Implement learned flow deletion.
[cascardo/ovs.git] / ofproto / ofproto-provider.h
1 /*
2  * Copyright (c) 2009, 2010, 2011, 2012, 2013, 2014 Nicira, Inc.
3  *
4  * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
5  * you may not use this file except in compliance with the License.
6  * You may obtain a copy of the License at:
7  *
8  *     http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
9  *
10  * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
11  * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
12  * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
13  * See the License for the specific language governing permissions and
14  * limitations under the License.
15  */
16
17 #ifndef OFPROTO_OFPROTO_PROVIDER_H
18 #define OFPROTO_OFPROTO_PROVIDER_H 1
19
20 /* Definitions for use within ofproto.
21  *
22  *
23  * Thread-safety
24  * =============
25  *
26  * Lots of ofproto data structures are only accessed from a single thread.
27  * Those data structures are generally not thread-safe.
28  *
29  * The ofproto-dpif ofproto implementation accesses the flow table from
30  * multiple threads, including modifying the flow table from multiple threads
31  * via the "learn" action, so the flow table and various structures that index
32  * it have been made thread-safe.  Refer to comments on individual data
33  * structures for details.
34  */
35
36 #include "cfm.h"
37 #include "classifier.h"
38 #include "guarded-list.h"
39 #include "heap.h"
40 #include "hindex.h"
41 #include "list.h"
42 #include "ofp-actions.h"
43 #include "ofp-errors.h"
44 #include "ofp-util.h"
45 #include "ofproto/ofproto.h"
46 #include "ovs-atomic.h"
47 #include "ovs-rcu.h"
48 #include "ovs-thread.h"
49 #include "shash.h"
50 #include "simap.h"
51 #include "timeval.h"
52
53 struct match;
54 struct ofputil_flow_mod;
55 struct bfd_cfg;
56 struct meter;
57 struct ofoperation;
58
59 extern struct ovs_mutex ofproto_mutex;
60
61 /* An OpenFlow switch.
62  *
63  * With few exceptions, ofproto implementations may look at these fields but
64  * should not modify them. */
65 struct ofproto {
66     struct hmap_node hmap_node; /* In global 'all_ofprotos' hmap. */
67     const struct ofproto_class *ofproto_class;
68     char *type;                 /* Datapath type. */
69     char *name;                 /* Datapath name. */
70
71     /* Settings. */
72     uint64_t fallback_dpid;     /* Datapath ID if no better choice found. */
73     uint64_t datapath_id;       /* Datapath ID. */
74     bool forward_bpdu;          /* Option to allow forwarding of BPDU frames
75                                  * when NORMAL action is invoked. */
76     char *mfr_desc;             /* Manufacturer (NULL for default). */
77     char *hw_desc;              /* Hardware (NULL for default). */
78     char *sw_desc;              /* Software version (NULL for default). */
79     char *serial_desc;          /* Serial number (NULL for default). */
80     char *dp_desc;              /* Datapath description (NULL for default). */
81     enum ofp_config_flags frag_handling; /* One of OFPC_*.  */
82
83     /* Datapath. */
84     struct hmap ports;          /* Contains "struct ofport"s. */
85     struct shash port_by_name;
86     struct simap ofp_requests;  /* OpenFlow port number requests. */
87     uint16_t alloc_port_no;     /* Last allocated OpenFlow port number. */
88     uint16_t max_ports;         /* Max possible OpenFlow port num, plus one. */
89     struct hmap ofport_usage;   /* Map ofport to last used time. */
90     uint64_t change_seq;        /* Change sequence for netdev status. */
91
92     /* Flow tables. */
93     long long int eviction_group_timer; /* For rate limited reheapification. */
94     struct oftable *tables;
95     int n_tables;
96
97     /* Rules indexed on their cookie values, in all flow tables. */
98     struct hindex cookies OVS_GUARDED_BY(ofproto_mutex);
99     struct hmap learned_cookies OVS_GUARDED_BY(ofproto_mutex);
100
101     /* List of expirable flows, in all flow tables. */
102     struct list expirable OVS_GUARDED_BY(ofproto_mutex);
103
104     /* Meter table.
