netdev-dpdk: fix mbuf leaks
[cascardo/ovs.git] / lib / flow.h
1 /*
2  * Copyright (c) 2008, 2009, 2010, 2011, 2012, 2013, 2014, 2015, 2016 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 #ifndef FLOW_H
17 #define FLOW_H 1
18
19 #include <sys/types.h>
20 #include <netinet/in.h>
21 #include <stdbool.h>
22 #include <stdint.h>
23 #include <string.h>
24 #include "bitmap.h"
25 #include "byte-order.h"
26 #include "openflow/nicira-ext.h"
27 #include "openflow/openflow.h"
28 #include "packets.h"
29 #include "hash.h"
30 #include "util.h"
31
32 struct dpif_flow_stats;
33 struct ds;
34 struct flow_wildcards;
35 struct minimask;
36 struct dp_packet;
37 struct pkt_metadata;
38 struct match;
39
40 /* This sequence number should be incremented whenever anything involving flows
41  * or the wildcarding of flows changes.  This will cause build assertion
42  * failures in places which likely need to be updated. */
43 #define FLOW_WC_SEQ 35
44
45 /* Number of Open vSwitch extension 32-bit registers. */
46 #define FLOW_N_REGS 8
47 BUILD_ASSERT_DECL(FLOW_N_REGS <= NXM_NX_MAX_REGS);
48 BUILD_ASSERT_DECL(FLOW_N_REGS % 2 == 0); /* Even. */
49
50 /* Number of OpenFlow 1.5+ 64-bit registers.
51  *
52  * Each of these overlays a pair of Open vSwitch 32-bit registers, so there
53  * are half as many of them.*/
54 #define FLOW_N_XREGS (FLOW_N_REGS / 2)
55
56 /* Used for struct flow's dl_type member for frames that have no Ethernet
57  * type, that is, pure 802.2 frames. */
58 #define FLOW_DL_TYPE_NONE 0x5ff
59
60 /* Fragment bits, used for IPv4 and IPv6, always zero for non-IP flows. */
61 #define FLOW_NW_FRAG_ANY   (1 << 0) /* Set for any IP frag. */
62 #define FLOW_NW_FRAG_LATER (1 << 1) /* Set for IP frag with nonzero offset. */
63 #define FLOW_NW_FRAG_MASK  (FLOW_NW_FRAG_ANY | FLOW_NW_FRAG_LATER)
64
65 BUILD_ASSERT_DECL(FLOW_NW_FRAG_ANY == NX_IP_FRAG_ANY);
66 BUILD_ASSERT_DECL(FLOW_NW_FRAG_LATER == NX_IP_FRAG_LATER);
67
68 BUILD_ASSERT_DECL(FLOW_TNL_F_OAM == NX_TUN_FLAG_OAM);
69
70 const char *flow_tun_flag_to_string(uint32_t flags);
71
72 /* Maximum number of supported MPLS labels. */
73 #define FLOW_MAX_MPLS_LABELS 3
74
75 /*
76  * A flow in the network.
77  *
78  * Must be initialized to all zeros to make any compiler-induced padding
79  * zeroed.  Helps also in keeping unused fields (such as mutually exclusive
80  * IPv4 and IPv6 addresses) zeroed out.
81  *
82  * The meaning of 'in_port' is context-dependent.  In most cases, it is a
83  * 16-bit OpenFlow 1.0 port number.  In the software datapath interface (dpif)
84  * layer and its implementations (e.g. dpif-netlink, dpif-netdev), it is
85  * instead a 32-bit datapath port number.
86  *
87  * The fields are organized in four segments to facilitate staged lookup, where
88  * lower layer fields are first used to determine if the later fields need to
89  * be looked at.  This enables better wildcarding for datapath flows.
90  *
91  * NOTE: Order of the fields is significant, any change in the order must be
92  * reflected in miniflow_extract()!
93  */
94 struct flow {
95     /* Metadata */
96     struct flow_tnl tunnel;     /* Encapsulating tunnel parameters. */
97     ovs_be64 metadata;          /* OpenFlow Metadata. */
98     uint32_t regs[FLOW_N_REGS]; /* Registers. */
99     uint32_t skb_priority;      /* Packet priority for QoS. */
100     uint32_t pkt_mark;          /* Packet mark. */
101     uint32_t dp_hash;           /* Datapath computed hash value. The exact
102                                  * computation is opaque to the user space. */
103     union flow_in_port in_port; /* Input port.*/
104     uint32_t recirc_id;         /* Must be exact match. */
105     uint16_t ct_state;          /* Connection tracking state. */
106     uint16_t ct_zone;           /* Connection tracking zone. */
107     uint32_t ct_mark;           /* Connection mark.*/
108     uint8_t pad1[4];            /* Pad to 64 bits. */
109     ovs_u128 ct_label;          /* Connection label. */
110     uint32_t conj_id;           /* Conjunction ID. */
111     ofp_port_t actset_output;   /* Output port in action set. */
112     uint8_t pad2[2];            /* Pad to 64 bits. */
113
114     /* L2, Order the same as in the Ethernet header! (64-bit aligned) */
115     struct eth_addr dl_dst;     /* Ethernet destination address. */
116     struct eth_addr dl_src;     /* Ethernet source address. */
117     ovs_be16 dl_type;           /* Ethernet frame type. */
118     ovs_be16 vlan_tci;          /* If 802.1Q, TCI | VLAN_CFI; otherwise 0. */
119     ovs_be32 mpls_lse[ROUND_UP(FLOW_MAX_MPLS_LABELS, 2)]; /* MPLS label stack
120                                                              (with padding). */
121     /* L3 (64-bit aligned) */
122     ovs_be32 nw_src;            /* IPv4 source address. */
123     ovs_be32 nw_dst;            /* IPv4 destination address. */
124     struct in6_addr ipv6_src;   /* IPv6 source address. */
125     struct in6_addr ipv6_dst;   /* IPv6 destination address. */
126     ovs_be32 ipv6_label;        /* IPv6 flow label. */
127     uint8_t nw_frag;            /* FLOW_FRAG_* flags. */
128     uint8_t nw_tos;             /* IP ToS (including DSCP and ECN). */
129     uint8_t nw_ttl;             /* IP TTL/Hop Limit. */
130     uint8_t nw_proto;           /* IP protocol or low 8 bits of ARP opcode. */
131     struct in6_addr nd_target;  /* IPv6 neighbor discovery (ND) target. */
132     struct eth_addr arp_sha;    /* ARP/ND source hardware address. */
133     struct eth_addr arp_tha;    /* ARP/ND target hardware address. */
134     ovs_be16 tcp_flags;         /* TCP flags. With L3 to avoid matching L4. */
135     ovs_be16 pad3;              /* Pad to 64 bits. */
136
137     /* L4 (64-bit aligned) */
138     ovs_be16 tp_src;            /* TCP/UDP/SCTP source port/ICMP type. */
139     ovs_be16 tp_dst;            /* TCP/UDP/SCTP destination port/ICMP code. */
140     ovs_be32 igmp_group_ip4;    /* IGMP group IPv4 address.
