const uint64_t *wc_u64 = (const uint64_t *) &wildcards->masks;
744     size_t i;
745
746     for (i = 0; i < FLOW_U64S; i++) {
747         flow_u64[i] &= wc_u64[i];
748     }
749 }
750
751 void
752 flow_unwildcard_tp_ports(const struct flow *flow, struct flow_wildcards *wc)
753 {
754     if (flow->nw_proto != IPPROTO_ICMP) {
755         memset(&wc->masks.tp_src, 0xff, sizeof wc->masks.tp_src);
756         memset(&wc->masks.tp_dst, 0xff, sizeof wc->masks.tp_dst);
757     } else {
758         wc->masks.tp_src = htons(0xff);
759         wc->masks.tp_dst = htons(0xff);
760     }
761 }
762
763 /* Initializes 'flow_metadata' with the metadata found in 'flow'. */
764 void
765 flow_get_metadata(const struct flow *flow, struct match *flow_metadata)
766 {
767     int i;
768
769     BUILD_ASSERT_DECL(FLOW_WC_SEQ == 32);
770
771     match_init_catchall(flow_metadata);
772     if (flow->tunnel.tun_id != htonll(0)) {
773         match_set_tun_id(flow_metadata, flow->tunnel.tun_id);
774     }
775     if (flow->tunnel.ip_src != htonl(0)) {
776         match_set_tun_src(flow_metadata, flow->tunnel.ip_src);
777     }
778     if (flow->tunnel.ip_dst != htonl(0)) {
779         match_set_tun_dst(flow_metadata, flow->tunnel.ip_dst);
780     }
781     if (flow->tunnel.gbp_id != htons(0)) {
782         match_set_tun_gbp_id(flow_metadata, flow->tunnel.gbp_id);
783     }
784     if (flow->tunnel.gbp_flags) {
785         match_set_tun_gbp_flags(flow_metadata, flow->tunnel.gbp_flags);
786     }
787     tun_metadata_get_fmd(&flow->tunnel.metadata, flow_metadata);
788     if (flow->metadata != htonll(0)) {
789         match_set_metadata(flow_metadata, flow->metadata);
790     }
791
792     for (i = 0; i < FLOW_N_REGS; i++) {
793         if (flow->regs[i]) {
794             match_set_reg(flow_metadata, i, flow->regs[i]);
795         }
796     }
797
798     if (flow->pkt_mark != 0) {
799         match_set_pkt_mark(flow_metadata, flow->pkt_mark);
800     }
801
802     match_set_in_port(flow_metadata, flow->in_port.ofp_port);
803 }
804
805 char *
806 flow_to_string(const struct flow *flow)
807 {
808     struct ds ds = DS_EMPTY_INITIALIZER;
809     flow_format(&ds, flow);
810     return ds_cstr(&ds);
811 }
812
813 const char *
814 flow_tun_flag_to_string(uint32_t flags)
815 {
816     switch (flags) {
817     case FLOW_TNL_F_DONT_FRAGMENT:
818         return "df";
819     case FLOW_TNL_F_CSUM:
820         return "csum";
821     case FLOW_TNL_F_KEY:
822         return "key";
823     case FLOW_TNL_F_OAM:
824         return "oam";
825     default:
826         return NULL;
827     }
828 }
829
830 void
831 format_flags(struct ds *ds, const char *(*bit_to_string)(uint32_t),
832              uint32_t flags, char del)
833 {
834     uint32_t bad = 0;
835
836     if (!flags) {
837         return;
838     }
839     while (flags) {
840         uint32_t bit = rightmost_1bit(flags);
841         const char *s;
842
843         s = bit_to_string(bit);
844         if (s) {
845             ds_put_format(ds, "%s%c", s, del);
846         } else {
847             bad |= bit;
848         }
849
850         flags &= ~bit;
851     }
852
853     if (bad) {
854         ds_put_format(ds, "0x%"PRIx32"%c", bad, del);
855     }
856     ds_chomp(ds, del);
857 }
858
859 void
860 format_flags_masked(struct ds *ds, const char *name,
861                     const char *(*bit_to_string)(uint32_t), uint32_t flags,
862                     uint32_t mask)
863 {
864     if (name) {
865         ds_put_format(ds, "%s=", name);
866     }
867     while (mask) {
868         uint32_t bit = rightmost_1bit(mask);
869         const char *s = bit_to_string(bit);
870
871         ds_put_format(ds, "%s%s", (flags & bit) ? "+" : "-",
872                       s ? s : "[Unknown]");
873         mask &= ~bit;
874     }
875 }
876
877 void
878 flow_format(struct ds *ds, const struct flow *flow)
879 {
880     struct match match;
881     struct flow_wildcards *wc = &match.wc;
882
883     match_wc_init(&match, flow);
884
885     /* As this function is most often used for formatting a packet in a
886      * packet-in message, skip formatting the packet context fields that are
887      * all-zeroes to make the print-out easier on the eyes.  This means that a
888      * missing context field implies a zero value for that field.  This is
889      * similar to OpenFlow encoding of these fields, as the specification
890      * states that all-zeroes context fields should not be encoded in the
891      * packet-in messages. */
892     if (!flow->in_port.ofp_port) {
893         WC_UNMASK_FIELD(wc, in_port);
894     }
895     if (!flow->skb_priority) {
896         WC_UNMASK_FIELD(wc, skb_priority);
897     }
898     if (!flow->pkt_mark) {
899         WC_UNMASK_FIELD(wc, pkt_mark);
900     }
901     if (!flow->recirc_id) {
902         WC_UNMASK_FIELD(wc, recirc_id);
903     }
904     if (!flow->dp_hash) {
905         WC_UNMASK_FIELD(wc, dp_hash);
906     }
907     for (int i = 0; i < FLOW_N_REGS; i++) {
908         if (!flow->regs[i]) {
909             WC_UNMASK_FIELD(wc, regs[i]);
910         }
911     }
912     if (!flow->metadata) {
913         WC_UNMASK_FIELD(wc, metadata);
914     }
915
916     match_format(&match, ds, OFP_DEFAULT_PRIORITY);
917 }
918
919 void
920 flow_print(FILE *stream, const struct flow *flow)
921 {
922     char *s = flow_to_string(flow);
923     fputs(s, stream);
924     free(s);
925 }
926 \f
927 /* flow_wildcards functions. */
928
929 /* Initializes 'wc' as a set of wildcards that matches every packet. */
930 void
931 flow_wildcards_init_catchall(struct flow_wildcards *wc)
932 {
933     memset(&wc->masks, 0, sizeof wc->masks);
934 }
935
936 /* Converts a flow into flow wildcards.  It sets the wildcard masks based on
937  * the packet headers extracted to 'flow'.  It will not set the mask for fields
938  * that do not make sense for the packet type.  OpenFlow-only metadata is
939  * wildcarded, but other metadata is unconditionally exact-matched. */
940 void flow_wildcards_init_for_packet(struct flow_wildcards *wc,
941                                     const struct flow *flow)
942 {
943     memset(&wc->masks, 0x0, sizeof wc->masks);
944
945     /* Update this function whenever struct flow changes. */
946     BUILD_ASSERT_DECL(FLOW_WC_SEQ == 32);
947
948     if (flow->tunnel.ip_dst) {
949         if (flow->tunnel.flags & FLOW_TNL_F_KEY) {
950             WC_MASK_FIELD(wc, tunnel.tun_id);
951         }
952         WC_MASK_FIELD(wc, tunnel.ip_src);
953         WC_MASK_FIELD(wc, tunnel.ip_dst);
954         WC_MASK_FIELD(wc, tunnel.flags);
955         WC_MASK_FIELD(wc, tunnel.ip_tos);
956         WC_MASK_FIELD(wc, tunnel.ip_ttl);