105      * OpenFlow meters start at 1.  To avoid confusion we leave the first
106      * pointer in the array un-used, and index directly with the OpenFlow
107      * meter_id. */
108     struct ofputil_meter_features meter_features;
109     struct meter **meters; /* 'meter_features.max_meter' + 1 pointers. */
110
111     /* OpenFlow connections. */
112     struct connmgr *connmgr;
113
114     /* Delayed rule executions.
115      *
116      * We delay calls to ->ofproto_class->rule_execute() past releasing
117      * ofproto_mutex during a flow_mod, because otherwise a "learn" action
118      * triggered by the executing the packet would try to recursively modify
119      * the flow table and reacquire the global lock. */
120     struct guarded_list rule_executes; /* Contains "struct rule_execute"s. */
121
122     /* Linux VLAN device support (e.g. "eth0.10" for VLAN 10.)
123      *
124      * This is deprecated.  It is only for compatibility with broken device
125      * drivers in old versions of Linux that do not properly support VLANs when
126      * VLAN devices are not used.  When broken device drivers are no longer in
127      * widespread use, we will delete these interfaces. */
128     unsigned long int *vlan_bitmap; /* 4096-bit bitmap of in-use VLANs. */
129     bool vlans_changed;             /* True if new VLANs are in use. */
130     int min_mtu;                    /* Current MTU of non-internal ports. */
131
132     /* Groups. */
133     struct ovs_rwlock groups_rwlock;
134     struct hmap groups OVS_GUARDED;   /* Contains "struct ofgroup"s. */
135     uint32_t n_groups[4] OVS_GUARDED; /* # of existing groups of each type. */
136     struct ofputil_group_features ogf;
137 };
138
139 void ofproto_init_tables(struct ofproto *, int n_tables);
140 void ofproto_init_max_ports(struct ofproto *, uint16_t max_ports);
141
142 struct ofproto *ofproto_lookup(const char *name);
143 struct ofport *ofproto_get_port(const struct ofproto *, ofp_port_t ofp_port);
144
145 /* An OpenFlow port within a "struct ofproto".
146  *
147  * The port's name is netdev_get_name(port->netdev).
148  *
149  * With few exceptions, ofproto implementations may look at these fields but
150  * should not modify them. */
151 struct ofport {
152     struct hmap_node hmap_node; /* In struct ofproto's "ports" hmap. */
153     struct ofproto *ofproto;    /* The ofproto that contains this port. */
154     struct netdev *netdev;
155     struct ofputil_phy_port pp;
156     ofp_port_t ofp_port;        /* OpenFlow port number. */
157     uint64_t change_seq;
158     long long int created;      /* Time created, in msec. */
159     int mtu;
160 };
161
162 void ofproto_port_set_state(struct ofport *, enum ofputil_port_state);
163
164 /* OpenFlow table flags:
165  *
166  *   - "Hidden" tables are not included in OpenFlow operations that operate on
167  *     "all tables".  For example, a request for flow stats on all tables will
168  *     omit flows in hidden tables, table stats requests will omit the table
169  *     entirely, and the switch features reply will not count the hidden table.
170  *
171  *     However, operations that specifically name the particular table still
172  *     operate on it.  For example, flow_mods and flow stats requests on a
173  *     hidden table work.
174  *
175  *     To avoid gaps in table IDs (which have unclear validity in OpenFlow),
176  *     hidden tables must be the highest-numbered tables that a provider
177  *     implements.
178  *
179  *   - "Read-only" tables can't be changed through OpenFlow operations.  (At
180  *     the moment all flow table operations go effectively through OpenFlow, so
181  *     this means that read-only tables can't be changed at all after the
182  *     read-only flag is set.)
183  *
184  * The generic ofproto layer never sets these flags.  An ofproto provider can
185  * set them if it is appropriate.
186  */
187 enum oftable_flags {
188     OFTABLE_HIDDEN = 1 << 0,   /* Hide from most OpenFlow operations. */
189     OFTABLE_READONLY = 1 << 1  /* Don't allow OpenFlow controller to change
190                                   this table. */
191 };
192
193 /* A flow table within a "struct ofproto".