141                                  * Keep last for BUILD_ASSERT_DECL below. */
142 };
143 BUILD_ASSERT_DECL(sizeof(struct flow) % sizeof(uint64_t) == 0);
144 BUILD_ASSERT_DECL(sizeof(struct flow_tnl) % sizeof(uint64_t) == 0);
145
146 #define FLOW_U64S (sizeof(struct flow) / sizeof(uint64_t))
147
148 /* Some flow fields are mutually exclusive or only appear within the flow
149  * pipeline.  IPv6 headers are bigger than IPv4 and MPLS, and IPv6 ND packets
150  * are bigger than TCP,UDP and IGMP packets. */
151 #define FLOW_MAX_PACKET_U64S (FLOW_U64S                                   \
152     /* Unused in datapath */  - FLOW_U64_SIZE(regs)                       \
153                               - FLOW_U64_SIZE(metadata)                   \
154     /* L2.5/3 */              - FLOW_U64_SIZE(nw_src)  /* incl. nw_dst */ \
155                               - FLOW_U64_SIZE(mpls_lse)                   \
156     /* L4 */                  - FLOW_U64_SIZE(tp_src)                     \
157                              )
158
159 /* Remember to update FLOW_WC_SEQ when changing 'struct flow'. */
160 BUILD_ASSERT_DECL(offsetof(struct flow, igmp_group_ip4) + sizeof(uint32_t)
161                   == sizeof(struct flow_tnl) + 216
162                   && FLOW_WC_SEQ == 35);
163
164 /* Incremental points at which flow classification may be performed in
165  * segments.
166  * This is located here since this is dependent on the structure of the
167  * struct flow defined above:
168  * Each offset must be on a distinct, successive U64 boundary strictly
169  * within the struct flow. */
170 enum {
171     FLOW_SEGMENT_1_ENDS_AT = offsetof(struct flow, dl_dst),
172     FLOW_SEGMENT_2_ENDS_AT = offsetof(struct flow, nw_src),
173     FLOW_SEGMENT_3_ENDS_AT = offsetof(struct flow, tp_src),
174 };
175 BUILD_ASSERT_DECL(FLOW_SEGMENT_1_ENDS_AT % sizeof(uint64_t) == 0);
176 BUILD_ASSERT_DECL(FLOW_SEGMENT_2_ENDS_AT % sizeof(uint64_t) == 0);
177 BUILD_ASSERT_DECL(FLOW_SEGMENT_3_ENDS_AT % sizeof(uint64_t) == 0);
178 BUILD_ASSERT_DECL(                     0 < FLOW_SEGMENT_1_ENDS_AT);
179 BUILD_ASSERT_DECL(FLOW_SEGMENT_1_ENDS_AT < FLOW_SEGMENT_2_ENDS_AT);
180 BUILD_ASSERT_DECL(FLOW_SEGMENT_2_ENDS_AT < FLOW_SEGMENT_3_ENDS_AT);
181 BUILD_ASSERT_DECL(FLOW_SEGMENT_3_ENDS_AT < sizeof(struct flow));
182
183 extern const uint8_t flow_segment_u64s[];
184
185 #define FLOW_U64_OFFSET(FIELD)                          \
186     (offsetof(struct flow, FIELD) / sizeof(uint64_t))
187 #define FLOW_U64_OFFREM(FIELD)                          \
188     (offsetof(struct flow, FIELD) % sizeof(uint64_t))
189
190 /* Number of 64-bit units spanned by a 'FIELD'. */
191 #define FLOW_U64_SIZE(FIELD)                                            \
192     DIV_ROUND_UP(FLOW_U64_OFFREM(FIELD) + MEMBER_SIZEOF(struct flow, FIELD), \
193                  sizeof(uint64_t))
194
195 void flow_extract(struct dp_packet *, struct flow *);
196
197 void flow_zero_wildcards(struct flow *, const struct flow_wildcards *);
198 void flow_unwildcard_tp_ports(const struct flow *, struct flow_wildcards *);
199 void flow_get_metadata(const struct flow *, struct match *flow_metadata);
200
201 const char *ct_state_to_string(uint32_t state);
202 char *flow_to_string(const struct flow *);
203 void format_flags(struct ds *ds, const char *(*bit_to_string)(uint32_t),
204                   uint32_t flags, char del);
205 void format_flags_masked(struct ds *ds, const char *name,
206                          const char *(*bit_to_string)(uint32_t),
207                          uint32_t flags, uint32_t mask, uint32_t max_mask);
208 int parse_flags(const char *s, const char *(*bit_to_string)(uint32_t),
209                 char end, const char *field_name, char **res_string,
210                 uint32_t *res_flags, uint32_t allowed, uint32_t *res_mask);
211
212 void flow_format(struct ds *, const struct flow *);
213 void flow_print(FILE *, const struct flow *);
214 static inline int flow_compare_3way(const struct flow *, const struct flow *);
215 static inline bool flow_equal(const struct flow *, const struct flow *);
216 static inline size_t flow_hash(const struct flow *, uint32_t basis);
217
218 void flow_set_dl_vlan(struct flow *, ovs_be16 vid);
219 void flow_set_vlan_vid(struct flow *, ovs_be16 vid);
220 void flow_set_vlan_pcp(struct flow *, uint8_t pcp);
221
222 int flow_count_mpls_labels(const struct flow *, struct flow_wildcards *);
223 int flow_count_common_mpls_labels(const struct flow *a, int an,
224                                   const struct flow *b, int bn,
225                                   struct flow_wildcards *wc);
226 void flow_push_mpls(struct flow *, int n, ovs_be16 mpls_eth_type,
227                     struct flow_wildcards *);
228 bool flow_pop_mpls(struct flow *, int n, ovs_be16 eth_type,
229                    struct flow_wildcards *);
230 void flow_set_mpls_label(struct flow *, int idx, ovs_be32 label);
231 void flow_set_mpls_ttl(struct flow *, int idx, uint8_t ttl);
232 void flow_set_mpls_tc(struct flow *, int idx, uint8_t tc);
233 void flow_set_mpls_bos(struct flow *, int idx, uint8_t stack);