957         WC_MASK_FIELD(wc, tunnel.tp_src);
958         WC_MASK_FIELD(wc, tunnel.tp_dst);
959         WC_MASK_FIELD(wc, tunnel.gbp_id);
960         WC_MASK_FIELD(wc, tunnel.gbp_flags);
961
962         if (flow->tunnel.metadata.opt_map) {
963             wc->masks.tunnel.metadata.opt_map = flow->tunnel.metadata.opt_map;
964             WC_MASK_FIELD(wc, tunnel.metadata.opts);
965         }
966     } else if (flow->tunnel.tun_id) {
967         WC_MASK_FIELD(wc, tunnel.tun_id);
968     }
969
970     /* metadata, regs, and conj_id wildcarded. */
971
972     WC_MASK_FIELD(wc, skb_priority);
973     WC_MASK_FIELD(wc, pkt_mark);
974     WC_MASK_FIELD(wc, recirc_id);
975     WC_MASK_FIELD(wc, dp_hash);
976     WC_MASK_FIELD(wc, in_port);
977
978     /* actset_output wildcarded. */
979
980     WC_MASK_FIELD(wc, dl_dst);
981     WC_MASK_FIELD(wc, dl_src);
982     WC_MASK_FIELD(wc, dl_type);
983     WC_MASK_FIELD(wc, vlan_tci);
984
985     if (flow->dl_type == htons(ETH_TYPE_IP)) {
986         WC_MASK_FIELD(wc, nw_src);
987         WC_MASK_FIELD(wc, nw_dst);
988     } else if (flow->dl_type == htons(ETH_TYPE_IPV6)) {
989         WC_MASK_FIELD(wc, ipv6_src);
990         WC_MASK_FIELD(wc, ipv6_dst);
991         WC_MASK_FIELD(wc, ipv6_label);
992     } else if (flow->dl_type == htons(ETH_TYPE_ARP) ||
993                flow->dl_type == htons(ETH_TYPE_RARP)) {
994         WC_MASK_FIELD(wc, nw_src);
995         WC_MASK_FIELD(wc, nw_dst);
996         WC_MASK_FIELD(wc, nw_proto);
997         WC_MASK_FIELD(wc, arp_sha);
998         WC_MASK_FIELD(wc, arp_tha);
999         return;
1000     } else if (eth_type_mpls(flow->dl_type)) {
1001         for (int i = 0; i < FLOW_MAX_MPLS_LABELS; i++) {
1002             WC_MASK_FIELD(wc, mpls_lse[i]);
1003             if (flow->mpls_lse[i] & htonl(MPLS_BOS_MASK)) {
1004                 break;
1005             }
1006         }
1007         return;
1008     } else {
1009         return; /* Unknown ethertype. */
1010     }
1011
1012     /* IPv4 or IPv6. */
1013     WC_MASK_FIELD(wc, nw_frag);
1014     WC_MASK_FIELD(wc, nw_tos);
1015     WC_MASK_FIELD(wc, nw_ttl);
1016     WC_MASK_FIELD(wc, nw_proto);
1017
1018     /* No transport layer header in later fragments. */
1019     if (!(flow->nw_frag & FLOW_NW_FRAG_LATER) &&
1020         (flow->nw_proto == IPPROTO_ICMP ||
1021          flow->nw_proto == IPPROTO_ICMPV6 ||
1022          flow->nw_proto == IPPROTO_TCP ||
1023          flow->nw_proto == IPPROTO_UDP ||
1024          flow->nw_proto == IPPROTO_SCTP ||
1025          flow->nw_proto == IPPROTO_IGMP)) {
1026         WC_MASK_FIELD(wc, tp_src);
1027         WC_MASK_FIELD(wc, tp_dst);
1028
1029         if (flow->nw_proto == IPPROTO_TCP) {
1030             WC_MASK_FIELD(wc, tcp_flags);
1031         } else if (flow->nw_proto == IPPROTO_ICMPV6) {
1032             WC_MASK_FIELD(wc, arp_sha);
1033             WC_MASK_FIELD(wc, arp_tha);
1034             WC_MASK_FIELD(wc, nd_target);
1035         } else if (flow->nw_proto == IPPROTO_IGMP) {
1036             WC_MASK_FIELD(wc, igmp_group_ip4);
1037         }
1038     }
1039 }
1040
1041 /* Return a map of possible fields for a packet of the same type as 'flow'.
1042  * Including extra bits in the returned mask is not wrong, it is just less
1043  * optimal.
1044  *
1045  * This is a less precise version of flow_wildcards_init_for_packet() above. */
1046 uint64_t
1047 flow_wc_map(const struct flow *flow)
1048 {
1049     /* Update this function whenever struct flow changes. */
1050     BUILD_ASSERT_DECL(FLOW_WC_SEQ == 32);
1051
1052     uint64_t map = (flow->tunnel.ip_dst) ? MINIFLOW_MAP(tunnel) : 0;
1053
1054     /* Metadata fields that can appear on packet input. */
1055     map |= MINIFLOW_MAP(skb_priority) | MINIFLOW_MAP(pkt_mark)
1056         | MINIFLOW_MAP(recirc_id) | MINIFLOW_MAP(dp_hash)
1057         | MINIFLOW_MAP(in_port)
1058         | MINIFLOW_MAP(dl_dst) | MINIFLOW_MAP(dl_src)
1059         | MINIFLOW_MAP(dl_type) | MINIFLOW_MAP(vlan_tci);
1060
1061     /* Ethertype-dependent fields. */
1062     if (OVS_LIKELY(flow->dl_type == htons(ETH_TYPE_IP))) {
1063         map |= MINIFLOW_MAP(nw_src) | MINIFLOW_MAP(nw_dst)
1064             | MINIFLOW_MAP(nw_proto) | MINIFLOW_MAP(nw_frag)
1065             | MINIFLOW_MAP(nw_tos) | MINIFLOW_MAP(nw_ttl);
1066         if (OVS_UNLIKELY(flow->nw_proto == IPPROTO_IGMP)) {
1067             map |= MINIFLOW_MAP(igmp_group_ip4);
1068         } else {
1069             map |= MINIFLOW_MAP(tcp_flags)
1070                 | MINIFLOW_MAP(tp_src) | MINIFLOW_MAP(tp_dst);
1071         }
1072     } else if (flow->dl_type == htons(ETH_TYPE_IPV6)) {
1073         map |= MINIFLOW_MAP(ipv6_src) | MINIFLOW_MAP(ipv6_dst)
1074             | MINIFLOW_MAP(ipv6_label)
1075             | MINIFLOW_MAP(nw_proto) | MINIFLOW_MAP(nw_frag)
1076             | MINIFLOW_MAP(nw_tos) | MINIFLOW_MAP(nw_ttl);
1077         if (OVS_UNLIKELY(flow->nw_proto == IPPROTO_ICMPV6)) {
1078             map |= MINIFLOW_MAP(nd_target)
1079                 | MINIFLOW_MAP(arp_sha) | MINIFLOW_MAP(arp_tha);
1080         } else {
1081             map |= MINIFLOW_MAP(tcp_flags)
1082                 | MINIFLOW_MAP(tp_src) | MINIFLOW_MAP(tp_dst);
1083         }
1084     } else if (eth_type_mpls(flow->dl_type)) {
1085         map |= MINIFLOW_MAP(mpls_lse);
1086     } else if (flow->dl_type == htons(ETH_TYPE_ARP) ||
1087                flow->dl_type == htons(ETH_TYPE_RARP)) {
1088         map |= MINIFLOW_MAP(nw_src) | MINIFLOW_MAP(nw_dst)
1089             | MINIFLOW_MAP(nw_proto)
1090             | MINIFLOW_MAP(arp_sha) | MINIFLOW_MAP(arp_tha);
1091     }
1092
1093     return map;
1094 }
1095
1096 /* Clear the metadata and register wildcard masks. They are not packet
1097  * header fields. */
1098 void
1099 flow_wildcards_clear_non_packet_fields(struct flow_wildcards *wc)
1100 {
1101     /* Update this function whenever struct flow changes. */
1102     BUILD_ASSERT_DECL(FLOW_WC_SEQ == 32);
1103
1104     memset(&wc->masks.metadata, 0, sizeof wc->masks.metadata);
1105     memset(&wc->masks.regs, 0, sizeof wc->masks.regs);
1106     wc->masks.actset_output = 0;
1107     wc->masks.conj_id = 0;
1108 }
1109
1110 /* Returns true if 'wc' matches every packet, false if 'wc' fixes any bits or
1111  * fields. */
1112 bool
1113 flow_wildcards_is_catchall(const struct flow_wildcards *wc)
1114 {
1115     const uint64_t *wc_u64 = (const uint64_t *) &wc->masks;
1116     size_t i;
1117
1118     for (i = 0; i < FLOW_U64S; i++) {
1119         if (wc_u64[i]) {
1120             return false;
1121         }
1122     }
1123     return true;
1124 }
1125
1126 /* Sets 'dst' as the bitwise AND of wildcards in 'src1' and 'src2'.
