vswitchd: Log all tunnel parameters of given flow.
[cascardo/ovs.git] / lib / flow.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2008, 2009, 2010, 2011, 2012 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 <assert.h>
20 #include <errno.h>
21 #include <inttypes.h>
22 #include <limits.h>
23 #include <netinet/in.h>
24 #include <netinet/icmp6.h>
25 #include <netinet/ip6.h>
26 #include <stdint.h>
27 #include <stdlib.h>
28 #include <string.h>
29 #include "byte-order.h"
30 #include "coverage.h"
31 #include "csum.h"
32 #include "dynamic-string.h"
33 #include "hash.h"
34 #include "match.h"
35 #include "ofpbuf.h"
36 #include "openflow/openflow.h"
37 #include "packets.h"
38 #include "unaligned.h"
39 #include "vlog.h"
40
41 VLOG_DEFINE_THIS_MODULE(flow);
42
43 COVERAGE_DEFINE(flow_extract);
44 COVERAGE_DEFINE(miniflow_malloc);
45
46 static struct arp_eth_header *
47 pull_arp(struct ofpbuf *packet)
48 {
49     return ofpbuf_try_pull(packet, ARP_ETH_HEADER_LEN);
50 }
51
52 static struct ip_header *
53 pull_ip(struct ofpbuf *packet)
54 {
55     if (packet->size >= IP_HEADER_LEN) {
56         struct ip_header *ip = packet->data;
57         int ip_len = IP_IHL(ip->ip_ihl_ver) * 4;
58         if (ip_len >= IP_HEADER_LEN && packet->size >= ip_len) {
59             return ofpbuf_pull(packet, ip_len);
60         }
61     }
62     return NULL;
63 }
64
65 static struct tcp_header *
66 pull_tcp(struct ofpbuf *packet)
67 {
68     if (packet->size >= TCP_HEADER_LEN) {
69         struct tcp_header *tcp = packet->data;
70         int tcp_len = TCP_OFFSET(tcp->tcp_ctl) * 4;
71         if (tcp_len >= TCP_HEADER_LEN && packet->size >= tcp_len) {
72             return ofpbuf_pull(packet, tcp_len);
73         }
74     }
75     return NULL;
76 }
77
78 static struct udp_header *
79 pull_udp(struct ofpbuf *packet)
80 {
81     return ofpbuf_try_pull(packet, UDP_HEADER_LEN);
82 }
83
84 static struct icmp_header *
85 pull_icmp(struct ofpbuf *packet)
86 {
87     return ofpbuf_try_pull(packet, ICMP_HEADER_LEN);
88 }
89
90 static struct icmp6_hdr *
91 pull_icmpv6(struct ofpbuf *packet)
92 {
93     return ofpbuf_try_pull(packet, sizeof(struct icmp6_hdr));
94 }
95
96 static void
97 parse_vlan(struct ofpbuf *b, struct flow *flow)
98 {
99     struct qtag_prefix {
100         ovs_be16 eth_type;      /* ETH_TYPE_VLAN */
101         ovs_be16 tci;
102     };
103
104     if (b->size >= sizeof(struct qtag_prefix) + sizeof(ovs_be16)) {
105         struct qtag_prefix *qp = ofpbuf_pull(b, sizeof *qp);
106         flow->vlan_tci = qp->tci | htons(VLAN_CFI);
107     }
108 }
109
110 static ovs_be16
111 parse_ethertype(struct ofpbuf *b)
112 {
113     struct llc_snap_header *llc;
114     ovs_be16 proto;
115
116     proto = *(ovs_be16 *) ofpbuf_pull(b, sizeof proto);
117     if (ntohs(proto) >= ETH_TYPE_MIN) {
118         return proto;
119     }
120
121     if (b->size < sizeof *llc) {
122         return htons(FLOW_DL_TYPE_NONE);
123     }
124
125     llc = b->data;
126     if (llc->llc.llc_dsap != LLC_DSAP_SNAP
127         || llc->llc.llc_ssap != LLC_SSAP_SNAP
128         || llc->llc.llc_cntl != LLC_CNTL_SNAP
129         || memcmp(llc->snap.snap_org, SNAP_ORG_ETHERNET,
130                   sizeof llc->snap.snap_org)) {
131         return htons(FLOW_DL_TYPE_NONE);
132     }
133
134     ofpbuf_pull(b, sizeof *llc);
135     return llc->snap.snap_type;
136 }
137
138 static int
139 parse_ipv6(struct ofpbuf *packet, struct flow *flow)
140 {
141     const struct ip6_hdr *nh;
142     ovs_be32 tc_flow;
143     int nexthdr;
144
145     nh = ofpbuf_try_pull(packet, sizeof *nh);
146     if (!nh) {
147         return EINVAL;
148     }
149
150     nexthdr = nh->ip6_nxt;
151
152     flow->ipv6_src = nh->ip6_src;
153     flow->ipv6_dst = nh->ip6_dst;
154
155     tc_flow = get_unaligned_be32(&nh->ip6_flow);
156     flow->nw_tos = ntohl(tc_flow) >> 20;
157     flow->ipv6_label = tc_flow & htonl(IPV6_LABEL_MASK);
158     flow->nw_ttl = nh->ip6_hlim;
159     flow->nw_proto = IPPROTO_NONE;
160
161     while (1) {
162         if ((nexthdr != IPPROTO_HOPOPTS)
163                 && (nexthdr != IPPROTO_ROUTING)
164                 && (nexthdr != IPPROTO_DSTOPTS)
165                 && (nexthdr != IPPROTO_AH)
166                 && (nexthdr != IPPROTO_FRAGMENT)) {
167             /* It's either a terminal header (e.g., TCP, UDP) or one we
168              * don't understand.  In either case, we're done with the
169              * packet, so use it to fill in 'nw_proto'. */
170             break;
171         }
172
173         /* We only verify that at least 8 bytes of the next header are
174          * available, but many of these headers are longer.  Ensure that
175          * accesses within the extension header are within those first 8
176          * bytes. All extension headers are required to be at least 8
177          * bytes. */
178         if (packet->size < 8) {
179             return EINVAL;
180         }
181
182         if ((nexthdr == IPPROTO_HOPOPTS)
183                 || (nexthdr == IPPROTO_ROUTING)
184                 || (nexthdr == IPPROTO_DSTOPTS)) {
185             /* These headers, while different, have the fields we care about
186              * in the same location and with the same interpretation. */
187             const struct ip6_ext *ext_hdr = packet->data;
188             nexthdr = ext_hdr->ip6e_nxt;