234 void flow_set_mpls_lse(struct flow *, int idx, ovs_be32 lse);
235
236 void flow_compose(struct dp_packet *, const struct flow *);
237
238 static inline uint64_t
239 flow_get_xreg(const struct flow *flow, int idx)
240 {
241     return ((uint64_t) flow->regs[idx * 2] << 32) | flow->regs[idx * 2 + 1];
242 }
243
244 static inline void
245 flow_set_xreg(struct flow *flow, int idx, uint64_t value)
246 {
247     flow->regs[idx * 2] = value >> 32;
248     flow->regs[idx * 2 + 1] = value;
249 }
250
251 static inline int
252 flow_compare_3way(const struct flow *a, const struct flow *b)
253 {
254     return memcmp(a, b, sizeof *a);
255 }
256
257 static inline bool
258 flow_equal(const struct flow *a, const struct flow *b)
259 {
260     return !flow_compare_3way(a, b);
261 }
262
263 static inline size_t
264 flow_hash(const struct flow *flow, uint32_t basis)
265 {
266     return hash_bytes64((const uint64_t *)flow, sizeof *flow, basis);
267 }
268
269 static inline uint16_t
270 ofp_to_u16(ofp_port_t ofp_port)
271 {
272     return (OVS_FORCE uint16_t) ofp_port;
273 }
274
275 static inline uint32_t
276 odp_to_u32(odp_port_t odp_port)
277 {
278     return (OVS_FORCE uint32_t) odp_port;
279 }
280
281 static inline uint32_t
282 ofp11_to_u32(ofp11_port_t ofp11_port)
283 {
284     return (OVS_FORCE uint32_t) ofp11_port;
285 }
286
287 static inline ofp_port_t
288 u16_to_ofp(uint16_t port)
289 {
290     return OFP_PORT_C(port);
291 }
292
293 static inline odp_port_t
294 u32_to_odp(uint32_t port)
295 {
296     return ODP_PORT_C(port);
297 }
298
299 static inline ofp11_port_t
300 u32_to_ofp11(uint32_t port)
301 {
302     return OFP11_PORT_C(port);
303 }
304
305 static inline uint32_t
306 hash_ofp_port(ofp_port_t ofp_port)
307 {
308     return hash_int(ofp_to_u16(ofp_port), 0);
309 }
310
311 static inline uint32_t
312 hash_odp_port(odp_port_t odp_port)
313 {
314     return hash_int(odp_to_u32(odp_port), 0);
315 }
316 \f
317 /* Wildcards for a flow.
318  *
319  * A 1-bit in each bit in 'masks' indicates that the corresponding bit of
320  * the flow is significant (must match).  A 0-bit indicates that the
321  * corresponding bit of the flow is wildcarded (need not match). */
322 struct flow_wildcards {
323     struct flow masks;
324 };
325
326 #define WC_MASK_FIELD(WC, FIELD) \
327     memset(&(WC)->masks.FIELD, 0xff, sizeof (WC)->masks.FIELD)
328 #define WC_MASK_FIELD_MASK(WC, FIELD, MASK)     \
329     ((WC)->masks.FIELD |= (MASK))
330 #define WC_UNMASK_FIELD(WC, FIELD) \
331     memset(&(WC)->masks.FIELD, 0, sizeof (WC)->masks.FIELD)
332
333 void flow_wildcards_init_catchall(struct flow_wildcards *);
334
335 void flow_wildcards_init_for_packet(struct flow_wildcards *,
336                                     const struct flow *);
337
338 void flow_wildcards_clear_non_packet_fields(struct flow_wildcards *);
339
340 bool flow_wildcards_is_catchall(const struct flow_wildcards *);
341
342 void flow_wildcards_set_reg_mask(struct flow_wildcards *,
343                                  int idx, uint32_t mask);
344 void flow_wildcards_set_xreg_mask(struct flow_wildcards *,
345                                   int idx, uint64_t mask);
346
347 void flow_wildcards_and(struct flow_wildcards *dst,
348                         const struct flow_wildcards *src1,
349                         const struct flow_wildcards *src2);
350 void flow_wildcards_or(struct flow_wildcards *dst,
351                        const struct flow_wildcards *src1,
352                        const struct flow_wildcards *src2);
353 bool flow_wildcards_has_extra(const struct flow_wildcards *,
354                               const struct flow_wildcards *);
355 uint32_t flow_wildcards_hash(const struct flow_wildcards *, uint32_t basis);
356 bool flow_wildcards_equal(const struct flow_wildcards *,
357                           const struct flow_wildcards *);
358 uint32_t flow_hash_5tuple(const struct flow *flow, uint32_t basis);
359 uint32_t flow_hash_symmetric_l4(const struct flow *flow, uint32_t basis);
360 uint32_t flow_hash_symmetric_l3l4(const struct flow *flow, uint32_t basis,
361                          bool inc_udp_ports );
362
363 /* Initialize a flow with random fields that matter for nx_hash_fields. */
364 void flow_random_hash_fields(struct flow *);
365 void flow_mask_hash_fields(const struct flow *, struct flow_wildcards *,
366                            enum nx_hash_fields);
367 uint32_t flow_hash_fields(const struct flow *, enum nx_hash_fields,
368                           uint16_t basis);
369 const char *flow_hash_fields_to_str(enum nx_hash_fields);
370 bool flow_hash_fields_valid(enum nx_hash_fields);
371
372 uint32_t flow_hash_in_wildcards(const struct flow *,
373                                 const struct flow_wildcards *,
374                                 uint32_t basis);
375
376 bool flow_equal_except(const struct flow *a, const struct flow *b,
377                        const struct flow_wildcards *);
378 \f
379 /* Bitmap for flow values.  For each 1-bit the corresponding flow value is
380  * explicitly specified, other values are zeroes.