194  *
195  *
196  * Thread-safety
197  * =============
198  *
199  * A cls->rwlock read-lock holder prevents rules from being added or deleted.
200  *
201  * Adding or removing rules requires holding ofproto_mutex AND the cls->rwlock
202  * write-lock.
203  *
204  * cls->rwlock should be held only briefly.  For extended access to a rule,
205  * increment its ref_count with ofproto_rule_ref().  A rule will not be freed
206  * until its ref_count reaches zero.
207  *
208  * Modifying a rule requires the rule's own mutex.  Holding cls->rwlock (for
209  * read or write) does not allow the holder to modify the rule.
210  *
211  * Freeing a rule requires ofproto_mutex and the cls->rwlock write-lock.  After
212  * removing the rule from the classifier, release a ref_count from the rule
213  * ('cls''s reference to the rule).
214  *
215  * Refer to the thread-safety notes on struct rule for more information.*/
216 struct oftable {
217     enum oftable_flags flags;
218     struct classifier cls;      /* Contains "struct rule"s. */
219     char *name;                 /* Table name exposed via OpenFlow, or NULL. */
220
221     /* Maximum number of flows or UINT_MAX if there is no limit besides any
222      * limit imposed by resource limitations. */
223     unsigned int max_flows;
224
225     /* These members determine the handling of an attempt to add a flow that
226      * would cause the table to have more than 'max_flows' flows.
227      *
228      * If 'eviction_fields' is NULL, overflows will be rejected with an error.
229      *
230      * If 'eviction_fields' is nonnull (regardless of whether n_eviction_fields
231      * is nonzero), an overflow will cause a flow to be removed.  The flow to
232      * be removed is chosen to give fairness among groups distinguished by
233      * different values for the subfields within 'groups'. */
234     struct mf_subfield *eviction_fields;
235     size_t n_eviction_fields;
236
237     /* Eviction groups.
238      *
239      * When a flow is added that would cause the table to have more than
240      * 'max_flows' flows, and 'eviction_fields' is nonnull, these groups are
241      * used to decide which rule to evict: the rule is chosen from the eviction
242      * group that contains the greatest number of rules.*/
243     uint32_t eviction_group_id_basis;
244     struct hmap eviction_groups_by_id;
245     struct heap eviction_groups_by_size;
246
247     /* Table config: contains enum ofproto_table_config; accessed atomically. */
248     atomic_uint config;
249
250     atomic_ulong n_matched;
251     atomic_ulong n_missed;
252 };
253
254 /* Assigns TABLE to each oftable, in turn, in OFPROTO.
255  *
256  * All parameters are evaluated multiple times. */
257 #define OFPROTO_FOR_EACH_TABLE(TABLE, OFPROTO)              \
258     for ((TABLE) = (OFPROTO)->tables;                       \
259          (TABLE) < &(OFPROTO)->tables[(OFPROTO)->n_tables]; \
260          (TABLE)++)
261
262 /* An OpenFlow flow within a "struct ofproto".
263  *
264  * With few exceptions, ofproto implementations may look at these fields but
265  * should not modify them.
266  *
267  *
268  * Thread-safety
269  * =============
270  *
271  * Except near the beginning or ending of its lifespan, rule 'rule' belongs to
272  * the classifier rule->ofproto->tables[rule->table_id].cls.  The text below
273  * calls this classifier 'cls'.
274  *
275  * Motivation
276  * ----------
277  *
278  * The thread safety rules described here for "struct rule" are motivated by
279  * two goals:
280  *
281  *    - Prevent threads that read members of "struct rule" from reading bad
282  *      data due to changes by some thread concurrently modifying those
283  *      members.
284  *
285  *    - Prevent two threads making changes to members of a given "struct rule"
286  *      from interfering with each other.