189             if (!ofpbuf_try_pull(packet, (ext_hdr->ip6e_len + 1) * 8)) {
190                 return EINVAL;
191             }
192         } else if (nexthdr == IPPROTO_AH) {
193             /* A standard AH definition isn't available, but the fields
194              * we care about are in the same location as the generic
195              * option header--only the header length is calculated
196              * differently. */
197             const struct ip6_ext *ext_hdr = packet->data;
198             nexthdr = ext_hdr->ip6e_nxt;
199             if (!ofpbuf_try_pull(packet, (ext_hdr->ip6e_len + 2) * 4)) {
200                return EINVAL;
201             }
202         } else if (nexthdr == IPPROTO_FRAGMENT) {
203             const struct ip6_frag *frag_hdr = packet->data;
204
205             nexthdr = frag_hdr->ip6f_nxt;
206             if (!ofpbuf_try_pull(packet, sizeof *frag_hdr)) {
207                 return EINVAL;
208             }
209
210             /* We only process the first fragment. */
211             if (frag_hdr->ip6f_offlg != htons(0)) {
212                 if ((frag_hdr->ip6f_offlg & IP6F_OFF_MASK) == htons(0)) {
213                     flow->nw_frag = FLOW_NW_FRAG_ANY;
214                 } else {
215                     flow->nw_frag |= FLOW_NW_FRAG_LATER;
216                     nexthdr = IPPROTO_FRAGMENT;
217                     break;
218                 }
219             }
220         }
221     }
222
223     flow->nw_proto = nexthdr;
224     return 0;
225 }
226
227 static void
228 parse_tcp(struct ofpbuf *packet, struct ofpbuf *b, struct flow *flow)
229 {
230     const struct tcp_header *tcp = pull_tcp(b);
231     if (tcp) {
232         flow->tp_src = tcp->tcp_src;
233         flow->tp_dst = tcp->tcp_dst;
234         packet->l7 = b->data;
235     }
236 }
237
238 static void
239 parse_udp(struct ofpbuf *packet, struct ofpbuf *b, struct flow *flow)
240 {
241     const struct udp_header *udp = pull_udp(b);
242     if (udp) {
243         flow->tp_src = udp->udp_src;
244         flow->tp_dst = udp->udp_dst;
245         packet->l7 = b->data;
246     }
247 }
248
249 static bool
250 parse_icmpv6(struct ofpbuf *b, struct flow *flow)
251 {
252     const struct icmp6_hdr *icmp = pull_icmpv6(b);
253
254     if (!icmp) {
255         return false;
256     }
257
258     /* The ICMPv6 type and code fields use the 16-bit transport port
259      * fields, so we need to store them in 16-bit network byte order. */
260     flow->tp_src = htons(icmp->icmp6_type);
261     flow->tp_dst = htons(icmp->icmp6_code);
262
263     if (icmp->icmp6_code == 0 &&
264         (icmp->icmp6_type == ND_NEIGHBOR_SOLICIT ||
265          icmp->icmp6_type == ND_NEIGHBOR_ADVERT)) {
266         const struct in6_addr *nd_target;
267
268         nd_target = ofpbuf_try_pull(b, sizeof *nd_target);
269         if (!nd_target) {
270             return false;
271         }
272         flow->nd_target = *nd_target;
273
274         while (b->size >= 8) {
275             /* The minimum size of an option is 8 bytes, which also is
276              * the size of Ethernet link-layer options. */
277             const struct nd_opt_hdr *nd_opt = b->data;
278             int opt_len = nd_opt->nd_opt_len * 8;
279
280             if (!opt_len || opt_len > b->size) {
281                 goto invalid;
282             }
283
284             /* Store the link layer address if the appropriate option is
285              * provided.  It is considered an error if the same link
286              * layer option is specified twice. */
287             if (nd_opt->nd_opt_type == ND_OPT_SOURCE_LINKADDR
288                     && opt_len == 8) {
289                 if (eth_addr_is_zero(flow->arp_sha)) {
290                     memcpy(flow->arp_sha, nd_opt + 1, ETH_ADDR_LEN);
291                 } else {
292                     goto invalid;
293                 }
294             } else if (nd_opt->nd_opt_type == ND_OPT_TARGET_LINKADDR
295                     && opt_len == 8) {
296                 if (eth_addr_is_zero(flow->arp_tha)) {
297                     memcpy(flow->arp_tha, nd_opt + 1, ETH_ADDR_LEN);
298                 } else {
299                     goto invalid;
300                 }
301             }
302
303             if (!ofpbuf_try_pull(b, opt_len)) {
304                 goto invalid;
305             }
306         }
307     }
308
309     return true;
310
311 invalid:
312     memset(&flow->nd_target, 0, sizeof(flow->nd_target));
313     memset(flow->arp_sha, 0, sizeof(flow->arp_sha));
314     memset(flow->arp_tha, 0, sizeof(flow->arp_tha));
315
316     return false;
317
318 }
319
320 /* Initializes 'flow' members from 'packet', 'skb_priority', 'tnl', and
321  * 'ofp_in_port'.
322  *
323  * Initializes 'packet' header pointers as follows:
324  *
325  *    - packet->l2 to the start of the Ethernet header.
326  *
327  *    - packet->l3 to just past the Ethernet header, or just past the
328  *      vlan_header if one is present, to the first byte of the payload of the
329  *      Ethernet frame.
330  *
331  *    - packet->l4 to just past the IPv4 header, if one is present and has a
332  *      correct length, and otherwise NULL.
333  *
334  *    - packet->l7 to just past the TCP or UDP or ICMP header, if one is
335  *      present and has a correct length, and otherwise NULL.