1127  * That is, a bit or a field is wildcarded in 'dst' if it is wildcarded
1128  * in 'src1' or 'src2' or both.  */
1129 void
1130 flow_wildcards_and(struct flow_wildcards *dst,
1131                    const struct flow_wildcards *src1,
1132                    const struct flow_wildcards *src2)
1133 {
1134     uint64_t *dst_u64 = (uint64_t *) &dst->masks;
1135     const uint64_t *src1_u64 = (const uint64_t *) &src1->masks;
1136     const uint64_t *src2_u64 = (const uint64_t *) &src2->masks;
1137     size_t i;
1138
1139     for (i = 0; i < FLOW_U64S; i++) {
1140         dst_u64[i] = src1_u64[i] & src2_u64[i];
1141     }
1142 }
1143
1144 /* Sets 'dst' as the bitwise OR of wildcards in 'src1' and 'src2'.  That
1145  * is, a bit or a field is wildcarded in 'dst' if it is neither
1146  * wildcarded in 'src1' nor 'src2'. */
1147 void
1148 flow_wildcards_or(struct flow_wildcards *dst,
1149                   const struct flow_wildcards *src1,
1150                   const struct flow_wildcards *src2)
1151 {
1152     uint64_t *dst_u64 = (uint64_t *) &dst->masks;
1153     const uint64_t *src1_u64 = (const uint64_t *) &src1->masks;
1154     const uint64_t *src2_u64 = (const uint64_t *) &src2->masks;
1155     size_t i;
1156
1157     for (i = 0; i < FLOW_U64S; i++) {
1158         dst_u64[i] = src1_u64[i] | src2_u64[i];
1159     }
1160 }
1161
1162 /* Returns a hash of the wildcards in 'wc'. */
1163 uint32_t
1164 flow_wildcards_hash(const struct flow_wildcards *wc, uint32_t basis)
1165 {
1166     return flow_hash(&wc->masks, basis);
1167 }
1168
1169 /* Returns true if 'a' and 'b' represent the same wildcards, false if they are
1170  * different. */
1171 bool
1172 flow_wildcards_equal(const struct flow_wildcards *a,
1173                      const struct flow_wildcards *b)
1174 {
1175     return flow_equal(&a->masks, &b->masks);
1176 }
1177
1178 /* Returns true if at least one bit or field is wildcarded in 'a' but not in
1179  * 'b', false otherwise. */
1180 bool
1181 flow_wildcards_has_extra(const struct flow_wildcards *a,
1182                          const struct flow_wildcards *b)
1183 {
1184     const uint64_t *a_u64 = (const uint64_t *) &a->masks;
1185     const uint64_t *b_u64 = (const uint64_t *) &b->masks;
1186     size_t i;
1187
1188     for (i = 0; i < FLOW_U64S; i++) {
1189         if ((a_u64[i] & b_u64[i]) != b_u64[i]) {
1190             return true;
1191         }
1192     }
1193     return false;
1194 }
1195
1196 /* Returns true if 'a' and 'b' are equal, except that 0-bits (wildcarded bits)
1197  * in 'wc' do not need to be equal in 'a' and 'b'. */
1198 bool
1199 flow_equal_except(const struct flow *a, const struct flow *b,
1200                   const struct flow_wildcards *wc)
1201 {
1202     const uint64_t *a_u64 = (const uint64_t *) a;
1203     const uint64_t *b_u64 = (const uint64_t *) b;
1204     const uint64_t *wc_u64 = (const uint64_t *) &wc->masks;
1205     size_t i;
1206
1207     for (i = 0; i < FLOW_U64S; i++) {
1208         if ((a_u64[i] ^ b_u64[i]) & wc_u64[i]) {
1209             return false;
1210         }
1211     }
1212     return true;
1213 }
1214
1215 /* Sets the wildcard mask for register 'idx' in 'wc' to 'mask'.
1216  * (A 0-bit indicates a wildcard bit.) */
1217 void
1218 flow_wildcards_set_reg_mask(struct flow_wildcards *wc, int idx, uint32_t mask)
1219 {
1220     wc->masks.regs[idx] = mask;
1221 }
1222
1223 /* Sets the wildcard mask for register 'idx' in 'wc' to 'mask'.
1224  * (A 0-bit indicates a wildcard bit.) */
1225 void
1226 flow_wildcards_set_xreg_mask(struct flow_wildcards *wc, int idx, uint64_t mask)
1227 {
1228     flow_set_xreg(&wc->masks, idx, mask);
1229 }
1230
1231 /* Calculates the 5-tuple hash from the given miniflow.
1232  * This returns the same value as flow_hash_5tuple for the corresponding
1233  * flow. */
1234 uint32_t
1235 miniflow_hash_5tuple(const struct miniflow *flow, uint32_t basis)
1236 {
1237     uint32_t hash = basis;
1238
1239     if (flow) {
1240         ovs_be16 dl_type = MINIFLOW_GET_BE16(flow, dl_type);
1241
1242         hash = hash_add(hash, MINIFLOW_GET_U8(flow, nw_proto));
1243
1244         /* Separate loops for better optimization. */
1245         if (dl_type == htons(ETH_TYPE_IPV6)) {
1246             uint64_t map = MINIFLOW_MAP(ipv6_src) | MINIFLOW_MAP(ipv6_dst);
1247             uint64_t value;
1248
1249             MINIFLOW_FOR_EACH_IN_MAP(value, flow, map) {
1250                 hash = hash_add64(hash, value);
1251             }
1252         } else {
1253             hash = hash_add(hash, MINIFLOW_GET_U32(flow, nw_src));
1254             hash = hash_add(hash, MINIFLOW_GET_U32(flow, nw_dst));
1255         }
1256         /* Add both ports at once. */
1257         hash = hash_add(hash, MINIFLOW_GET_U32(flow, tp_src));
1258         hash = hash_finish(hash, 42); /* Arbitrary number. */
1259     }
1260     return hash;
1261 }
1262
1263 ASSERT_SEQUENTIAL_SAME_WORD(tp_src, tp_dst);
1264 ASSERT_SEQUENTIAL(ipv6_src, ipv6_dst);
1265
1266 /* Calculates the 5-tuple hash from the given flow. */
1267 uint32_t
1268 flow_hash_5tuple(const struct flow *flow, uint32_t basis)
1269 {
1270     uint32_t hash = basis;
1271
1272     if (flow) {
1273         hash = hash_add(hash, flow->nw_proto);
1274
1275         if (flow->dl_type == htons(ETH_TYPE_IPV6)) {
1276             const uint64_t *flow_u64 = (const uint64_t *)flow;
1277             int ofs = offsetof(struct flow, ipv6_src) / 8;
1278             int end = ofs + 2 * sizeof flow->ipv6_src / 8;
1279
1280             for (;ofs < end; ofs++) {
1281                 hash = hash_add64(hash, flow_u64[ofs]);
1282             }
1283         } else {
1284             hash = hash_add(hash, (OVS_FORCE uint32_t) flow->nw_src);
1285             hash = hash_add(hash, (OVS_FORCE uint32_t) flow->nw_dst);
1286         }
1287         /* Add both ports at once. */
1288         hash = hash_add(hash,
1289                         ((const uint32_t *)flow)[offsetof(struct flow, tp_src)
1290                                                  / sizeof(uint32_t)]);
1291         hash = hash_finish(hash, 42); /* Arbitrary number. */
1292     }
1293     return hash;
1294 }
1295
1296 /* Hashes 'flow' based on its L2 through L4 protocol information. */
1297 uint32_t
1298 flow_hash_symmetric_l4(const struct flow *flow, uint32_t basis)
1299 {
1300     struct {
1301         union {
1302             ovs_be32 ipv4_addr;
1303             struct in6_addr ipv6_addr;
1304         };
1305         ovs_be16 eth_type;
1306         ovs_be16 vlan_tci;
1307         ovs_be16 tp_port;
1308         uint8_t eth_addr[ETH_ADDR_LEN];
1309         uint8_t ip_proto;