381  *
382  * map_t must be wide enough to hold any member of struct flow. */
383 typedef unsigned long long map_t;
384 #define MAP_T_BITS (sizeof(map_t) * CHAR_BIT)
385 #define MAP_1 (map_t)1
386 #define MAP_MAX TYPE_MAXIMUM(map_t)
387
388 #define MAP_IS_SET(MAP, IDX) ((MAP) & (MAP_1 << (IDX)))
389
390 /* Iterate through the indices of all 1-bits in 'MAP'. */
391 #define MAP_FOR_EACH_INDEX(IDX, MAP)            \
392     ULLONG_FOR_EACH_1(IDX, MAP)
393
394 #define FLOWMAP_UNITS DIV_ROUND_UP(FLOW_U64S, MAP_T_BITS)
395
396 struct flowmap {
397     map_t bits[FLOWMAP_UNITS];
398 };
399
400 #define FLOWMAP_EMPTY_INITIALIZER { { 0 } }
401
402 static inline void flowmap_init(struct flowmap *);
403 static inline bool flowmap_equal(struct flowmap, struct flowmap);
404 static inline bool flowmap_is_set(const struct flowmap *, size_t idx);
405 static inline bool flowmap_are_set(const struct flowmap *, size_t idx,
406                                    unsigned int n_bits);
407 static inline void flowmap_set(struct flowmap *, size_t idx,
408                                unsigned int n_bits);
409 static inline void flowmap_clear(struct flowmap *, size_t idx,
410                                  unsigned int n_bits);
411 static inline struct flowmap flowmap_or(struct flowmap, struct flowmap);
412 static inline struct flowmap flowmap_and(struct flowmap, struct flowmap);
413 static inline bool flowmap_is_empty(struct flowmap);
414 static inline unsigned int flowmap_n_1bits(struct flowmap);
415
416 #define FLOWMAP_HAS_FIELD(FM, FIELD)                                    \
417     flowmap_are_set(FM, FLOW_U64_OFFSET(FIELD), FLOW_U64_SIZE(FIELD))
418
419 #define FLOWMAP_SET(FM, FIELD)                                      \
420     flowmap_set(FM, FLOW_U64_OFFSET(FIELD), FLOW_U64_SIZE(FIELD))
421
422 #define FLOWMAP_SET__(FM, FIELD, SIZE)                  \
423     flowmap_set(FM, FLOW_U64_OFFSET(FIELD),             \
424                 DIV_ROUND_UP(SIZE, sizeof(uint64_t)))
425
426 /* XXX: Only works for full 64-bit units. */
427 #define FLOWMAP_CLEAR(FM, FIELD)                                        \
428     BUILD_ASSERT_DECL(FLOW_U64_OFFREM(FIELD) == 0);                     \
429     BUILD_ASSERT_DECL(sizeof(((struct flow *)0)->FIELD) % sizeof(uint64_t) == 0); \
430     flowmap_clear(FM, FLOW_U64_OFFSET(FIELD), FLOW_U64_SIZE(FIELD))
431
432 /* Iterate through all units in 'FMAP'. */
433 #define FLOWMAP_FOR_EACH_UNIT(UNIT)                     \
434     for ((UNIT) = 0; (UNIT) < FLOWMAP_UNITS; (UNIT)++)
435
436 /* Iterate through all map units in 'FMAP'. */
437 #define FLOWMAP_FOR_EACH_MAP(MAP, FLOWMAP)                              \
438     for (size_t unit__ = 0;                                       \
439          unit__ < FLOWMAP_UNITS && ((MAP) = (FLOWMAP).bits[unit__], true); \
440          unit__++)
441
442 struct flowmap_aux;
443 static inline bool flowmap_next_index(struct flowmap_aux *, size_t *idx);
444
445 #define FLOWMAP_AUX_INITIALIZER(FLOWMAP) { .unit = 0, .map = (FLOWMAP) }
446
447 /* Iterate through all struct flow u64 indices specified by 'MAP'.  This is a
448  * slower but easier version of the FLOWMAP_FOR_EACH_MAP() &
449  * MAP_FOR_EACH_INDEX() combination. */
450 #define FLOWMAP_FOR_EACH_INDEX(IDX, MAP)                            \
451     for (struct flowmap_aux aux__ = FLOWMAP_AUX_INITIALIZER(MAP);   \
452          flowmap_next_index(&aux__, &(IDX));)
453
454 /* Flowmap inline implementations. */
455 static inline void
456 flowmap_init(struct flowmap *fm)
457 {
458     memset(fm, 0, sizeof *fm);
459 }
460
461 static inline bool
462 flowmap_equal(struct flowmap a, struct flowmap b)
463 {
464     return !memcmp(&a, &b, sizeof a);
465 }
466
467 static inline bool
468 flowmap_is_set(const struct flowmap *fm, size_t idx)
469 {
470     return (fm->bits[idx / MAP_T_BITS] & (MAP_1 << (idx % MAP_T_BITS))) != 0;
471 }
472
473 /* Returns 'true' if any of the 'n_bits' bits starting at 'idx' are set in
474  * 'fm'.  'n_bits' can be at most MAP_T_BITS. */
475 static inline bool
476 flowmap_are_set(const struct flowmap *fm, size_t idx, unsigned int n_bits)
477 {
478     map_t n_bits_mask = (MAP_1 << n_bits) - 1;
479     size_t unit = idx / MAP_T_BITS;
480
481     idx %= MAP_T_BITS;
482
483     if (fm->bits[unit] & (n_bits_mask << idx)) {
484         return true;
485     }
486     /* The seemingly unnecessary bounds check on 'unit' is a workaround for a
487      * false-positive array out of bounds error by GCC 4.9. */
488     if (unit + 1 < FLOWMAP_UNITS && idx + n_bits > MAP_T_BITS) {
489         /* Check the remaining bits from the next unit. */
490         return fm->bits[unit + 1] & (n_bits_mask >> (MAP_T_BITS - idx));
491     }
492     return false;
493 }
494
495 /* Set the 'n_bits' consecutive bits in 'fm', starting at bit 'idx'.