287  *
288  *
289  * Rules
290  * -----
291  *
292  * A rule 'rule' may be accessed without a risk of being freed by code that
293  * holds a read-lock or write-lock on 'cls->rwlock' or that owns a reference to
294  * 'rule->ref_count' (or both).  Code that needs to hold onto a rule for a
295  * while should take 'cls->rwlock', find the rule it needs, increment
296  * 'rule->ref_count' with ofproto_rule_ref(), and drop 'cls->rwlock'.
297  *
298  * 'rule->ref_count' protects 'rule' from being freed.  It doesn't protect the
299  * rule from being deleted from 'cls' (that's 'cls->rwlock') and it doesn't
300  * protect members of 'rule' from modification (that's 'rule->mutex').
301  *
302  * 'rule->mutex' protects the members of 'rule' from modification.  It doesn't
303  * protect the rule from being deleted from 'cls' (that's 'cls->rwlock') and it
304  * doesn't prevent the rule from being freed (that's 'rule->ref_count').
305  *
306  * Regarding thread safety, the members of a rule fall into the following
307  * categories:
308  *
309  *    - Immutable.  These members are marked 'const'.
310  *
311  *    - Members that may be safely read or written only by code holding
312  *      ofproto_mutex.  These are marked OVS_GUARDED_BY(ofproto_mutex).
313  *
314  *    - Members that may be safely read only by code holding ofproto_mutex or
315  *      'rule->mutex', and safely written only by coding holding ofproto_mutex
316  *      AND 'rule->mutex'.  These are marked OVS_GUARDED.
317  */
318 struct rule {
319     /* Where this rule resides in an OpenFlow switch.
320      *
321      * These are immutable once the rule is constructed, hence 'const'. */
322     struct ofproto *const ofproto; /* The ofproto that contains this rule. */
323     const struct cls_rule cr;      /* In owning ofproto's classifier. */
324     const uint8_t table_id;        /* Index in ofproto's 'tables' array. */
325
326     /* Protects members marked OVS_GUARDED.
327      * Readers only need to hold this mutex.
328      * Writers must hold both this mutex AND ofproto_mutex.
329      * By implication writers can read *without* taking this mutex while they
330      * hold ofproto_mutex. */
331     struct ovs_mutex mutex OVS_ACQ_AFTER(ofproto_mutex);
332
333     /* Number of references.
334      * The classifier owns one reference.
335      * Any thread trying to keep a rule from being freed should hold its own
336      * reference. */
337     struct ovs_refcount ref_count;
338
339     /* A "flow cookie" is the OpenFlow name for a 64-bit value associated with
340      * a flow.. */
341     ovs_be64 flow_cookie OVS_GUARDED;
342     struct hindex_node cookie_node OVS_GUARDED_BY(ofproto_mutex);
343
344     enum ofputil_flow_mod_flags flags OVS_GUARDED;
345
346     /* Timeouts. */
347     uint16_t hard_timeout OVS_GUARDED; /* In seconds from ->modified. */
348     uint16_t idle_timeout OVS_GUARDED; /* In seconds from ->used. */
349
350     /* Eviction groups (see comment on struct eviction_group for explanation) .
351      *
352      * 'eviction_group' is this rule's eviction group, or NULL if it is not in
353      * any eviction group.  When 'eviction_group' is nonnull, 'evg_node' is in
354      * the ->eviction_group->rules hmap. */
355     struct eviction_group *eviction_group OVS_GUARDED_BY(ofproto_mutex);
356     struct heap_node evg_node OVS_GUARDED_BY(ofproto_mutex);
357
358     /* OpenFlow actions.  See struct rule_actions for more thread-safety
359      * notes. */
360     OVSRCU_TYPE(const struct rule_actions *) actions;
361
362     /* In owning meter's 'rules' list.  An empty list if there is no meter. */
363     struct list meter_list_node OVS_GUARDED_BY(ofproto_mutex);
364
365     /* Flow monitors (e.g. for NXST_FLOW_MONITOR, related to struct ofmonitor).
366      *
367      * 'add_seqno' is the sequence number when this rule was created.
368      * 'modify_seqno' is the sequence number when this rule was last modified.