1310     } fields;
1311
1312     int i;
1313
1314     memset(&fields, 0, sizeof fields);
1315     for (i = 0; i < ETH_ADDR_LEN; i++) {
1316         fields.eth_addr[i] = flow->dl_src[i] ^ flow->dl_dst[i];
1317     }
1318     fields.vlan_tci = flow->vlan_tci & htons(VLAN_VID_MASK);
1319     fields.eth_type = flow->dl_type;
1320
1321     /* UDP source and destination port are not taken into account because they
1322      * will not necessarily be symmetric in a bidirectional flow. */
1323     if (fields.eth_type == htons(ETH_TYPE_IP)) {
1324         fields.ipv4_addr = flow->nw_src ^ flow->nw_dst;
1325         fields.ip_proto = flow->nw_proto;
1326         if (fields.ip_proto == IPPROTO_TCP || fields.ip_proto == IPPROTO_SCTP) {
1327             fields.tp_port = flow->tp_src ^ flow->tp_dst;
1328         }
1329     } else if (fields.eth_type == htons(ETH_TYPE_IPV6)) {
1330         const uint8_t *a = &flow->ipv6_src.s6_addr[0];
1331         const uint8_t *b = &flow->ipv6_dst.s6_addr[0];
1332         uint8_t *ipv6_addr = &fields.ipv6_addr.s6_addr[0];
1333
1334         for (i=0; i<16; i++) {
1335             ipv6_addr[i] = a[i] ^ b[i];
1336         }
1337         fields.ip_proto = flow->nw_proto;
1338         if (fields.ip_proto == IPPROTO_TCP || fields.ip_proto == IPPROTO_SCTP) {
1339             fields.tp_port = flow->tp_src ^ flow->tp_dst;
1340         }
1341     }
1342     return jhash_bytes(&fields, sizeof fields, basis);
1343 }
1344
1345 /* Initialize a flow with random fields that matter for nx_hash_fields. */
1346 void
1347 flow_random_hash_fields(struct flow *flow)
1348 {
1349     uint16_t rnd = random_uint16();
1350
1351     /* Initialize to all zeros. */
1352     memset(flow, 0, sizeof *flow);
1353
1354     eth_addr_random(flow->dl_src);
1355     eth_addr_random(flow->dl_dst);
1356
1357     flow->vlan_tci = (OVS_FORCE ovs_be16) (random_uint16() & VLAN_VID_MASK);
1358
1359     /* Make most of the random flows IPv4, some IPv6, and rest random. */
1360     flow->dl_type = rnd < 0x8000 ? htons(ETH_TYPE_IP) :
1361         rnd < 0xc000 ? htons(ETH_TYPE_IPV6) : (OVS_FORCE ovs_be16)rnd;
1362
1363     if (dl_type_is_ip_any(flow->dl_type)) {
1364         if (flow->dl_type == htons(ETH_TYPE_IP)) {
1365             flow->nw_src = (OVS_FORCE ovs_be32)random_uint32();
1366             flow->nw_dst = (OVS_FORCE ovs_be32)random_uint32();
1367         } else {
1368             random_bytes(&flow->ipv6_src, sizeof flow->ipv6_src);
1369             random_bytes(&flow->ipv6_dst, sizeof flow->ipv6_dst);
1370         }
1371         /* Make most of IP flows TCP, some UDP or SCTP, and rest random. */
1372         rnd = random_uint16();
1373         flow->nw_proto = rnd < 0x8000 ? IPPROTO_TCP :
1374             rnd < 0xc000 ? IPPROTO_UDP :
1375             rnd < 0xd000 ? IPPROTO_SCTP : (uint8_t)rnd;
1376         if (flow->nw_proto == IPPROTO_TCP ||
1377             flow->nw_proto == IPPROTO_UDP ||
1378             flow->nw_proto == IPPROTO_SCTP) {
1379             flow->tp_src = (OVS_FORCE ovs_be16)random_uint16();
1380             flow->tp_dst = (OVS_FORCE ovs_be16)random_uint16();
1381         }
1382     }
1383 }
1384
1385 /* Masks the fields in 'wc' that are used by the flow hash 'fields'. */
1386 void
1387 flow_mask_hash_fields(const struct flow *flow, struct flow_wildcards *wc,
1388                       enum nx_hash_fields fields)
1389 {
1390     switch (fields) {
1391     case NX_HASH_FIELDS_ETH_SRC:
1392         memset(&wc->masks.dl_src, 0xff, sizeof wc->masks.dl_src);
1393         break;
1394
1395     case NX_HASH_FIELDS_SYMMETRIC_L4:
1396         memset(&wc->masks.dl_src, 0xff, sizeof wc->masks.dl_src);
1397         memset(&wc->masks.dl_dst, 0xff, sizeof wc->masks.dl_dst);
1398         if (flow->dl_type == htons(ETH_TYPE_IP)) {
1399             memset(&wc->masks.nw_src, 0xff, sizeof wc->masks.nw_src);
1400             memset(&wc->masks.nw_dst, 0xff, sizeof wc->masks.nw_dst);
1401         } else if (flow->dl_type == htons(ETH_TYPE_IPV6)) {
1402             memset(&wc->masks.ipv6_src, 0xff, sizeof wc->masks.ipv6_src);
1403             memset(&wc->masks.ipv6_dst, 0xff, sizeof wc->masks.ipv6_dst);
1404         }
1405         if (is_ip_any(flow)) {
1406             memset(&wc->masks.nw_proto, 0xff, sizeof wc->masks.nw_proto);
1407             flow_unwildcard_tp_ports(flow, wc);
1408         }
1409         wc->masks.vlan_tci |= htons(VLAN_VID_MASK | VLAN_CFI);
1410         break;
1411
1412     default:
1413         OVS_NOT_REACHED();
1414     }
1415 }
1416
1417 /* Hashes the portions of 'flow' designated by 'fields'. */
1418 uint32_t
1419 flow_hash_fields(const struct flow *flow, enum nx_hash_fields fields,
1420                  uint16_t basis)
1421 {
1422     switch (fields) {
1423
1424     case NX_HASH_FIELDS_ETH_SRC:
1425         return jhash_bytes(flow->dl_src, sizeof flow->dl_src, basis);
1426
1427     case NX_HASH_FIELDS_SYMMETRIC_L4:
1428         return flow_hash_symmetric_l4(flow, basis);
1429     }
1430
1431     OVS_NOT_REACHED();
1432 }
1433
1434 /* Returns a string representation of 'fields'. */
1435 const char *
1436 flow_hash_fields_to_str(enum nx_hash_fields fields)
1437 {
1438     switch (fields) {
1439     case NX_HASH_FIELDS_ETH_SRC: return "eth_src";
1440     case NX_HASH_FIELDS_SYMMETRIC_L4: return "symmetric_l4";
1441     default: return "<unknown>";
1442     }
1443 }
1444
1445 /* Returns true if the value of 'fields' is supported. Otherwise false. */
1446 bool
1447 flow_hash_fields_valid(enum nx_hash_fields fields)
1448 {
1449     return fields == NX_HASH_FIELDS_ETH_SRC
1450         || fields == NX_HASH_FIELDS_SYMMETRIC_L4;
1451 }
1452
1453 /* Returns a hash value for the bits of 'flow' that are active based on
1454  * 'wc', given 'basis'. */
1455 uint32_t
1456 flow_hash_in_wildcards(const struct flow *flow,
1457                        const struct flow_wildcards *wc, uint32_t basis)
1458 {
1459     const uint64_t *wc_u64 = (const uint64_t *) &wc->masks;
1460     const uint64_t *flow_u64 = (const uint64_t *) flow;
1461     uint32_t hash;
1462     size_t i;
1463
1464     hash = basis;
1465     for (i = 0; i < FLOW_U64S; i++) {
1466         hash = hash_add64(hash, flow_u64[i] & wc_u64[i]);
1467     }
1468     return hash_finish(hash, 8 * FLOW_U64S);
1469 }
1470
1471 /* Sets the VLAN VID that 'flow' matches to 'vid', which is interpreted as an
1472  * OpenFlow 1.0 "dl_vlan" value:
1473  *
1474  *      - If it is in the range 0...4095, 'flow->vlan_tci' is set to match
1475  *        that VLAN.  Any existing PCP match is unchanged (it becomes 0 if
1476  *        'flow' previously matched packets without a VLAN header).