496  * 'n_bits' can be at most MAP_T_BITS. */
497 static inline void
498 flowmap_set(struct flowmap *fm, size_t idx, unsigned int n_bits)
499 {
500     map_t n_bits_mask = (MAP_1 << n_bits) - 1;
501     size_t unit = idx / MAP_T_BITS;
502
503     idx %= MAP_T_BITS;
504
505     fm->bits[unit] |= n_bits_mask << idx;
506     /* The seemingly unnecessary bounds check on 'unit' is a workaround for a
507      * false-positive array out of bounds error by GCC 4.9. */
508     if (unit + 1 < FLOWMAP_UNITS && idx + n_bits > MAP_T_BITS) {
509         /* 'MAP_T_BITS - idx' bits were set on 'unit', set the remaining
510          * bits from the next unit. */
511         fm->bits[unit + 1] |= n_bits_mask >> (MAP_T_BITS - idx);
512     }
513 }
514
515 /* Clears the 'n_bits' consecutive bits in 'fm', starting at bit 'idx'.
516  * 'n_bits' can be at most MAP_T_BITS. */
517 static inline void
518 flowmap_clear(struct flowmap *fm, size_t idx, unsigned int n_bits)
519 {
520     map_t n_bits_mask = (MAP_1 << n_bits) - 1;
521     size_t unit = idx / MAP_T_BITS;
522
523     idx %= MAP_T_BITS;
524
525     fm->bits[unit] &= ~(n_bits_mask << idx);
526     /* The seemingly unnecessary bounds check on 'unit' is a workaround for a
527      * false-positive array out of bounds error by GCC 4.9. */
528     if (unit + 1 < FLOWMAP_UNITS && idx + n_bits > MAP_T_BITS) {
529         /* 'MAP_T_BITS - idx' bits were cleared on 'unit', clear the
530          * remaining bits from the next unit. */
531         fm->bits[unit + 1] &= ~(n_bits_mask >> (MAP_T_BITS - idx));
532     }
533 }
534
535 /* OR the bits in the flowmaps. */
536 static inline struct flowmap
537 flowmap_or(struct flowmap a, struct flowmap b)
538 {
539     struct flowmap map;
540     size_t unit;
541
542     FLOWMAP_FOR_EACH_UNIT (unit) {
543         map.bits[unit] = a.bits[unit] | b.bits[unit];
544     }
545     return map;
546 }
547
548 /* AND the bits in the flowmaps. */
549 static inline struct flowmap
550 flowmap_and(struct flowmap a, struct flowmap b)
551 {
552     struct flowmap map;
553     size_t unit;
554
555     FLOWMAP_FOR_EACH_UNIT (unit) {
556         map.bits[unit] = a.bits[unit] & b.bits[unit];
557     }
558     return map;
559 }
560
561 static inline bool
562 flowmap_is_empty(struct flowmap fm)
563 {
564     map_t map;
565
566     FLOWMAP_FOR_EACH_MAP (map, fm) {
567         if (map) {
568             return false;
569         }
570     }
571     return true;
572 }
573
574 static inline unsigned int
575 flowmap_n_1bits(struct flowmap fm)
576 {
577     unsigned int n_1bits = 0;
578     size_t unit;
579
580     FLOWMAP_FOR_EACH_UNIT (unit) {
581         n_1bits += count_1bits(fm.bits[unit]);
582     }
583     return n_1bits;
584 }
585
586 struct flowmap_aux {
587     size_t unit;
588     struct flowmap map;
589 };
590
591 static inline bool
592 flowmap_next_index(struct flowmap_aux *aux, size_t *idx)
593 {
594     for (;;) {
595         map_t *map = &aux->map.bits[aux->unit];
596         if (*map) {
597             *idx = aux->unit * MAP_T_BITS + raw_ctz(*map);
598             *map = zero_rightmost_1bit(*map);
599             return true;
600         }
601         if (++aux->unit >= FLOWMAP_UNITS) {
602             return false;
603         }
604     }
605 }
606
607 \f
608 /* Compressed flow. */
609
610 /* A sparse representation of a "struct flow".
611  *
612  * A "struct flow" is fairly large and tends to be mostly zeros.  Sparse
613  * representation has two advantages.  First, it saves memory and, more
614  * importantly, minimizes the number of accessed cache lines.  Second, it saves
615  * time when the goal is to iterate over only the nonzero parts of the struct.
616  *
617  * The map member hold one bit for each uint64_t in a "struct flow".  Each
618  * 0-bit indicates that the corresponding uint64_t is zero, each 1-bit that it
619  * *may* be nonzero (see below how this applies to minimasks).
620  *
621  * The values indicated by 'map' always follow the miniflow in memory.  The
622  * user of the miniflow is responsible for always having enough storage after
623  * the struct miniflow corresponding to the number of 1-bits in maps.
624  *
625  * Elements in values array are allowed to be zero.  This is useful for "struct
626  * minimatch", for which ensuring that the miniflow and minimask members have
627  * same maps allows optimization.  This allowance applies only to a miniflow
628  * that is not a mask.  That is, a minimask may NOT have zero elements in its
629  * values.