369      * See 'monitor_seqno' in connmgr.c for more information. */
370     enum nx_flow_monitor_flags monitor_flags OVS_GUARDED_BY(ofproto_mutex);
371     uint64_t add_seqno OVS_GUARDED_BY(ofproto_mutex);
372     uint64_t modify_seqno OVS_GUARDED_BY(ofproto_mutex);
373
374     /* Optimisation for flow expiry.  In ofproto's 'expirable' list if this
375      * rule is expirable, otherwise empty. */
376     struct list expirable OVS_GUARDED_BY(ofproto_mutex);
377
378     /* Times.  Last so that they are more likely close to the stats managed
379      * by the provider. */
380     long long int created OVS_GUARDED; /* Creation time. */
381
382     /* Must hold 'mutex' for both read/write, 'ofproto_mutex' not needed. */
383     long long int modified OVS_GUARDED; /* Time of last modification. */
384 };
385
386 void ofproto_rule_ref(struct rule *);
387 void ofproto_rule_unref(struct rule *);
388
389 static inline const struct rule_actions * rule_get_actions(const struct rule *);
390 static inline bool rule_is_table_miss(const struct rule *);
391 static inline bool rule_is_hidden(const struct rule *);
392
393 /* A set of actions within a "struct rule".
394  *
395  *
396  * Thread-safety
397  * =============
398  *
399  * A struct rule_actions may be accessed without a risk of being
400  * freed by code that holds a read-lock or write-lock on 'rule->mutex' (where
401  * 'rule' is the rule for which 'rule->actions == actions') or during the RCU
402  * active period.
403  *
404  * All members are immutable: they do not change during the struct's
405  * lifetime. */
406 struct rule_actions {
407     /* Flags.
408      *
409      * 'has_meter' is true if 'ofpacts' contains an OFPACT_METER action.
410      *
411      * 'has_learn_with_delete' is true if 'ofpacts' contains an OFPACT_LEARN
412      * action whose flags include NX_LEARN_F_DELETE_LEARNED. */
413     bool has_meter;
414     bool has_learn_with_delete;
415
416     /* Actions. */
417     uint32_t ofpacts_len;         /* Size of 'ofpacts', in bytes. */
418     struct ofpact ofpacts[];      /* Sequence of "struct ofpacts". */
419 };
420 BUILD_ASSERT_DECL(offsetof(struct rule_actions, ofpacts) % OFPACT_ALIGNTO == 0);
421
422 const struct rule_actions *rule_actions_create(const struct ofpact *, size_t);
423 void rule_actions_destroy(const struct rule_actions *);
424
425 /* A set of rules to which an OpenFlow operation applies. */
426 struct rule_collection {
427     struct rule **rules;        /* The rules. */
428     size_t n;                   /* Number of rules collected. */
429
430     size_t capacity;            /* Number of rules that will fit in 'rules'. */
431     struct rule *stub[64];      /* Preallocated rules to avoid malloc(). */
432 };
433
434 void rule_collection_init(struct rule_collection *);
435 void rule_collection_add(struct rule_collection *, struct rule *);
436 void rule_collection_ref(struct rule_collection *) OVS_REQUIRES(ofproto_mutex);
437 void rule_collection_unref(struct rule_collection *);
438 void rule_collection_destroy(struct rule_collection *);
439
440 /* Limits the number of flows allowed in the datapath. Only affects the
441  * ofproto-dpif implementation. */
442 extern unsigned ofproto_flow_limit;
443
444 /* Maximum idle time (in ms) for flows to be cached in the datapath.
445  * Revalidators may expire flows more quickly than the configured value based
446  * on system load and other factors. This variable is subject to change. */
447 extern unsigned ofproto_max_idle;
448
449 /* Number of upcall handler and revalidator threads. Only affects the
450  * ofproto-dpif implementation. */
451 extern size_t n_handlers, n_revalidators;
452
453 static inline struct rule *rule_from_cls_rule(const struct cls_rule *);
454
455 void ofproto_rule_expire(struct rule *rule, uint8_t reason)
456     OVS_REQUIRES(ofproto_mutex);
457 void ofproto_rule_delete(struct ofproto *, struct rule *)
458     OVS_EXCLUDED(ofproto_mutex);
459 void ofproto_rule_reduce_timeouts(struct rule *rule, uint16_t idle_timeout,
460                                   uint16_t hard_timeout)
461     OVS_EXCLUDED(ofproto_mutex);
462
463 /* A group within a "struct ofproto".