1477  *
1478  *      - If it is OFP_VLAN_NONE, 'flow->vlan_tci' is set to match a packet
1479  *        without a VLAN tag.
1480  *
1481  *      - Other values of 'vid' should not be used. */
1482 void
1483 flow_set_dl_vlan(struct flow *flow, ovs_be16 vid)
1484 {
1485     if (vid == htons(OFP10_VLAN_NONE)) {
1486         flow->vlan_tci = htons(0);
1487     } else {
1488         vid &= htons(VLAN_VID_MASK);
1489         flow->vlan_tci &= ~htons(VLAN_VID_MASK);
1490         flow->vlan_tci |= htons(VLAN_CFI) | vid;
1491     }
1492 }
1493
1494 /* Sets the VLAN VID that 'flow' matches to 'vid', which is interpreted as an
1495  * OpenFlow 1.2 "vlan_vid" value, that is, the low 13 bits of 'vlan_tci' (VID
1496  * plus CFI). */
1497 void
1498 flow_set_vlan_vid(struct flow *flow, ovs_be16 vid)
1499 {
1500     ovs_be16 mask = htons(VLAN_VID_MASK | VLAN_CFI);
1501     flow->vlan_tci &= ~mask;
1502     flow->vlan_tci |= vid & mask;
1503 }
1504
1505 /* Sets the VLAN PCP that 'flow' matches to 'pcp', which should be in the
1506  * range 0...7.
1507  *
1508  * This function has no effect on the VLAN ID that 'flow' matches.
1509  *
1510  * After calling this function, 'flow' will not match packets without a VLAN
1511  * header. */
1512 void
1513 flow_set_vlan_pcp(struct flow *flow, uint8_t pcp)
1514 {
1515     pcp &= 0x07;
1516     flow->vlan_tci &= ~htons(VLAN_PCP_MASK);
1517     flow->vlan_tci |= htons((pcp << VLAN_PCP_SHIFT) | VLAN_CFI);
1518 }
1519
1520 /* Returns the number of MPLS LSEs present in 'flow'
1521  *
1522  * Returns 0 if the 'dl_type' of 'flow' is not an MPLS ethernet type.
1523  * Otherwise traverses 'flow''s MPLS label stack stopping at the
1524  * first entry that has the BoS bit set. If no such entry exists then
1525  * the maximum number of LSEs that can be stored in 'flow' is returned.
1526  */
1527 int
1528 flow_count_mpls_labels(const struct flow *flow, struct flow_wildcards *wc)
1529 {
1530     /* dl_type is always masked. */
1531     if (eth_type_mpls(flow->dl_type)) {
1532         int i;
1533         int cnt;
1534
1535         cnt = 0;
1536         for (i = 0; i < FLOW_MAX_MPLS_LABELS; i++) {
1537             if (wc) {
1538                 wc->masks.mpls_lse[i] |= htonl(MPLS_BOS_MASK);
1539             }
1540             if (flow->mpls_lse[i] & htonl(MPLS_BOS_MASK)) {
1541                 return i + 1;
1542             }
1543             if (flow->mpls_lse[i]) {
1544                 cnt++;
1545             }
1546         }
1547         return cnt;
1548     } else {
1549         return 0;
1550     }
1551 }
1552
1553 /* Returns the number consecutive of MPLS LSEs, starting at the
1554  * innermost LSE, that are common in 'a' and 'b'.
1555  *
1556  * 'an' must be flow_count_mpls_labels(a).
1557  * 'bn' must be flow_count_mpls_labels(b).
1558  */
1559 int
1560 flow_count_common_mpls_labels(const struct flow *a, int an,
1561                               const struct flow *b, int bn,
1562                               struct flow_wildcards *wc)
1563 {
1564     int min_n = MIN(an, bn);
1565     if (min_n == 0) {
1566         return 0;
1567     } else {
1568         int common_n = 0;
1569         int a_last = an - 1;
1570         int b_last = bn - 1;
1571         int i;
1572
1573         for (i = 0; i < min_n; i++) {
1574             if (wc) {
1575                 wc->masks.mpls_lse[a_last - i] = OVS_BE32_MAX;
1576                 wc->masks.mpls_lse[b_last - i] = OVS_BE32_MAX;
1577             }
1578             if (a->mpls_lse[a_last - i] != b->mpls_lse[b_last - i]) {
1579                 break;
1580             } else {
1581                 common_n++;
1582             }
1583         }
1584
1585         return common_n;
1586     }
1587 }
1588
1589 /* Adds a new outermost MPLS label to 'flow' and changes 'flow''s Ethernet type
1590  * to 'mpls_eth_type', which must be an MPLS Ethertype.
1591  *
1592  * If the new label is the first MPLS label in 'flow', it is generated as;
1593  *
1594  *     - label: 2, if 'flow' is IPv6, otherwise 0.
1595  *
1596  *     - TTL: IPv4 or IPv6 TTL, if present and nonzero, otherwise 64.
1597  *
1598  *     - TC: IPv4 or IPv6 TOS, if present, otherwise 0.
1599  *
1600  *     - BoS: 1.
1601  *
1602  * If the new label is the second or later label MPLS label in 'flow', it is
1603  * generated as;
1604  *
1605  *     - label: Copied from outer label.
1606  *
1607  *     - TTL: Copied from outer label.
1608  *
1609  *     - TC: Copied from outer label.
1610  *
1611  *     - BoS: 0.
1612  *
1613  * 'n' must be flow_count_mpls_labels(flow).  'n' must be less than
1614  * FLOW_MAX_MPLS_LABELS (because otherwise flow->mpls_lse[] would overflow).
1615  */
1616 void
1617 flow_push_mpls(struct flow *flow, int n, ovs_be16 mpls_eth_type,
1618                struct flow_wildcards *wc)
1619 {
1620     ovs_assert(eth_type_mpls(mpls_eth_type));
1621     ovs_assert(n < FLOW_MAX_MPLS_LABELS);
1622
1623     if (n) {
1624         int i;
1625
1626         if (wc) {
1627             memset(&wc->masks.mpls_lse, 0xff, sizeof *wc->masks.mpls_lse * n);
1628         }
1629         for (i = n; i >= 1; i--) {
1630             flow->mpls_lse[i] = flow->mpls_lse[i - 1];
1631         }
1632         flow->mpls_lse[0] = (flow->mpls_lse[1] & htonl(~MPLS_BOS_MASK));
1633     } else {
1634         int label = 0;          /* IPv4 Explicit Null. */
1635         int tc = 0;
1636         int ttl = 64;
1637
1638         if (flow->dl_type == htons(ETH_TYPE_IPV6)) {
1639             label = 2;
1640         }
1641
1642         if (is_ip_any(flow)) {
1643             tc = (flow->nw_tos & IP_DSCP_MASK) >> 2;
1644             if (wc) {
1645                 wc->masks.nw_tos |= IP_DSCP_MASK;
1646                 wc->masks.nw_ttl = 0xff;
1647             }
1648
1649             if (flow->nw_ttl) {
1650                 ttl = flow->nw_ttl;
1651             }
1652         }
1653
1654         flow->mpls_lse[0] = set_mpls_lse_values(ttl, tc, 1, htonl(label));
1655
1656         /* Clear all L3 and L4 fields and dp_hash. */
1657         BUILD_ASSERT(FLOW_WC_SEQ == 32);
1658         memset((char *) flow + FLOW_SEGMENT_2_ENDS_AT, 0,
1659                sizeof(struct flow) - FLOW_SEGMENT_2_ENDS_AT);
1660         flow->dp_hash = 0;
1661     }
1662     flow->dl_type = mpls_eth_type;
1663 }
1664
1665 /* Tries to remove the outermost MPLS label from 'flow'.  Returns true if
1666  * successful, false otherwise.  On success, sets 'flow''s Ethernet type to
1667  * 'eth_type'.