336  */
337 void
338 flow_extract(struct ofpbuf *packet, uint32_t skb_priority, uint32_t skb_mark,
339              const struct flow_tnl *tnl, uint16_t ofp_in_port,
340              struct flow *flow)
341 {
342     struct ofpbuf b = *packet;
343     struct eth_header *eth;
344
345     COVERAGE_INC(flow_extract);
346
347     memset(flow, 0, sizeof *flow);
348
349     if (tnl) {
350         assert(tnl != &flow->tunnel);
351         flow->tunnel = *tnl;
352     }
353     flow->in_port = ofp_in_port;
354     flow->skb_priority = skb_priority;
355     flow->skb_mark = skb_mark;
356
357     packet->l2 = b.data;
358     packet->l3 = NULL;
359     packet->l4 = NULL;
360     packet->l7 = NULL;
361
362     if (b.size < sizeof *eth) {
363         return;
364     }
365
366     /* Link layer. */
367     eth = b.data;
368     memcpy(flow->dl_src, eth->eth_src, ETH_ADDR_LEN);
369     memcpy(flow->dl_dst, eth->eth_dst, ETH_ADDR_LEN);
370
371     /* dl_type, vlan_tci. */
372     ofpbuf_pull(&b, ETH_ADDR_LEN * 2);
373     if (eth->eth_type == htons(ETH_TYPE_VLAN)) {
374         parse_vlan(&b, flow);
375     }
376     flow->dl_type = parse_ethertype(&b);
377
378     /* Network layer. */
379     packet->l3 = b.data;
380     if (flow->dl_type == htons(ETH_TYPE_IP)) {
381         const struct ip_header *nh = pull_ip(&b);
382         if (nh) {
383             packet->l4 = b.data;
384
385             flow->nw_src = get_unaligned_be32(&nh->ip_src);
386             flow->nw_dst = get_unaligned_be32(&nh->ip_dst);
387             flow->nw_proto = nh->ip_proto;
388
389             flow->nw_tos = nh->ip_tos;
390             if (IP_IS_FRAGMENT(nh->ip_frag_off)) {
391                 flow->nw_frag = FLOW_NW_FRAG_ANY;
392                 if (nh->ip_frag_off & htons(IP_FRAG_OFF_MASK)) {
393                     flow->nw_frag |= FLOW_NW_FRAG_LATER;
394                 }
395             }
396             flow->nw_ttl = nh->ip_ttl;
397
398             if (!(nh->ip_frag_off & htons(IP_FRAG_OFF_MASK))) {
399                 if (flow->nw_proto == IPPROTO_TCP) {
400                     parse_tcp(packet, &b, flow);
401                 } else if (flow->nw_proto == IPPROTO_UDP) {
402                     parse_udp(packet, &b, flow);
403                 } else if (flow->nw_proto == IPPROTO_ICMP) {
404                     const struct icmp_header *icmp = pull_icmp(&b);
405                     if (icmp) {
406                         flow->tp_src = htons(icmp->icmp_type);
407                         flow->tp_dst = htons(icmp->icmp_code);
408                         packet->l7 = b.data;
409                     }
410                 }
411             }
412         }
413     } else if (flow->dl_type == htons(ETH_TYPE_IPV6)) {
414         if (parse_ipv6(&b, flow)) {
415             return;
416         }
417
418         packet->l4 = b.data;
419         if (flow->nw_proto == IPPROTO_TCP) {
420             parse_tcp(packet, &b, flow);
421         } else if (flow->nw_proto == IPPROTO_UDP) {
422             parse_udp(packet, &b, flow);
423         } else if (flow->nw_proto == IPPROTO_ICMPV6) {
424             if (parse_icmpv6(&b, flow)) {
425                 packet->l7 = b.data;
426             }
427         }
428     } else if (flow->dl_type == htons(ETH_TYPE_ARP) ||
429                flow->dl_type == htons(ETH_TYPE_RARP)) {
430         const struct arp_eth_header *arp = pull_arp(&b);
431         if (arp && arp->ar_hrd == htons(1)
432             && arp->ar_pro == htons(ETH_TYPE_IP)
433             && arp->ar_hln == ETH_ADDR_LEN
434             && arp->ar_pln == 4) {
435             /* We only match on the lower 8 bits of the opcode. */
436             if (ntohs(arp->ar_op) <= 0xff) {
437                 flow->nw_proto = ntohs(arp->ar_op);
438             }
439
440             flow->nw_src = arp->ar_spa;
441             flow->nw_dst = arp->ar_tpa;
442             memcpy(flow->arp_sha, arp->ar_sha, ETH_ADDR_LEN);
443             memcpy(flow->arp_tha, arp->ar_tha, ETH_ADDR_LEN);
444         }
445     }
446 }
447
448 /* For every bit of a field that is wildcarded in 'wildcards', sets the
449  * corresponding bit in 'flow' to zero. */
450 void
451 flow_zero_wildcards(struct flow *flow, const struct flow_wildcards *wildcards)
452 {
453     uint32_t *flow_u32 = (uint32_t *) flow;
454     const uint32_t *wc_u32 = (const uint32_t *) &wildcards->masks;
455     size_t i;
456
457     for (i = 0; i < FLOW_U32S; i++) {
458         flow_u32[i] &= wc_u32[i];
459     }
460 }
461
462 /* Initializes 'fmd' with the metadata found in 'flow'. */
463 void
464 flow_get_metadata(const struct flow *flow, struct flow_metadata *fmd)
465 {
466     BUILD_ASSERT_DECL(FLOW_WC_SEQ == 18);
467
468     fmd->tun_id = flow->tunnel.tun_id;
469     fmd->metadata = flow->metadata;
470     memcpy(fmd->regs, flow->regs, sizeof fmd->regs);
471     fmd->in_port = flow->in_port;
472 }
473
474 char *
475 flow_to_string(const struct flow *flow)
476 {