630  *
631  * A miniflow is always dynamically allocated so that the maps are followed by
632  * at least as many elements as there are 1-bits in maps. */
633 struct miniflow {
634     struct flowmap map;
635     /* Followed by:
636      *     uint64_t values[n];
637      * where 'n' is miniflow_n_values(miniflow). */
638 };
639 BUILD_ASSERT_DECL(sizeof(struct miniflow) % sizeof(uint64_t) == 0);
640
641 #define MINIFLOW_VALUES_SIZE(COUNT) ((COUNT) * sizeof(uint64_t))
642
643 static inline uint64_t *miniflow_values(struct miniflow *mf)
644 {
645     return (uint64_t *)(mf + 1);
646 }
647
648 static inline const uint64_t *miniflow_get_values(const struct miniflow *mf)
649 {
650     return (const uint64_t *)(mf + 1);
651 }
652
653 struct pkt_metadata;
654
655 /* The 'dst' must follow with buffer space for FLOW_U64S 64-bit units.
656  * 'dst->map' is ignored on input and set on output to indicate which fields
657  * were extracted. */
658 void miniflow_extract(struct dp_packet *packet, struct miniflow *dst);
659 void miniflow_map_init(struct miniflow *, const struct flow *);
660 void flow_wc_map(const struct flow *, struct flowmap *);
661 size_t miniflow_alloc(struct miniflow *dsts[], size_t n,
662                       const struct miniflow *src);
663 void miniflow_init(struct miniflow *, const struct flow *);
664 void miniflow_clone(struct miniflow *, const struct miniflow *,
665                     size_t n_values);
666 struct miniflow * miniflow_create(const struct flow *);
667
668 void miniflow_expand(const struct miniflow *, struct flow *);
669
670 static inline uint64_t flow_u64_value(const struct flow *flow, size_t index)
671 {
672     return ((uint64_t *)flow)[index];
673 }
674
675 static inline uint64_t *flow_u64_lvalue(struct flow *flow, size_t index)
676 {
677     return &((uint64_t *)flow)[index];
678 }
679
680 static inline size_t
681 miniflow_n_values(const struct miniflow *flow)
682 {
683     return flowmap_n_1bits(flow->map);
684 }
685
686 struct flow_for_each_in_maps_aux {
687     const struct flow *flow;
688     struct flowmap_aux map_aux;
689 };
690
691 static inline bool
692 flow_values_get_next_in_maps(struct flow_for_each_in_maps_aux *aux,
693                              uint64_t *value)
694 {
695     size_t idx;
696
697     if (flowmap_next_index(&aux->map_aux, &idx)) {
698         *value = flow_u64_value(aux->flow, idx);
699         return true;
700     }
701     return false;
702 }
703
704 /* Iterate through all flow u64 values specified by 'MAPS'. */
705 #define FLOW_FOR_EACH_IN_MAPS(VALUE, FLOW, MAPS)            \
706     for (struct flow_for_each_in_maps_aux aux__             \
707              = { (FLOW), FLOWMAP_AUX_INITIALIZER(MAPS) };   \
708          flow_values_get_next_in_maps(&aux__, &(VALUE));)
709
710 struct mf_for_each_in_map_aux {
711     size_t unit;
712     struct flowmap fmap;
713     struct flowmap map;
714     const uint64_t *values;
715 };
716
717 static inline bool
718 mf_get_next_in_map(struct mf_for_each_in_map_aux *aux,
719                    uint64_t *value)
720 {
721     map_t *map, *fmap;
722     map_t rm1bit;
723
724     while (OVS_UNLIKELY(!*(map = &aux->map.bits[aux->unit]))) {
725         /* Skip remaining data in the previous unit. */
726         aux->values += count_1bits(aux->fmap.bits[aux->unit]);
727         if (++aux->unit == FLOWMAP_UNITS) {
728             return false;
729         }
730     }
731
732     rm1bit = rightmost_1bit(*map);
733     *map -= rm1bit;
734     fmap = &aux->fmap.bits[aux->unit];
735
736     if (OVS_LIKELY(*fmap & rm1bit)) {
737         map_t trash = *fmap & (rm1bit - 1);
738
739         *fmap -= trash;
740         /* count_1bits() is fast for systems where speed matters (e.g.,
741          * DPDK), so we don't try avoid using it.
742          * Advance 'aux->values' to point to the value for 'rm1bit'. */
743         aux->values += count_1bits(trash);
744
745         *value = *aux->values;
746     } else {
747         *value = 0;
748     }
749     return true;
750 }
751
752 /* Iterate through miniflow u64 values specified by 'FLOWMAP'. */
753 #define MINIFLOW_FOR_EACH_IN_FLOWMAP(VALUE, FLOW, FLOWMAP)          \
754     for (struct mf_for_each_in_map_aux aux__ =                      \
755         { 0, (FLOW)->map, (FLOWMAP), miniflow_get_values(FLOW) };   \
756          mf_get_next_in_map(&aux__, &(VALUE));)
757
758 /* This can be used when it is known that 'idx' is set in 'map'. */
759 static inline const uint64_t *
760 miniflow_values_get__(const uint64_t *values, map_t map, size_t idx)
761 {
762     return values + count_1bits(map & ((MAP_1 << idx) - 1));
763 }
764
765 /* This can be used when it is known that 'u64_idx' is set in
766  * the map of 'mf'. */
767 static inline const uint64_t *
768 miniflow_get__(const struct miniflow *mf, size_t idx)
769 {
770     const uint64_t *values = miniflow_get_values(mf);
771     const map_t *map = mf->map.bits;
772
773     while (idx >= MAP_T_BITS) {
774         idx -= MAP_T_BITS;
775         values += count_1bits(*map++);
776     }
777     return miniflow_values_get__(values, *map, idx);
778 }
779
780 #define MINIFLOW_IN_MAP(MF, IDX) flowmap_is_set(&(MF)->map, IDX)
781
782 /* Get the value of the struct flow 'FIELD' as up to 8 byte wide integer type