1668  *
1669  * 'n' must be flow_count_mpls_labels(flow). */
1670 bool
1671 flow_pop_mpls(struct flow *flow, int n, ovs_be16 eth_type,
1672               struct flow_wildcards *wc)
1673 {
1674     int i;
1675
1676     if (n == 0) {
1677         /* Nothing to pop. */
1678         return false;
1679     } else if (n == FLOW_MAX_MPLS_LABELS) {
1680         if (wc) {
1681             wc->masks.mpls_lse[n - 1] |= htonl(MPLS_BOS_MASK);
1682         }
1683         if (!(flow->mpls_lse[n - 1] & htonl(MPLS_BOS_MASK))) {
1684             /* Can't pop because don't know what to fill in mpls_lse[n - 1]. */
1685             return false;
1686         }
1687     }
1688
1689     if (wc) {
1690         memset(&wc->masks.mpls_lse[1], 0xff,
1691                sizeof *wc->masks.mpls_lse * (n - 1));
1692     }
1693     for (i = 1; i < n; i++) {
1694         flow->mpls_lse[i - 1] = flow->mpls_lse[i];
1695     }
1696     flow->mpls_lse[n - 1] = 0;
1697     flow->dl_type = eth_type;
1698     return true;
1699 }
1700
1701 /* Sets the MPLS Label that 'flow' matches to 'label', which is interpreted
1702  * as an OpenFlow 1.1 "mpls_label" value. */
1703 void
1704 flow_set_mpls_label(struct flow *flow, int idx, ovs_be32 label)
1705 {
1706     set_mpls_lse_label(&flow->mpls_lse[idx], label);
1707 }
1708
1709 /* Sets the MPLS TTL that 'flow' matches to 'ttl', which should be in the
1710  * range 0...255. */
1711 void
1712 flow_set_mpls_ttl(struct flow *flow, int idx, uint8_t ttl)
1713 {
1714     set_mpls_lse_ttl(&flow->mpls_lse[idx], ttl);
1715 }
1716
1717 /* Sets the MPLS TC that 'flow' matches to 'tc', which should be in the
1718  * range 0...7. */
1719 void
1720 flow_set_mpls_tc(struct flow *flow, int idx, uint8_t tc)
1721 {
1722     set_mpls_lse_tc(&flow->mpls_lse[idx], tc);
1723 }
1724
1725 /* Sets the MPLS BOS bit that 'flow' matches to which should be 0 or 1. */
1726 void
1727 flow_set_mpls_bos(struct flow *flow, int idx, uint8_t bos)
1728 {
1729     set_mpls_lse_bos(&flow->mpls_lse[idx], bos);
1730 }
1731
1732 /* Sets the entire MPLS LSE. */
1733 void
1734 flow_set_mpls_lse(struct flow *flow, int idx, ovs_be32 lse)
1735 {
1736     flow->mpls_lse[idx] = lse;
1737 }
1738
1739 static size_t
1740 flow_compose_l4(struct dp_packet *p, const struct flow *flow)
1741 {
1742     size_t l4_len = 0;
1743
1744     if (!(flow->nw_frag & FLOW_NW_FRAG_ANY)
1745         || !(flow->nw_frag & FLOW_NW_FRAG_LATER)) {
1746         if (flow->nw_proto == IPPROTO_TCP) {
1747             struct tcp_header *tcp;
1748
1749             l4_len = sizeof *tcp;
1750             tcp = dp_packet_put_zeros(p, l4_len);
1751             tcp->tcp_src = flow->tp_src;
1752             tcp->tcp_dst = flow->tp_dst;
1753             tcp->tcp_ctl = TCP_CTL(ntohs(flow->tcp_flags), 5);
1754         } else if (flow->nw_proto == IPPROTO_UDP) {
1755             struct udp_header *udp;
1756
1757             l4_len = sizeof *udp;
1758             udp = dp_packet_put_zeros(p, l4_len);
1759             udp->udp_src = flow->tp_src;
1760             udp->udp_dst = flow->tp_dst;
1761         } else if (flow->nw_proto == IPPROTO_SCTP) {
1762             struct sctp_header *sctp;
1763
1764             l4_len = sizeof *sctp;
1765             sctp = dp_packet_put_zeros(p, l4_len);
1766             sctp->sctp_src = flow->tp_src;
1767             sctp->sctp_dst = flow->tp_dst;
1768         } else if (flow->nw_proto == IPPROTO_ICMP) {
1769             struct icmp_header *icmp;
1770
1771             l4_len = sizeof *icmp;
1772             icmp = dp_packet_put_zeros(p, l4_len);
1773             icmp->icmp_type = ntohs(flow->tp_src);
1774             icmp->icmp_code = ntohs(flow->tp_dst);
1775             icmp->icmp_csum = csum(icmp, ICMP_HEADER_LEN);
1776         } else if (flow->nw_proto == IPPROTO_IGMP) {
1777             struct igmp_header *igmp;
1778
1779             l4_len = sizeof *igmp;
1780             igmp = dp_packet_put_zeros(p, l4_len);
1781             igmp->igmp_type = ntohs(flow->tp_src);
1782             igmp->igmp_code = ntohs(flow->tp_dst);
1783             put_16aligned_be32(&igmp->group, flow->igmp_group_ip4);
1784             igmp->igmp_csum = csum(igmp, IGMP_HEADER_LEN);
1785         } else if (flow->nw_proto == IPPROTO_ICMPV6) {
1786             struct icmp6_hdr *icmp;
1787
1788             l4_len = sizeof *icmp;
1789             icmp = dp_packet_put_zeros(p, l4_len);
1790             icmp->icmp6_type = ntohs(flow->tp_src);
1791             icmp->icmp6_code = ntohs(flow->tp_dst);
1792
1793             if (icmp->icmp6_code == 0 &&
1794                 (icmp->icmp6_type == ND_NEIGHBOR_SOLICIT ||
1795                  icmp->icmp6_type == ND_NEIGHBOR_ADVERT)) {
1796                 struct in6_addr *nd_target;
1797                 struct nd_opt_hdr *nd_opt;
1798
1799                 l4_len += sizeof *nd_target;
1800                 nd_target = dp_packet_put_zeros(p, sizeof *nd_target);
1801                 *nd_target = flow->nd_target;
1802
1803                 if (!eth_addr_is_zero(flow->arp_sha)) {
1804                     l4_len += 8;
1805                     nd_opt = dp_packet_put_zeros(p, 8);
1806                     nd_opt->nd_opt_len = 1;
1807                     nd_opt->nd_opt_type = ND_OPT_SOURCE_LINKADDR;
1808                     memcpy(nd_opt + 1, flow->arp_sha, ETH_ADDR_LEN);
1809                 }
1810                 if (!eth_addr_is_zero(flow->arp_tha)) {
1811                     l4_len += 8;
1812                     nd_opt = dp_packet_put_zeros(p, 8);
1813                     nd_opt->nd_opt_len = 1;
1814                     nd_opt->nd_opt_type = ND_OPT_TARGET_LINKADDR;
1815                     memcpy(nd_opt + 1, flow->arp_tha, ETH_ADDR_LEN);
1816                 }
1817             }
1818             icmp->icmp6_cksum = (OVS_FORCE uint16_t)
1819                 csum(icmp, (char *)dp_packet_tail(p) - (char *)icmp);
1820         }
1821     }
1822     return l4_len;
1823 }
1824
1825 /* Puts into 'b' a packet that flow_extract() would parse as having the given
1826  * 'flow'.