477     struct ds ds = DS_EMPTY_INITIALIZER;
478     flow_format(&ds, flow);
479     return ds_cstr(&ds);
480 }
481
482 const char *
483 flow_tun_flag_to_string(uint32_t flags)
484 {
485     switch (flags) {
486     case FLOW_TNL_F_DONT_FRAGMENT:
487         return "df";
488     case FLOW_TNL_F_CSUM:
489         return "csum";
490     case FLOW_TNL_F_KEY:
491         return "key";
492     default:
493         return NULL;
494     }
495 }
496
497 void
498 format_flags(struct ds *ds, const char *(*bit_to_string)(uint32_t),
499              uint32_t flags, char del)
500 {
501     uint32_t bad = 0;
502
503     if (!flags) {
504         return;
505     }
506     while (flags) {
507         uint32_t bit = rightmost_1bit(flags);
508         const char *s;
509
510         s = bit_to_string(bit);
511         if (s) {
512             ds_put_format(ds, "%s%c", s, del);
513         } else {
514             bad |= bit;
515         }
516
517         flags &= ~bit;
518     }
519
520     if (bad) {
521         ds_put_format(ds, "0x%"PRIx32"%c", bad, del);
522     }
523     ds_chomp(ds, del);
524 }
525
526 void
527 flow_format(struct ds *ds, const struct flow *flow)
528 {
529     struct match match;
530
531     match_wc_init(&match, flow);
532     match_format(&match, ds, flow->skb_priority);
533 }
534
535 void
536 flow_print(FILE *stream, const struct flow *flow)
537 {
538     char *s = flow_to_string(flow);
539     fputs(s, stream);
540     free(s);
541 }
542 \f
543 /* flow_wildcards functions. */
544
545 /* Initializes 'wc' as a set of wildcards that matches every packet. */
546 void
547 flow_wildcards_init_catchall(struct flow_wildcards *wc)
548 {
549     memset(&wc->masks, 0, sizeof wc->masks);
550 }
551
552 /* Initializes 'wc' as an exact-match set of wildcards; that is, 'wc' does not
553  * wildcard any bits or fields. */
554 void
555 flow_wildcards_init_exact(struct flow_wildcards *wc)
556 {
557     memset(&wc->masks, 0xff, sizeof wc->masks);
558     memset(wc->masks.zeros, 0, sizeof wc->masks.zeros);
559 }
560
561 /* Returns true if 'wc' matches every packet, false if 'wc' fixes any bits or
562  * fields. */
563 bool
564 flow_wildcards_is_catchall(const struct flow_wildcards *wc)
565 {
566     const uint32_t *wc_u32 = (const uint32_t *) &wc->masks;
567     size_t i;
568
569     for (i = 0; i < FLOW_U32S; i++) {
570         if (wc_u32[i]) {
571             return false;
572         }
573     }
574     return true;
575 }
576
577 /* Initializes 'dst' as the combination of wildcards in 'src1' and 'src2'.
578  * That is, a bit or a field is wildcarded in 'dst' if it is wildcarded in
579  * 'src1' or 'src2' or both.  */
580 void
581 flow_wildcards_combine(struct flow_wildcards *dst,
582                        const struct flow_wildcards *src1,
583                        const struct flow_wildcards *src2)
584 {
585     uint32_t *dst_u32 = (uint32_t *) &dst->masks;
586     const uint32_t *src1_u32 = (const uint32_t *) &src1->masks;
587     const uint32_t *src2_u32 = (const uint32_t *) &src2->masks;
588     size_t i;
589
590     for (i = 0; i < FLOW_U32S; i++) {
591         dst_u32[i] = src1_u32[i] & src2_u32[i];
592     }
593 }
594
595 /* Returns a hash of the wildcards in 'wc'. */
596 uint32_t
597 flow_wildcards_hash(const struct flow_wildcards *wc, uint32_t basis)
598 {
599     return flow_hash(&wc->masks, basis);;
600 }
601
602 /* Returns true if 'a' and 'b' represent the same wildcards, false if they are
603  * different. */
604 bool
605 flow_wildcards_equal(const struct flow_wildcards *a,
606                      const struct flow_wildcards *b)
607 {
608     return flow_equal(&a->masks, &b->masks);
609 }
610
611 /* Returns true if at least one bit or field is wildcarded in 'a' but not in
612  * 'b', false otherwise. */
613 bool
614 flow_wildcards_has_extra(const struct flow_wildcards *a,
615                          const struct flow_wildcards *b)
616 {
617     const uint32_t *a_u32 = (const uint32_t *) &a->masks;
618     const uint32_t *b_u32 = (const uint32_t *) &b->masks;
619     size_t i;
620
621     for (i = 0; i < FLOW_U32S; i++) {
622         if ((a_u32[i] & b_u32[i]) != b_u32[i]) {
623             return true;
624         }
625     }
626     return false;
627 }
628
629 /* Returns true if 'a' and 'b' are equal, except that 0-bits (wildcarded bits)
630  * in 'wc' do not need to be equal in 'a' and 'b'. */
631 bool
632 flow_equal_except(const struct flow *a, const struct flow *b,
633                   const struct flow_wildcards *wc)
634 {
635     const uint32_t *a_u32 = (const uint32_t *) a;
636     const uint32_t *b_u32 = (const uint32_t *) b;
637     const uint32_t *wc_u32 = (const uint32_t *) &wc->masks;
638     size_t i;
639
640     for (i = 0; i < FLOW_U32S; i++) {
641         if ((a_u32[i] ^ b_u32[i]) & wc_u32[i]) {
642             return false;
643         }
644     }
645     return true;
646 }
647
648 /* Sets the wildcard mask for register 'idx' in 'wc' to 'mask'.