783  * 'TYPE' from miniflow 'MF'. */
784 #define MINIFLOW_GET_TYPE(MF, TYPE, FIELD)                              \
785     (MINIFLOW_IN_MAP(MF, FLOW_U64_OFFSET(FIELD))                        \
786      ? ((OVS_FORCE const TYPE *)miniflow_get__(MF, FLOW_U64_OFFSET(FIELD))) \
787      [FLOW_U64_OFFREM(FIELD) / sizeof(TYPE)]                            \
788      : 0)
789
790 #define MINIFLOW_GET_U128(FLOW, FIELD)                                  \
791     (ovs_u128) { .u64 = {                                               \
792             (MINIFLOW_IN_MAP(FLOW, FLOW_U64_OFFSET(FIELD)) ?            \
793              *miniflow_get__(FLOW, FLOW_U64_OFFSET(FIELD)) : 0),        \
794             (MINIFLOW_IN_MAP(FLOW, FLOW_U64_OFFSET(FIELD) + 1) ?        \
795              *miniflow_get__(FLOW, FLOW_U64_OFFSET(FIELD) + 1) : 0) } }
796
797 #define MINIFLOW_GET_U8(FLOW, FIELD)            \
798     MINIFLOW_GET_TYPE(FLOW, uint8_t, FIELD)
799 #define MINIFLOW_GET_U16(FLOW, FIELD)           \
800     MINIFLOW_GET_TYPE(FLOW, uint16_t, FIELD)
801 #define MINIFLOW_GET_BE16(FLOW, FIELD)          \
802     MINIFLOW_GET_TYPE(FLOW, ovs_be16, FIELD)
803 #define MINIFLOW_GET_U32(FLOW, FIELD)           \
804     MINIFLOW_GET_TYPE(FLOW, uint32_t, FIELD)
805 #define MINIFLOW_GET_BE32(FLOW, FIELD)          \
806     MINIFLOW_GET_TYPE(FLOW, ovs_be32, FIELD)
807 #define MINIFLOW_GET_U64(FLOW, FIELD)           \
808     MINIFLOW_GET_TYPE(FLOW, uint64_t, FIELD)
809 #define MINIFLOW_GET_BE64(FLOW, FIELD)          \
810     MINIFLOW_GET_TYPE(FLOW, ovs_be64, FIELD)
811
812 static inline uint64_t miniflow_get(const struct miniflow *,
813                                     unsigned int u64_ofs);
814 static inline uint32_t miniflow_get_u32(const struct miniflow *,
815                                         unsigned int u32_ofs);
816 static inline ovs_be32 miniflow_get_be32(const struct miniflow *,
817                                          unsigned int be32_ofs);
818 static inline uint16_t miniflow_get_vid(const struct miniflow *);
819 static inline uint16_t miniflow_get_tcp_flags(const struct miniflow *);
820 static inline ovs_be64 miniflow_get_metadata(const struct miniflow *);
821
822 bool miniflow_equal(const struct miniflow *a, const struct miniflow *b);
823 bool miniflow_equal_in_minimask(const struct miniflow *a,
824                                 const struct miniflow *b,
825                                 const struct minimask *);
826 bool miniflow_equal_flow_in_minimask(const struct miniflow *a,
827                                      const struct flow *b,
828                                      const struct minimask *);
829 uint32_t miniflow_hash_5tuple(const struct miniflow *flow, uint32_t basis);
830
831 \f
832 /* Compressed flow wildcards. */
833
834 /* A sparse representation of a "struct flow_wildcards".
835  *
836  * See the large comment on struct miniflow for details.
837  *
838  * Note: While miniflow can have zero data for a 1-bit in the map,
839  * a minimask may not!  We rely on this in the implementation. */
840 struct minimask {
841     struct miniflow masks;
842 };
843
844 void minimask_init(struct minimask *, const struct flow_wildcards *);
845 struct minimask * minimask_create(const struct flow_wildcards *);
846 void minimask_combine(struct minimask *dst,
847                       const struct minimask *a, const struct minimask *b,
848                       uint64_t storage[FLOW_U64S]);
849
850 void minimask_expand(const struct minimask *, struct flow_wildcards *);
851
852 static inline uint32_t minimask_get_u32(const struct minimask *,
853                                         unsigned int u32_ofs);
854 static inline ovs_be32 minimask_get_be32(const struct minimask *,
855                                          unsigned int be32_ofs);
856 static inline uint16_t minimask_get_vid_mask(const struct minimask *);
857 static inline ovs_be64 minimask_get_metadata_mask(const struct minimask *);
858
859 bool minimask_equal(const struct minimask *a, const struct minimask *b);
860 bool minimask_has_extra(const struct minimask *, const struct minimask *);
861
862 \f
863 /* Returns true if 'mask' matches every packet, false if 'mask' fixes any bits
864  * or fields. */
865 static inline bool
866 minimask_is_catchall(const struct minimask *mask)
867 {
868     /* For every 1-bit in mask's map, the corresponding value is non-zero,
869      * so the only way the mask can not fix any bits or fields is for the
870      * map the be zero. */
871     return flowmap_is_empty(mask->masks.map);
872 }
873
874 /* Returns the uint64_t that would be at byte offset '8 * u64_ofs' if 'flow'
875  * were expanded into a "struct flow". */
876 static inline uint64_t miniflow_get(const struct miniflow *flow,
877                                     unsigned int u64_ofs)
878 {
879     return MINIFLOW_IN_MAP(flow, u64_ofs) ? *miniflow_get__(flow, u64_ofs) : 0;
880 }
881
882 static inline uint32_t miniflow_get_u32(const struct miniflow *flow,
883                                         unsigned int u32_ofs)
884 {
885     uint64_t value = miniflow_get(flow, u32_ofs / 2);
886
887 #if WORDS_BIGENDIAN
888     return (u32_ofs & 1) ? value : value >> 32;
889 #else
890     return (u32_ofs & 1) ? value >> 32 : value;
891 #endif
892 }
893