1827  *
1828  * (This is useful only for testing, obviously, and the packet isn't really
1829  * valid. It hasn't got some checksums filled in, for one, and lots of fields
1830  * are just zeroed.) */
1831 void
1832 flow_compose(struct dp_packet *p, const struct flow *flow)
1833 {
1834     size_t l4_len;
1835
1836     /* eth_compose() sets l3 pointer and makes sure it is 32-bit aligned. */
1837     eth_compose(p, flow->dl_dst, flow->dl_src, ntohs(flow->dl_type), 0);
1838     if (flow->dl_type == htons(FLOW_DL_TYPE_NONE)) {
1839         struct eth_header *eth = dp_packet_l2(p);
1840         eth->eth_type = htons(dp_packet_size(p));
1841         return;
1842     }
1843
1844     if (flow->vlan_tci & htons(VLAN_CFI)) {
1845         eth_push_vlan(p, htons(ETH_TYPE_VLAN), flow->vlan_tci);
1846     }
1847
1848     if (flow->dl_type == htons(ETH_TYPE_IP)) {
1849         struct ip_header *ip;
1850
1851         ip = dp_packet_put_zeros(p, sizeof *ip);
1852         ip->ip_ihl_ver = IP_IHL_VER(5, 4);
1853         ip->ip_tos = flow->nw_tos;
1854         ip->ip_ttl = flow->nw_ttl;
1855         ip->ip_proto = flow->nw_proto;
1856         put_16aligned_be32(&ip->ip_src, flow->nw_src);
1857         put_16aligned_be32(&ip->ip_dst, flow->nw_dst);
1858
1859         if (flow->nw_frag & FLOW_NW_FRAG_ANY) {
1860             ip->ip_frag_off |= htons(IP_MORE_FRAGMENTS);
1861             if (flow->nw_frag & FLOW_NW_FRAG_LATER) {
1862                 ip->ip_frag_off |= htons(100);
1863             }
1864         }
1865
1866         dp_packet_set_l4(p, dp_packet_tail(p));
1867
1868         l4_len = flow_compose_l4(p, flow);
1869
1870         ip = dp_packet_l3(p);
1871         ip->ip_tot_len = htons(p->l4_ofs - p->l3_ofs + l4_len);
1872         ip->ip_csum = csum(ip, sizeof *ip);
1873     } else if (flow->dl_type == htons(ETH_TYPE_IPV6)) {
1874         struct ovs_16aligned_ip6_hdr *nh;
1875
1876         nh = dp_packet_put_zeros(p, sizeof *nh);
1877         put_16aligned_be32(&nh->ip6_flow, htonl(6 << 28) |
1878                            htonl(flow->nw_tos << 20) | flow->ipv6_label);
1879         nh->ip6_hlim = flow->nw_ttl;
1880         nh->ip6_nxt = flow->nw_proto;
1881
1882         memcpy(&nh->ip6_src, &flow->ipv6_src, sizeof(nh->ip6_src));
1883         memcpy(&nh->ip6_dst, &flow->ipv6_dst, sizeof(nh->ip6_dst));
1884
1885         dp_packet_set_l4(p, dp_packet_tail(p));
1886
1887         l4_len = flow_compose_l4(p, flow);
1888
1889         nh = dp_packet_l3(p);
1890         nh->ip6_plen = htons(l4_len);
1891     } else if (flow->dl_type == htons(ETH_TYPE_ARP) ||
1892                flow->dl_type == htons(ETH_TYPE_RARP)) {
1893         struct arp_eth_header *arp;
1894
1895         arp = dp_packet_put_zeros(p, sizeof *arp);
1896         dp_packet_set_l3(p, arp);
1897         arp->ar_hrd = htons(1);
1898         arp->ar_pro = htons(ETH_TYPE_IP);
1899         arp->ar_hln = ETH_ADDR_LEN;
1900         arp->ar_pln = 4;
1901         arp->ar_op = htons(flow->nw_proto);
1902
1903         if (flow->nw_proto == ARP_OP_REQUEST ||
1904             flow->nw_proto == ARP_OP_REPLY) {
1905             put_16aligned_be32(&arp->ar_spa, flow->nw_src);
1906             put_16aligned_be32(&arp->ar_tpa, flow->nw_dst);
1907             memcpy(arp->ar_sha, flow->arp_sha, ETH_ADDR_LEN);
1908             memcpy(arp->ar_tha, flow->arp_tha, ETH_ADDR_LEN);
1909         }
1910     }
1911
1912     if (eth_type_mpls(flow->dl_type)) {
1913         int n;
1914
1915         p->l2_5_ofs = p->l3_ofs;
1916         for (n = 1; n < FLOW_MAX_MPLS_LABELS; n++) {
1917             if (flow->mpls_lse[n - 1] & htonl(MPLS_BOS_MASK)) {
1918                 break;
1919             }
1920         }
1921         while (n > 0) {
1922             push_mpls(p, flow->dl_type, flow->mpls_lse[--n]);
1923         }
1924     }
1925 }
1926 \f
1927 /* Compressed flow. */
1928
1929 static int
1930 miniflow_n_values(const struct miniflow *flow)
1931 {
1932     return count_1bits(flow->map);
1933 }
1934
1935 static uint64_t *
1936 miniflow_alloc_values(struct miniflow *flow, int n)
1937 {
1938     int size = MINIFLOW_VALUES_SIZE(n);
1939
1940     if (size <= sizeof flow->inline_values) {
1941         flow->values_inline = true;
1942         return flow->inline_values;
1943     } else {
1944         COVERAGE_INC(miniflow_malloc);
1945         flow->values_inline = false;
1946         flow->offline_values = xmalloc(size);
1947         return flow->offline_values;
1948     }
1949 }
1950
1951 /* Completes an initialization of 'dst' as a miniflow copy of 'src' begun by
1952  * the caller.  The caller must have already initialized 'dst->map' properly
1953  * to indicate the significant uint64_t elements of 'src'.  'n' must be the
1954  * number of 1-bits in 'dst->map'.
1955  *
1956  * Normally the significant elements are the ones that are non-zero.  However,
1957  * when a miniflow is initialized from a (mini)mask, the values can be zeroes,
1958  * so that the flow and mask always have the same maps.
1959  *
1960  * This function initializes values (either inline if possible or with
1961  * malloc() otherwise) and copies the uint64_t elements of 'src' indicated by
1962  * 'dst->map' into it. */
1963 static void
1964 miniflow_init__(struct miniflow *dst, const struct flow *src, int n)
1965 {
1966     const uint64_t *src_u64 = (const uint64_t *) src;
1967     uint64_t *dst_u64 = miniflow_alloc_values(dst, n);
1968     int idx;
1969
1970     MAP_FOR_EACH_INDEX(idx, dst->map) {
1971         *dst_u64++ = src_u64[idx];
1972     }
1973 }
1974
1975 /* Initializes 'dst' as a copy of 'src'.  The caller must eventually free 'dst'
1976  * with miniflow_destroy().
1977  * Always allocates offline storage. */
1978 void
1979 miniflow_init(struct miniflow *dst, const struct flow *src)
1980 {
1981     const uint64_t *src_u64 = (const uint64_t *) src;
1982     unsigned int i;
1983     int n;
1984
1985     /* Initialize dst->map, counting the number of nonzero elements. */
1986     n = 0;
1987     dst->map = 0;
1988
1989     for (i = 0; i < FLOW_U64S; i++) {
1990         if (src_u64[i]) {
1991             dst->map |= UINT64_C(1) << i;
1992             n++;
1993         }
1994     }
1995
1996     miniflow_init__(dst, src, n);
1997 }
1998
1999 /* Initializes 'dst' as a copy of 'src', using 'mask->map' as 'dst''s map.  The
2000  * caller must eventually free 'dst' with miniflow_destroy(). */
2001 void
2002 miniflow_init_with_minimask(struct miniflow *dst, const struct flow *src,
2003                             const struct minimask *mask)
2004 {
2005     dst->map = mask->masks.map;
2006     miniflow_init__(dst, src, miniflow_n_values(dst));
2007 }
2008
2009 /* Initializes 'dst' as a copy of 'src'.  The caller must eventually free 'dst'
2010  * with miniflow_destroy(). */
2011 void
2012 miniflow_clone(struct miniflow *dst, const struct miniflow *src)
2013 {
2014     int size = MINIFLOW_VALUES_SIZE(miniflow_n_values(src));
2015     uint64_t *values;
2016
2017     dst->map = src->map;
2018     if (size <= sizeof dst->inline_values) {
2019         dst->values_inline = true;
2020         values = dst->inline_values;
2021     } else {
2022         dst->values_inline = false;
2023         COVERAGE_INC(miniflow_malloc);
2024         dst->offline_values = xmalloc(size);
2025         values = dst->offline_values;
2026     }
2027     memcpy(values, miniflow_get_values(src), size);
2028 }
2029
2030 /* Initializes 'dst' as a copy of 'src'.  The caller must have allocated
2031  * 'dst' to have inline space all data in 'src'. */
2032 void
2033 miniflow_clone_inline(struct miniflow *dst, const struct miniflow *src,
2034                       size_t n_values)
2035 {
2036     dst->values_inline = true;
2037     dst->map = src->map;
2038     memcpy(dst->inline_values, miniflow_get_values(src),
2039            MINIFLOW_VALUES_SIZE(n_values));
2040 }
2041
2042 /* Initializes 'dst' with the data in 'src', destroying 'src'.