649  * (A 0-bit indicates a wildcard bit.) */
650 void
651 flow_wildcards_set_reg_mask(struct flow_wildcards *wc, int idx, uint32_t mask)
652 {
653     wc->masks.regs[idx] = mask;
654 }
655
656 /* Hashes 'flow' based on its L2 through L4 protocol information. */
657 uint32_t
658 flow_hash_symmetric_l4(const struct flow *flow, uint32_t basis)
659 {
660     struct {
661         union {
662             ovs_be32 ipv4_addr;
663             struct in6_addr ipv6_addr;
664         };
665         ovs_be16 eth_type;
666         ovs_be16 vlan_tci;
667         ovs_be16 tp_port;
668         uint8_t eth_addr[ETH_ADDR_LEN];
669         uint8_t ip_proto;
670     } fields;
671
672     int i;
673
674     memset(&fields, 0, sizeof fields);
675     for (i = 0; i < ETH_ADDR_LEN; i++) {
676         fields.eth_addr[i] = flow->dl_src[i] ^ flow->dl_dst[i];
677     }
678     fields.vlan_tci = flow->vlan_tci & htons(VLAN_VID_MASK);
679     fields.eth_type = flow->dl_type;
680
681     /* UDP source and destination port are not taken into account because they
682      * will not necessarily be symmetric in a bidirectional flow. */
683     if (fields.eth_type == htons(ETH_TYPE_IP)) {
684         fields.ipv4_addr = flow->nw_src ^ flow->nw_dst;
685         fields.ip_proto = flow->nw_proto;
686         if (fields.ip_proto == IPPROTO_TCP) {
687             fields.tp_port = flow->tp_src ^ flow->tp_dst;
688         }
689     } else if (fields.eth_type == htons(ETH_TYPE_IPV6)) {
690         const uint8_t *a = &flow->ipv6_src.s6_addr[0];
691         const uint8_t *b = &flow->ipv6_dst.s6_addr[0];
692         uint8_t *ipv6_addr = &fields.ipv6_addr.s6_addr[0];
693
694         for (i=0; i<16; i++) {
695             ipv6_addr[i] = a[i] ^ b[i];
696         }
697         fields.ip_proto = flow->nw_proto;
698         if (fields.ip_proto == IPPROTO_TCP) {
699             fields.tp_port = flow->tp_src ^ flow->tp_dst;
700         }
701     }
702     return hash_bytes(&fields, sizeof fields, basis);
703 }
704
705 /* Hashes the portions of 'flow' designated by 'fields'. */
706 uint32_t
707 flow_hash_fields(const struct flow *flow, enum nx_hash_fields fields,
708                  uint16_t basis)
709 {
710     switch (fields) {
711
712     case NX_HASH_FIELDS_ETH_SRC:
713         return hash_bytes(flow->dl_src, sizeof flow->dl_src, basis);
714
715     case NX_HASH_FIELDS_SYMMETRIC_L4:
716         return flow_hash_symmetric_l4(flow, basis);
717     }
718
719     NOT_REACHED();
720 }
721
722 /* Returns a string representation of 'fields'. */
723 const char *
724 flow_hash_fields_to_str(enum nx_hash_fields fields)
725 {
726     switch (fields) {
727     case NX_HASH_FIELDS_ETH_SRC: return "eth_src";
728     case NX_HASH_FIELDS_SYMMETRIC_L4: return "symmetric_l4";
729     default: return "<unknown>";
730     }
731 }
732
733 /* Returns true if the value of 'fields' is supported. Otherwise false. */
734 bool
735 flow_hash_fields_valid(enum nx_hash_fields fields)
736 {
737     return fields == NX_HASH_FIELDS_ETH_SRC
738         || fields == NX_HASH_FIELDS_SYMMETRIC_L4;
739 }
740
741 /* Sets the VLAN VID that 'flow' matches to 'vid', which is interpreted as an
742  * OpenFlow 1.0 "dl_vlan" value:
743  *
744  *      - If it is in the range 0...4095, 'flow->vlan_tci' is set to match
745  *        that VLAN.  Any existing PCP match is unchanged (it becomes 0 if
746  *        'flow' previously matched packets without a VLAN header).
747  *
748  *      - If it is OFP_VLAN_NONE, 'flow->vlan_tci' is set to match a packet
749  *        without a VLAN tag.
750  *
751  *      - Other values of 'vid' should not be used. */
752 void
753 flow_set_dl_vlan(struct flow *flow, ovs_be16 vid)
754 {
755     if (vid == htons(OFP10_VLAN_NONE)) {
756         flow->vlan_tci = htons(0);
757     } else {
758         vid &= htons(VLAN_VID_MASK);
759         flow->vlan_tci &= ~htons(VLAN_VID_MASK);
760         flow->vlan_tci |= htons(VLAN_CFI) | vid;
761     }
762 }
763
764 /* Sets the VLAN VID that 'flow' matches to 'vid', which is interpreted as an
765  * OpenFlow 1.2 "vlan_vid" value, that is, the low 13 bits of 'vlan_tci' (VID
766  * plus CFI). */
767 void
768 flow_set_vlan_vid(struct flow *flow, ovs_be16 vid)
769 {
770     ovs_be16 mask = htons(VLAN_VID_MASK | VLAN_CFI);
771     flow->vlan_tci &= ~mask;
772     flow->vlan_tci |= vid & mask;
773 }
774
775 /* Sets the VLAN PCP that 'flow' matches to 'pcp', which should be in the
776  * range 0...7.
777  *
778  * This function has no effect on the VLAN ID that 'flow' matches.
779  *
780  * After calling this function, 'flow' will not match packets without a VLAN
781  * header. */
782 void
783 flow_set_vlan_pcp(struct flow *flow, uint8_t pcp)
784 {
785     pcp &= 0x07;
786     flow->vlan_tci &= ~htons(VLAN_PCP_MASK);
787     flow->vlan_tci |= htons((pcp << VLAN_PCP_SHIFT) | VLAN_CFI);
788 }
789
790 /* Puts into 'b' a packet that flow_extract() would parse as having the given
791  * 'flow'.