894 static inline ovs_be32 miniflow_get_be32(const struct miniflow *flow,
895                                          unsigned int be32_ofs)
896 {
897     return (OVS_FORCE ovs_be32)miniflow_get_u32(flow, be32_ofs);
898 }
899
900 /* Returns the VID within the vlan_tci member of the "struct flow" represented
901  * by 'flow'. */
902 static inline uint16_t
903 miniflow_get_vid(const struct miniflow *flow)
904 {
905     ovs_be16 tci = MINIFLOW_GET_BE16(flow, vlan_tci);
906     return vlan_tci_to_vid(tci);
907 }
908
909 /* Returns the uint32_t that would be at byte offset '4 * u32_ofs' if 'mask'
910  * were expanded into a "struct flow_wildcards". */
911 static inline uint32_t
912 minimask_get_u32(const struct minimask *mask, unsigned int u32_ofs)
913 {
914     return miniflow_get_u32(&mask->masks, u32_ofs);
915 }
916
917 static inline ovs_be32
918 minimask_get_be32(const struct minimask *mask, unsigned int be32_ofs)
919 {
920     return (OVS_FORCE ovs_be32)minimask_get_u32(mask, be32_ofs);
921 }
922
923 /* Returns the VID mask within the vlan_tci member of the "struct
924  * flow_wildcards" represented by 'mask'. */
925 static inline uint16_t
926 minimask_get_vid_mask(const struct minimask *mask)
927 {
928     return miniflow_get_vid(&mask->masks);
929 }
930
931 /* Returns the value of the "tcp_flags" field in 'flow'. */
932 static inline uint16_t
933 miniflow_get_tcp_flags(const struct miniflow *flow)
934 {
935     return ntohs(MINIFLOW_GET_BE16(flow, tcp_flags));
936 }
937
938 /* Returns the value of the OpenFlow 1.1+ "metadata" field in 'flow'. */
939 static inline ovs_be64
940 miniflow_get_metadata(const struct miniflow *flow)
941 {
942     return MINIFLOW_GET_BE64(flow, metadata);
943 }
944
945 /* Returns the mask for the OpenFlow 1.1+ "metadata" field in 'mask'.
946  *
947  * The return value is all-1-bits if 'mask' matches on the whole value of the
948  * metadata field, all-0-bits if 'mask' entirely wildcards the metadata field,
949  * or some other value if the metadata field is partially matched, partially
950  * wildcarded. */
951 static inline ovs_be64
952 minimask_get_metadata_mask(const struct minimask *mask)
953 {
954     return MINIFLOW_GET_BE64(&mask->masks, metadata);
955 }
956
957 /* Perform a bitwise OR of miniflow 'src' flow data specified in 'subset' with
958  * the equivalent fields in 'dst', storing the result in 'dst'.  'subset' must
959  * be a subset of 'src's map. */
960 static inline void
961 flow_union_with_miniflow_subset(struct flow *dst, const struct miniflow *src,
962                                 struct flowmap subset)
963 {
964     uint64_t *dst_u64 = (uint64_t *) dst;
965     const uint64_t *p = miniflow_get_values(src);
966     map_t map;
967
968     FLOWMAP_FOR_EACH_MAP (map, subset) {
969         size_t idx;
970
971         MAP_FOR_EACH_INDEX(idx, map) {
972             dst_u64[idx] |= *p++;
973         }
974         dst_u64 += MAP_T_BITS;
975     }
976 }
977
978 /* Perform a bitwise OR of miniflow 'src' flow data with the equivalent
979  * fields in 'dst', storing the result in 'dst'. */
980 static inline void
981 flow_union_with_miniflow(struct flow *dst, const struct miniflow *src)
982 {
983     flow_union_with_miniflow_subset(dst, src, src->map);
984 }
985
986 static inline void
987 pkt_metadata_from_flow(struct pkt_metadata *md, const struct flow *flow)
988 {
989     md->recirc_id = flow->recirc_id;
990     md->dp_hash = flow->dp_hash;
991     flow_tnl_copy__(&md->tunnel, &flow->tunnel);
992     md->skb_priority = flow->skb_priority;
993     md->pkt_mark = flow->pkt_mark;
994     md->in_port = flow->in_port;
995     md->ct_state = flow->ct_state;
996     md->ct_zone = flow->ct_zone;
997     md->ct_mark = flow->ct_mark;
998     md->ct_label = flow->ct_label;
999 }
1000
1001 static inline bool is_ip_any(const struct flow *flow)
1002 {
1003     return dl_type_is_ip_any(flow->dl_type);
1004 }
1005
1006 static inline bool is_icmpv4(const struct flow *flow)
1007 {
1008     return (flow->dl_type == htons(ETH_TYPE_IP)
1009             && flow->nw_proto == IPPROTO_ICMP);
1010 }
1011
1012 static inline bool is_icmpv6(const struct flow *flow)
1013 {
1014     return (flow->dl_type == htons(ETH_TYPE_IPV6)
1015             && flow->nw_proto == IPPROTO_ICMPV6);
1016 }
1017
1018 static inline bool is_igmp(const struct flow *flow)
1019 {
1020     return (flow->dl_type == htons(ETH_TYPE_IP)
1021             && flow->nw_proto == IPPROTO_IGMP);
1022 }
1023
1024 static inline bool is_mld(const struct flow *flow)
1025 {
1026     return is_icmpv6(flow)
1027            && (flow->tp_src == htons(MLD_QUERY)
1028                || flow->tp_src == htons(MLD_REPORT)
1029                || flow->tp_src == htons(MLD_DONE)
1030                || flow->tp_src == htons(MLD2_REPORT));
1031 }
1032
1033 static inline bool is_mld_query(const struct flow *flow)
1034 {
1035     return is_icmpv6(flow) && flow->tp_src == htons(MLD_QUERY);
1036 }
1037
1038 static inline bool is_mld_report(const struct flow *flow)
1039 {
1040     return is_mld(flow) && !is_mld_query(flow);
1041 }
1042
1043 static inline bool is_stp(const struct flow *flow)
1044 {
1045     return (eth_addr_equals(flow->dl_dst, eth_addr_stp)
1046             && flow->dl_type == htons(FLOW_DL_TYPE_NONE));
1047 }
1048
1049 #endif /* flow.h */