464  *
465  * With few exceptions, ofproto implementations may look at these fields but
466  * should not modify them. */
467 struct ofgroup {
468     struct hmap_node hmap_node OVS_GUARDED; /* In ofproto's "groups" hmap. */
469
470     /* Number of references.
471      *
472      * This is needed to keep track of references to the group in the xlate
473      * module.
474      *
475      * If the main thread removes the group from an ofproto, we need to
476      * guarantee that the group remains accessible to users of
477      * xlate_group_actions and the xlate_cache, as the xlate_cache will not be
478      * cleaned up until the corresponding datapath flows are revalidated. */
479     struct ovs_refcount ref_count;
480
481     /* No lock is needed to protect the fields below since they are not
482      * modified after construction. */
483     const struct ofproto *ofproto;  /* The ofproto that contains this group. */
484     const uint32_t group_id;
485     const enum ofp11_group_type type; /* One of OFPGT_*. */
486
487     const long long int created;      /* Creation time. */
488     const long long int modified;     /* Time of last modification. */
489
490     struct list buckets;        /* Contains "struct ofputil_bucket"s. */
491     const uint32_t n_buckets;
492 };
493
494 bool ofproto_group_lookup(const struct ofproto *ofproto, uint32_t group_id,
495                           struct ofgroup **group);
496
497 void ofproto_group_ref(struct ofgroup *);
498 void ofproto_group_unref(struct ofgroup *);
499
500 /* ofproto class structure, to be defined by each ofproto implementation.
501  *
502  *
503  * Data Structures
504  * ===============
505  *
506  * These functions work primarily with four different kinds of data
507  * structures:
508  *
509  *   - "struct ofproto", which represents an OpenFlow switch.
510  *
511  *   - "struct ofport", which represents a port within an ofproto.
512  *
513  *   - "struct rule", which represents an OpenFlow flow within an ofproto.
514  *
515  *   - "struct ofgroup", which represents an OpenFlow 1.1+ group within an
516  *     ofproto.
517  *
518  * Each of these data structures contains all of the implementation-independent
519  * generic state for the respective concept, called the "base" state.  None of
520  * them contains any extra space for ofproto implementations to use.  Instead,
521  * each implementation is expected to declare its own data structure that
522  * contains an instance of the generic data structure plus additional
523  * implementation-specific members, called the "derived" state.  The
524  * implementation can use casts or (preferably) the CONTAINER_OF macro to
525  * obtain access to derived state given only a pointer to the embedded generic
526  * data structure.
527  *
528  *
529  * Life Cycle
530  * ==========
531  *
532  * Four stylized functions accompany each of these data structures:
533  *
534  *            "alloc"       "construct"       "destruct"       "dealloc"
535  *            ------------  ----------------  ---------------  --------------
536  *   ofproto  ->alloc       ->construct       ->destruct       ->dealloc
537  *   ofport   ->port_alloc  ->port_construct  ->port_destruct  ->port_dealloc
538  *   rule     ->rule_alloc  ->rule_construct  ->rule_destruct  ->rule_dealloc
539  *   group    ->group_alloc ->group_construct ->group_destruct ->group_dealloc
540  *
541  * "ofproto", "ofport", and "group" have this exact life cycle.  The "rule"
542  * data structure also follow this life cycle with some additional elaborations
543  * described under "Rule Life Cycle" below.
544  *
545  * Any instance of a given data structure goes through the following life
546  * cycle:
547  *
548  *   1. The client calls the "alloc" function to obtain raw memory.  If "alloc"
549  *      fails, skip all the other steps.
550  *
551  *   2. The client initializes all of the data structure's base state.  If this
552  *      fails, skip to step 7.