792  *
793  * (This is useful only for testing, obviously, and the packet isn't really
794  * valid. It hasn't got some checksums filled in, for one, and lots of fields
795  * are just zeroed.) */
796 void
797 flow_compose(struct ofpbuf *b, const struct flow *flow)
798 {
799     eth_compose(b, flow->dl_dst, flow->dl_src, ntohs(flow->dl_type), 0);
800     if (flow->dl_type == htons(FLOW_DL_TYPE_NONE)) {
801         struct eth_header *eth = b->l2;
802         eth->eth_type = htons(b->size);
803         return;
804     }
805
806     if (flow->vlan_tci & htons(VLAN_CFI)) {
807         eth_push_vlan(b, flow->vlan_tci);
808     }
809
810     if (flow->dl_type == htons(ETH_TYPE_IP)) {
811         struct ip_header *ip;
812
813         b->l3 = ip = ofpbuf_put_zeros(b, sizeof *ip);
814         ip->ip_ihl_ver = IP_IHL_VER(5, 4);
815         ip->ip_tos = flow->nw_tos;
816         ip->ip_proto = flow->nw_proto;
817         ip->ip_src = flow->nw_src;
818         ip->ip_dst = flow->nw_dst;
819
820         if (flow->nw_frag & FLOW_NW_FRAG_ANY) {
821             ip->ip_frag_off |= htons(IP_MORE_FRAGMENTS);
822             if (flow->nw_frag & FLOW_NW_FRAG_LATER) {
823                 ip->ip_frag_off |= htons(100);
824             }
825         }
826         if (!(flow->nw_frag & FLOW_NW_FRAG_ANY)
827             || !(flow->nw_frag & FLOW_NW_FRAG_LATER)) {
828             if (flow->nw_proto == IPPROTO_TCP) {
829                 struct tcp_header *tcp;
830
831                 b->l4 = tcp = ofpbuf_put_zeros(b, sizeof *tcp);
832                 tcp->tcp_src = flow->tp_src;
833                 tcp->tcp_dst = flow->tp_dst;
834                 tcp->tcp_ctl = TCP_CTL(0, 5);
835             } else if (flow->nw_proto == IPPROTO_UDP) {
836                 struct udp_header *udp;
837
838                 b->l4 = udp = ofpbuf_put_zeros(b, sizeof *udp);
839                 udp->udp_src = flow->tp_src;
840                 udp->udp_dst = flow->tp_dst;
841             } else if (flow->nw_proto == IPPROTO_ICMP) {
842                 struct icmp_header *icmp;
843
844                 b->l4 = icmp = ofpbuf_put_zeros(b, sizeof *icmp);
845                 icmp->icmp_type = ntohs(flow->tp_src);
846                 icmp->icmp_code = ntohs(flow->tp_dst);
847                 icmp->icmp_csum = csum(icmp, ICMP_HEADER_LEN);
848             }
849         }
850
851         ip = b->l3;
852         ip->ip_tot_len = htons((uint8_t *) b->data + b->size
853                                - (uint8_t *) b->l3);
854         ip->ip_csum = csum(ip, sizeof *ip);
855     } else if (flow->dl_type == htons(ETH_TYPE_IPV6)) {
856         /* XXX */
857     } else if (flow->dl_type == htons(ETH_TYPE_ARP) ||
858                flow->dl_type == htons(ETH_TYPE_RARP)) {
859         struct arp_eth_header *arp;
860
861         b->l3 = arp = ofpbuf_put_zeros(b, sizeof *arp);
862         arp->ar_hrd = htons(1);
863         arp->ar_pro = htons(ETH_TYPE_IP);
864         arp->ar_hln = ETH_ADDR_LEN;
865         arp->ar_pln = 4;
866         arp->ar_op = htons(flow->nw_proto);
867
868         if (flow->nw_proto == ARP_OP_REQUEST ||
869             flow->nw_proto == ARP_OP_REPLY) {
870             arp->ar_spa = flow->nw_src;
871             arp->ar_tpa = flow->nw_dst;
872             memcpy(arp->ar_sha, flow->arp_sha, ETH_ADDR_LEN);
873             memcpy(arp->ar_tha, flow->arp_tha, ETH_ADDR_LEN);
874         }
875     }
876 }
877 \f
878 /* Compressed flow. */
879
880 static int
881 miniflow_n_values(const struct miniflow *flow)
882 {
883     int n, i;
884
885     n = 0;
886     for (i = 0; i < MINI_N_MAPS; i++) {
887         n += popcount(flow->map[i]);
888     }
889     return n;
890 }
891
892 static uint32_t *
893 miniflow_alloc_values(struct miniflow *flow, int n)
894 {
895     if (n <= MINI_N_INLINE) {
896         return flow->inline_values;
897     } else {
898         COVERAGE_INC(miniflow_malloc);
899         return xmalloc(n * sizeof *flow->values);
900     }
901 }
902
903 /* Initializes 'dst' as a copy of 'src'.  The caller must eventually free 'dst'
904  * with miniflow_destroy(). */
905 void
906 miniflow_init(struct miniflow *dst, const struct flow *src)
907 {
908     const uint32_t *src_u32 = (const uint32_t *) src;
909     unsigned int ofs;
910     unsigned int i;
911     int n;
912
913     /* Initialize dst->map, counting the number of nonzero elements. */
914     n = 0;
915     memset(dst->map, 0, sizeof dst->map);
916     for (i = 0; i < FLOW_U32S; i++) {
917         if (src_u32[i]) {
918             dst->map[i / 32] |= 1u << (i % 32);
919             n++;
920         }
921     }
922
923     /* Initialize dst->values. */
924     dst->values = miniflow_alloc_values(dst, n);
925     ofs = 0;
926     for (i = 0; i < MINI_N_MAPS; i++) {
927         uint32_t map;
928
929         for (map = dst->map[i]; map; map = zero_rightmost_1bit(map)) {
930             dst->values[ofs++] = src_u32[raw_ctz(map) + i * 32];
931         }
932     }
933 }
934
935 /* Initializes 'dst' as a copy of 'src'.  The caller must eventually free 'dst'
936  * with miniflow_destroy(). */
937 void
938 miniflow_clone(struct miniflow *dst, const struct miniflow *src)
939 {
940     int n = miniflow_n_values(src);
941     memcpy(dst->map, src->map, sizeof dst->map);
942     dst->values = miniflow_alloc_values(dst, n);
943     memcpy(dst->values, src->values, n * sizeof *dst->values);
944 }
945
946 /* Frees any memory owned by 'flow'.  Does not free the storage in which 'flow'
947  * itself resides; the caller is responsible for that. */
948 void
949 miniflow_destroy(struct miniflow *flow)
950 {
951     if (flow->values != flow->inline_values) {
952         free(flow->values);
953     }
954 }
955