2043  * The caller must eventually free 'dst' with miniflow_destroy().
2044  * 'dst' must be regularly sized miniflow, but 'src' can have
2045  * storage for more than the default MINI_N_INLINE inline
2046  * values. */
2047 void
2048 miniflow_move(struct miniflow *dst, struct miniflow *src)
2049 {
2050     int size = MINIFLOW_VALUES_SIZE(miniflow_n_values(src));
2051
2052     dst->map = src->map;
2053     if (size <= sizeof dst->inline_values) {
2054         dst->values_inline = true;
2055         memcpy(dst->inline_values, miniflow_get_values(src), size);
2056         miniflow_destroy(src);
2057     } else if (src->values_inline) {
2058         dst->values_inline = false;
2059         COVERAGE_INC(miniflow_malloc);
2060         dst->offline_values = xmalloc(size);
2061         memcpy(dst->offline_values, src->inline_values, size);
2062     } else {
2063         dst->values_inline = false;
2064         dst->offline_values = src->offline_values;
2065     }
2066 }
2067
2068 /* Frees any memory owned by 'flow'.  Does not free the storage in which 'flow'
2069  * itself resides; the caller is responsible for that. */
2070 void
2071 miniflow_destroy(struct miniflow *flow)
2072 {
2073     if (!flow->values_inline) {
2074         free(flow->offline_values);
2075     }
2076 }
2077
2078 /* Initializes 'dst' as a copy of 'src'. */
2079 void
2080 miniflow_expand(const struct miniflow *src, struct flow *dst)
2081 {
2082     memset(dst, 0, sizeof *dst);
2083     flow_union_with_miniflow(dst, src);
2084 }
2085
2086 /* Returns true if 'a' and 'b' are the equal miniflow, false otherwise. */
2087 bool
2088 miniflow_equal(const struct miniflow *a, const struct miniflow *b)
2089 {
2090     const uint64_t *ap = miniflow_get_values(a);
2091     const uint64_t *bp = miniflow_get_values(b);
2092
2093     if (OVS_LIKELY(a->map == b->map)) {
2094         int count = miniflow_n_values(a);
2095
2096         return !memcmp(ap, bp, count * sizeof *ap);
2097     } else {
2098         uint64_t map;
2099
2100         for (map = a->map | b->map; map; map = zero_rightmost_1bit(map)) {
2101             uint64_t bit = rightmost_1bit(map);
2102
2103             if ((a->map & bit ? *ap++ : 0) != (b->map & bit ? *bp++ : 0)) {
2104                 return false;
2105             }
2106         }
2107     }
2108
2109     return true;
2110 }
2111
2112 /* Returns false if 'a' and 'b' differ at the places where there are 1-bits
2113  * in 'mask', true otherwise. */
2114 bool
2115 miniflow_equal_in_minimask(const struct miniflow *a, const struct miniflow *b,
2116                            const struct minimask *mask)
2117 {
2118     const uint64_t *p = miniflow_get_values(&mask->masks);
2119     int idx;
2120
2121     MAP_FOR_EACH_INDEX(idx, mask->masks.map) {
2122         if ((miniflow_get(a, idx) ^ miniflow_get(b, idx)) & *p++) {
2123             return false;
2124         }
2125     }
2126
2127     return true;
2128 }
2129
2130 /* Returns true if 'a' and 'b' are equal at the places where there are 1-bits
2131  * in 'mask', false if they differ. */
2132 bool
2133 miniflow_equal_flow_in_minimask(const struct miniflow *a, const struct flow *b,
2134                                 const struct minimask *mask)
2135 {
2136     const uint64_t *b_u64 = (const uint64_t *) b;
2137     const uint64_t *p = miniflow_get_values(&mask->masks);
2138     int idx;
2139
2140     MAP_FOR_EACH_INDEX(idx, mask->masks.map) {
2141         if ((miniflow_get(a, idx) ^ b_u64[idx]) & *p++) {
2142             return false;
2143         }
2144     }
2145
2146     return true;
2147 }
2148
2149 \f
2150 /* Initializes 'dst' as a copy of 'src'.  The caller must eventually free 'dst'
2151  * with minimask_destroy(). */
2152 void
2153 minimask_init(struct minimask *mask, const struct flow_wildcards *wc)
2154 {
2155     miniflow_init(&mask->masks, &wc->masks);
2156 }
2157
2158 /* Initializes 'dst' as a copy of 'src'.  The caller must eventually free 'dst'
2159  * with minimask_destroy(). */
2160 void
2161 minimask_clone(struct minimask *dst, const struct minimask *src)
2162 {
2163     miniflow_clone(&dst->masks, &src->masks);
2164 }
2165
2166 /* Initializes 'dst' with the data in 'src', destroying 'src'.
2167  * The caller must eventually free 'dst' with minimask_destroy(). */
2168 void
2169 minimask_move(struct minimask *dst, struct minimask *src)
2170 {
2171     miniflow_move(&dst->masks, &src->masks);
2172 }
2173
2174 /* Initializes 'dst_' as the bit-wise "and" of 'a_' and 'b_'.
2175  *
2176  * The caller must provide room for FLOW_U64S "uint64_t"s in 'storage', for use
2177  * by 'dst_'.  The caller must *not* free 'dst_' with minimask_destroy(). */
2178 void
2179 minimask_combine(struct minimask *dst_,
2180                  const struct minimask *a_, const struct minimask *b_,
2181                  uint64_t storage[FLOW_U64S])
2182 {
2183     struct miniflow *dst = &dst_->masks;
2184     uint64_t *dst_values = storage;
2185     const struct miniflow *a = &a_->masks;
2186     const struct miniflow *b = &b_->masks;
2187     int idx;
2188
2189     dst->values_inline = false;
2190     dst->offline_values = storage;
2191
2192     dst->map = 0;
2193     MAP_FOR_EACH_INDEX(idx, a->map & b->map) {
2194         /* Both 'a' and 'b' have non-zero data at 'idx'. */
2195         uint64_t mask = miniflow_get__(a, idx) & miniflow_get__(b, idx);
2196
2197         if (mask) {
2198             dst->map |= UINT64_C(1) << idx;
2199             *dst_values++ = mask;
2200         }
2201     }
2202 }
2203
2204 /* Frees any memory owned by 'mask'.  Does not free the storage in which 'mask'
2205  * itself resides; the caller is responsible for that. */
2206 void
2207 minimask_destroy(struct minimask *mask)
2208 {
2209     miniflow_destroy(&mask->masks);
2210 }
2211
2212 /* Initializes 'dst' as a copy of 'src'. */
2213 void
2214 minimask_expand(const struct minimask *mask, struct flow_wildcards *wc)
2215 {
2216     miniflow_expand(&mask->masks, &wc->masks);
2217 }
2218
2219 /* Returns true if 'a' and 'b' are the same flow mask, false otherwise.
2220  * Minimasks may not have zero data values, so for the minimasks to be the
2221  * same, they need to have the same map and the same data values. */
2222 bool
2223 minimask_equal(const struct minimask *a, const struct minimask *b)
2224 {
2225     return a->masks.map == b->masks.map &&
2226         !memcmp(miniflow_get_values(&a->masks),
2227                 miniflow_get_values(&b->masks),
2228                 count_1bits(a->masks.map) * sizeof *a->masks.inline_values);
2229 }
2230
2231 /* Returns true if at least one bit matched by 'b' is wildcarded by 'a',
2232  * false otherwise. */
2233 bool
2234 minimask_has_extra(const struct minimask *a, const struct minimask *b)
2235 {
2236     const uint64_t *ap = miniflow_get_values(&a->masks);
2237     const uint64_t *bp = miniflow_get_values(&b->masks);
2238     int idx;
2239
2240     MAP_FOR_EACH_INDEX(idx, b->masks.map) {
2241         uint64_t b_u64 = *bp++;
2242
2243         /* 'b_u64' is non-zero, check if the data in 'a' is either zero
2244          * or misses some of the bits in 'b_u64'. */
2245         if (!(a->masks.map & (UINT64_C(1) << idx))
2246             || ((miniflow_values_get__(ap, a->masks.map, idx) & b_u64)
2247                 != b_u64)) {
2248             return true; /* 'a' wildcards some bits 'b' doesn't. */
2249         }
2250     }
2251
2252     return false;
2253 }