553  *
554  *   3. The client calls the "construct" function.  The implementation
555  *      initializes derived state.  It may refer to the already-initialized
556  *      base state.  If "construct" fails, skip to step 6.
557  *
558  *   4. The data structure is now initialized and in use.
559  *
560  *   5. When the data structure is no longer needed, the client calls the
561  *      "destruct" function.  The implementation uninitializes derived state.
562  *      The base state has not been uninitialized yet, so the implementation
563  *      may still refer to it.
564  *
565  *   6. The client uninitializes all of the data structure's base state.
566  *
567  *   7. The client calls the "dealloc" to free the raw memory.  The
568  *      implementation must not refer to base or derived state in the data
569  *      structure, because it has already been uninitialized.
570  *
571  * Each "alloc" function allocates and returns a new instance of the respective
572  * data structure.  The "alloc" function is not given any information about the
573  * use of the new data structure, so it cannot perform much initialization.
574  * Its purpose is just to ensure that the new data structure has enough room
575  * for base and derived state.  It may return a null pointer if memory is not
576  * available, in which case none of the other functions is called.
577  *
578  * Each "construct" function initializes derived state in its respective data
579  * structure.  When "construct" is called, all of the base state has already
580  * been initialized, so the "construct" function may refer to it.  The
581  * "construct" function is allowed to fail, in which case the client calls the
582  * "dealloc" function (but not the "destruct" function).
583  *
584  * Each "destruct" function uninitializes and frees derived state in its
585  * respective data structure.  When "destruct" is called, the base state has
586  * not yet been uninitialized, so the "destruct" function may refer to it.  The
587  * "destruct" function is not allowed to fail.
588  *
589  * Each "dealloc" function frees raw memory that was allocated by the the
590  * "alloc" function.  The memory's base and derived members might not have ever
591  * been initialized (but if "construct" returned successfully, then it has been
592  * "destruct"ed already).  The "dealloc" function is not allowed to fail.
593  *
594  *
595  * Conventions
596  * ===========
597  *
598  * Most of these functions return 0 if they are successful or a positive error
599  * code on failure.  Depending on the function, valid error codes are either
600  * errno values or OFPERR_* OpenFlow error codes.
601  *
602  * Most of these functions are expected to execute synchronously, that is, to
603  * block as necessary to obtain a result.  Thus, these functions may return
604  * EAGAIN (or EWOULDBLOCK or EINPROGRESS) only where the function descriptions
605  * explicitly say those errors are a possibility.  We may relax this
606  * requirement in the future if and when we encounter performance problems. */
607 struct ofproto_class {
608 /* ## ----------------- ## */
609 /* ## Factory Functions ## */
610 /* ## ----------------- ## */
611
612     /* Initializes provider.  The caller may pass in 'iface_hints',
613      * which contains an shash of "struct iface_hint" elements indexed
614      * by the interface's name.  The provider may use these hints to
615      * describe the startup configuration in order to reinitialize its
616      * state.  The caller owns the provided data, so a provider must
617      * make copies of anything required.  An ofproto provider must
618      * remove any existing state that is not described by the hint, and
619      * may choose to remove it all. */
620     void (*init)(const struct shash *iface_hints);
621
622     /* Enumerates the types of all support ofproto types into 'types'.  The
623      * caller has already initialized 'types' and other ofproto classes might
624      * already have added names to it. */
625     void (*enumerate_types)(struct sset *types);
626
627     /* Enumerates the names of all existing datapath of the specified 'type'
628      * into 'names' 'all_dps'.  The caller has already initialized 'names' as
629      * an empty sset.
630      *
631      * 'type' is one of the types enumerated by ->enumerate_types().
632      *
633      * Returns 0 if successful, otherwise a positive errno value.
634      */
635     int (*enumerate_names)(const char *type, struct sset *names);
636
637     /* Deletes the datapath with the specified 'type' and 'name'.  The caller
638      * should have closed any open ofproto with this 'type' and 'name'; this
639      * function is allowed to fail if that is not the case.
640      *
641      * 'type' is one of the types enumerated by ->enumerate_types().