956 /* Initializes 'dst' as a copy of 'src'. */
957 void
958 miniflow_expand(const struct miniflow *src, struct flow *dst)
959 {
960     uint32_t *dst_u32 = (uint32_t *) dst;
961     int ofs;
962     int i;
963
964     memset(dst_u32, 0, sizeof *dst);
965
966     ofs = 0;
967     for (i = 0; i < MINI_N_MAPS; i++) {
968         uint32_t map;
969
970         for (map = src->map[i]; map; map = zero_rightmost_1bit(map)) {
971             dst_u32[raw_ctz(map) + i * 32] = src->values[ofs++];
972         }
973     }
974 }
975
976 static const uint32_t *
977 miniflow_get__(const struct miniflow *flow, unsigned int u32_ofs)
978 {
979     if (!(flow->map[u32_ofs / 32] & (1u << (u32_ofs % 32)))) {
980         static const uint32_t zero = 0;
981         return &zero;
982     } else {
983         const uint32_t *p = flow->values;
984
985         BUILD_ASSERT(MINI_N_MAPS == 2);
986         if (u32_ofs < 32) {
987             p += popcount(flow->map[0] & ((1u << u32_ofs) - 1));
988         } else {
989             p += popcount(flow->map[0]);
990             p += popcount(flow->map[1] & ((1u << (u32_ofs - 32)) - 1));
991         }
992         return p;
993     }
994 }
995
996 /* Returns the uint32_t that would be at byte offset '4 * u32_ofs' if 'flow'
997  * were expanded into a "struct flow". */
998 uint32_t
999 miniflow_get(const struct miniflow *flow, unsigned int u32_ofs)
1000 {
1001     return *miniflow_get__(flow, u32_ofs);
1002 }
1003
1004 /* Returns the ovs_be16 that would be at byte offset 'u8_ofs' if 'flow' were
1005  * expanded into a "struct flow". */
1006 static ovs_be16
1007 miniflow_get_be16(const struct miniflow *flow, unsigned int u8_ofs)
1008 {
1009     const uint32_t *u32p = miniflow_get__(flow, u8_ofs / 4);
1010     const ovs_be16 *be16p = (const ovs_be16 *) u32p;
1011     return be16p[u8_ofs % 4 != 0];
1012 }
1013
1014 /* Returns the VID within the vlan_tci member of the "struct flow" represented
1015  * by 'flow'. */
1016 uint16_t
1017 miniflow_get_vid(const struct miniflow *flow)
1018 {
1019     ovs_be16 tci = miniflow_get_be16(flow, offsetof(struct flow, vlan_tci));
1020     return vlan_tci_to_vid(tci);
1021 }
1022
1023 /* Returns true if 'a' and 'b' are the same flow, false otherwise.  */
1024 bool
1025 miniflow_equal(const struct miniflow *a, const struct miniflow *b)
1026 {
1027     int i;
1028
1029     for (i = 0; i < MINI_N_MAPS; i++) {
1030         if (a->map[i] != b->map[i]) {
1031             return false;
1032         }
1033     }
1034
1035     return !memcmp(a->values, b->values,
1036                    miniflow_n_values(a) * sizeof *a->values);
1037 }
1038
1039 /* Returns true if 'a' and 'b' are equal at the places where there are 1-bits
1040  * in 'mask', false if they differ. */
1041 bool
1042 miniflow_equal_in_minimask(const struct miniflow *a, const struct miniflow *b,
1043                            const struct minimask *mask)
1044 {
1045     const uint32_t *p;
1046     int i;
1047
1048     p = mask->masks.values;
1049     for (i = 0; i < MINI_N_MAPS; i++) {
1050         uint32_t map;
1051
1052         for (map = mask->masks.map[i]; map; map = zero_rightmost_1bit(map)) {
1053             int ofs = raw_ctz(map) + i * 32;
1054
1055             if ((miniflow_get(a, ofs) ^ miniflow_get(b, ofs)) & *p) {
1056                 return false;
1057             }
1058             p++;
1059         }
1060     }
1061
1062     return true;
1063 }
1064
1065 /* Returns true if 'a' and 'b' are equal at the places where there are 1-bits
1066  * in 'mask', false if they differ. */
1067 bool
1068 miniflow_equal_flow_in_minimask(const struct miniflow *a, const struct flow *b,
1069                                 const struct minimask *mask)
1070 {
1071     const uint32_t *b_u32 = (const uint32_t *) b;
1072     const uint32_t *p;
1073     int i;
1074
1075     p = mask->masks.values;
1076     for (i = 0; i < MINI_N_MAPS; i++) {
1077         uint32_t map;
1078
1079         for (map = mask->masks.map[i]; map; map = zero_rightmost_1bit(map)) {
1080             int ofs = raw_ctz(map) + i * 32;
1081
1082             if ((miniflow_get(a, ofs) ^ b_u32[ofs]) & *p) {
1083                 return false;
1084             }
1085             p++;
1086         }
1087     }
1088
1089     return true;
1090 }
1091
1092 /* Returns a hash value for 'flow', given 'basis'. */
1093 uint32_t
1094 miniflow_hash(const struct miniflow *flow, uint32_t basis)
1095 {
1096     BUILD_ASSERT_DECL(MINI_N_MAPS == 2);
1097     return hash_3words(flow->map[0], flow->map[1],
1098                        hash_words(flow->values, miniflow_n_values(flow),
1099                                   basis));
1100 }
1101
1102 /* Returns a hash value for the bits of 'flow' where there are 1-bits in
1103  * 'mask', given 'basis'.
1104  *
1105  * The hash values returned by this function are the same as those returned by
1106  * flow_hash_in_minimask(), only the form of the arguments differ. */
1107 uint32_t
1108 miniflow_hash_in_minimask(const struct miniflow *flow,
1109                           const struct minimask *mask, uint32_t basis)
1110 {
1111     const uint32_t *p = mask->masks.values;
1112     uint32_t hash;
1113     int i;
1114
1115     hash = basis;
1116     for (i = 0; i < MINI_N_MAPS; i++) {
1117         uint32_t map;
1118
1119         for (map = mask->masks.map[i]; map; map = zero_rightmost_1bit(map)) {
1120             int ofs = raw_ctz(map) + i * 32;
1121
1122             hash = mhash_add(hash, miniflow_get(flow, ofs) & *p);
1123             p++;
1124         }
1125     }
1126
1127     return mhash_finish(hash, p - mask->masks.values);
1128 }
1129
1130 /* Returns a hash value for the bits of 'flow' where there are 1-bits in
1131  * 'mask', given 'basis'.
1132  *
1133  * The hash values returned by this function are the same as those returned by
1134  * miniflow_hash_in_minimask(), only the form of the arguments differ. */
1135 uint32_t
1136 flow_hash_in_minimask(const struct flow *flow, const struct minimask *mask,
1137                       uint32_t basis)
1138 {
1139     const uint32_t *flow_u32 = (const uint32_t *) flow;
1140     const uint32_t *p = mask->masks.values;
1141     uint32_t hash;
1142     int i;
1143
1144     hash = basis;
1145     for (i = 0; i < MINI_N_MAPS; i++) {
1146         uint32_t map;
1147
1148         for (map = mask->masks.map[i]; map; map = zero_rightmost_1bit(map)) {
1149             int ofs = raw_ctz(map) + i * 32;
1150
1151             hash = mhash_add(hash, flow_u32[ofs] & *p);
1152             p++;
1153         }
1154     }
1155
1156     return mhash_finish(hash, p - mask->masks.values);
1157 }
1158 \f
1159 /* Initializes 'dst' as a copy of 'src'.  The caller must eventually free 'dst'
1160  * with minimask_destroy(). */
1161 void
1162 minimask_init(struct minimask *mask, const struct flow_wildcards *wc)
1163 {
1164     miniflow_init(&mask->masks, &wc->masks);
1165 }
1166
1167 /* Initializes 'dst' as a copy of 'src'.  The caller must eventually free 'dst'
1168  * with minimask_destroy(). */
1169 void
1170 minimask_clone(struct minimask *dst, const struct minimask *src)
1171 {
1172     miniflow_clone(&dst->masks, &src->masks);
1173 }
1174
1175 /* Initializes 'dst_' as the bit-wise "and" of 'a_' and 'b_'.
1176  *
1177  * The caller must provide room for FLOW_U32S "uint32_t"s in 'storage', for use
1178  * by 'dst_'.  The caller must *not* free 'dst_' with minimask_destroy(). */
1179 void
1180 minimask_combine(struct minimask *dst_,
1181                  const struct minimask *a_, const struct minimask *b_,
1182                  uint32_t storage[FLOW_U32S])
1183 {
1184     struct miniflow *dst = &dst_->masks;
1185     const struct miniflow *a = &a_->masks;
1186     const struct miniflow *b = &b_->masks;
1187     int i, n;
1188
1189     n = 0;
1190     dst->values = storage;
1191     for (i = 0; i < MINI_N_MAPS; i++) {
1192         uint32_t map;
1193
1194         dst->map[i] = 0;
1195         for (map = a->map[i] & b->map[i]; map;
1196              map = zero_rightmost_1bit(map)) {
1197             int ofs = raw_ctz(map) + i * 32;
1198             uint32_t mask = miniflow_get(a, ofs) & miniflow_get(b, ofs);
1199
1200             if (mask) {
1201                 dst->map[i] |= rightmost_1bit(map);
1202                 dst->values[n++] = mask;
1203             }
1204         }
1205     }
1206 }
1207
1208 /* Frees any memory owned by 'mask'.  Does not free the storage in which 'mask'
1209  * itself resides; the caller is responsible for that. */
1210 void
1211 minimask_destroy(struct minimask *mask)
1212 {
1213     miniflow_destroy(&mask->masks);
1214 }
1215
1216 /* Initializes 'dst' as a copy of 'src'. */
1217 void
1218 minimask_expand(const struct minimask *mask, struct flow_wildcards *wc)
1219 {
1220     miniflow_expand(&mask->masks, &wc->masks);
1221 }
1222
1223 /* Returns the uint32_t that would be at byte offset '4 * u32_ofs' if 'mask'
1224  * were expanded into a "struct flow_wildcards". */
1225 uint32_t
1226 minimask_get(const struct minimask *mask, unsigned int u32_ofs)
1227 {
1228     return miniflow_get(&mask->masks, u32_ofs);
1229 }
1230
1231 /* Returns the VID mask within the vlan_tci member of the "struct
1232  * flow_wildcards" represented by 'mask'. */
1233 uint16_t
1234 minimask_get_vid_mask(const struct minimask *mask)
1235 {
1236     return miniflow_get_vid(&mask->masks);
1237 }
1238
1239 /* Returns true if 'a' and 'b' are the same flow mask, false otherwise.  */
1240 bool
1241 minimask_equal(const struct minimask *a, const struct minimask *b)
1242 {
1243     return miniflow_equal(&a->masks, &b->masks);
1244 }
1245
1246 /* Returns a hash value for 'mask', given 'basis'. */
1247 uint32_t
1248 minimask_hash(const struct minimask *mask, uint32_t basis)
1249 {
1250     return miniflow_hash(&mask->masks, basis);
1251 }
1252
1253 /* Returns true if at least one bit is wildcarded in 'a_' but not in 'b_',
1254  * false otherwise. */
1255 bool
1256 minimask_has_extra(const struct minimask *a_, const struct minimask *b_)
1257 {
1258     const struct miniflow *a = &a_->masks;
1259     const struct miniflow *b = &b_->masks;
1260     int i;
1261
1262     for (i = 0; i < MINI_N_MAPS; i++) {
1263         uint32_t map;
1264
1265         for (map = a->map[i] | b->map[i]; map;
1266              map = zero_rightmost_1bit(map)) {
1267             int ofs = raw_ctz(map) + i * 32;
1268             uint32_t a_u32 = miniflow_get(a, ofs);
1269             uint32_t b_u32 = miniflow_get(b, ofs);
1270
1271             if ((a_u32 & b_u32) != b_u32) {
1272                 return true;
1273             }
1274         }
1275     }
1276
1277     return false;
1278 }
1279
1280 /* Returns true if 'mask' matches every packet, false if 'mask' fixes any bits
1281  * or fields. */
1282 bool
1283 minimask_is_catchall(const struct minimask *mask_)
1284 {
1285     const struct miniflow *mask = &mask_->masks;
1286
1287     BUILD_ASSERT(MINI_N_MAPS == 2);
1288     return !(mask->map[0] | mask->map[1]);
1289 }