642      * 'name' is one of the names enumerated by ->enumerate_names() for 'type'.
643      *
644      * Returns 0 if successful, otherwise a positive errno value.
645      */
646     int (*del)(const char *type, const char *name);
647
648     /* Returns the type to pass to netdev_open() when a datapath of type
649      * 'datapath_type' has a port of type 'port_type', for a few special
650      * cases when a netdev type differs from a port type.  For example,
651      * when using the userspace datapath, a port of type "internal"
652      * needs to be opened as "tap".
653      *
654      * Returns either 'type' itself or a string literal, which must not
655      * be freed. */
656     const char *(*port_open_type)(const char *datapath_type,
657                                   const char *port_type);
658
659 /* ## ------------------------ ## */
660 /* ## Top-Level type Functions ## */
661 /* ## ------------------------ ## */
662
663     /* Performs any periodic activity required on ofprotos of type
664      * 'type'.
665      *
666      * An ofproto provider may implement it or not, depending on whether
667      * it needs type-level maintenance.
668      *
669      * Returns 0 if successful, otherwise a positive errno value. */
670     int (*type_run)(const char *type);
671
672     /* Causes the poll loop to wake up when a type 'type''s 'run'
673      * function needs to be called, e.g. by calling the timer or fd
674      * waiting functions in poll-loop.h.
675      *
676      * An ofproto provider may implement it or not, depending on whether
677      * it needs type-level maintenance. */
678     void (*type_wait)(const char *type);
679
680 /* ## --------------------------- ## */
681 /* ## Top-Level ofproto Functions ## */
682 /* ## --------------------------- ## */
683
684     /* Life-cycle functions for an "ofproto" (see "Life Cycle" above).
685      *
686      *
687      * Construction
688      * ============
689      *
690      * ->construct() should not modify any base members of the ofproto.  The
691      * client will initialize the ofproto's 'ports' and 'tables' members after
692      * construction is complete.
693      *
694      * When ->construct() is called, the client does not yet know how many flow
695      * tables the datapath supports, so ofproto->n_tables will be 0 and
696      * ofproto->tables will be NULL.  ->construct() should call
697      * ofproto_init_tables() to allocate and initialize ofproto->n_tables and
698      * ofproto->tables.  Each flow table will be initially empty, so
699      * ->construct() should delete flows from the underlying datapath, if
700      * necessary, rather than populating the tables.
701      *
702      * If the ofproto knows the maximum port number that the datapath can have,
703      * then it can call ofproto_init_max_ports().  If it does so, then the
704      * client will ensure that the actions it allows to be used through
705      * OpenFlow do not refer to ports above that maximum number.
706      *
707      * Only one ofproto instance needs to be supported for any given datapath.
708      * If a datapath is already open as part of one "ofproto", then another
709      * attempt to "construct" the same datapath as part of another ofproto is
710      * allowed to fail with an error.
711      *
712      * ->construct() returns 0 if successful, otherwise a positive errno
713      * value.
714      *
715      *
716      * Destruction
717      * ===========
718      *
719      * ->destruct() must also destroy all remaining rules in the ofproto's
720      * tables, by passing each remaining rule to ofproto_rule_delete().
721      *
722      * The client will destroy the flow tables themselves after ->destruct()
723      * returns.
724      */
725     struct ofproto *(*alloc)(void);
726     int (*construct)(struct ofproto *ofproto);
727     void (*destruct)(struct ofproto *ofproto);
728     void (*dealloc)(struct ofproto *ofproto);
729
730     /* Performs any periodic activity required by 'ofproto'.  It should:
731      *
732      *   - Call connmgr_send_packet_in() for each received packet that missed
733      *     in the OpenFlow flow table or that had a OFPP_CONTROLLER output
734      *     action.
735      *
736      *   - Call ofproto_rule_expire() for each OpenFlow flow that has reached
737      *     its hard_timeout or idle_timeout, to expire the flow.
738      *
739      * Returns 0 if successful, otherwise a positive errno value. */
740     int (*run)(struct ofproto *ofproto);
741
742     /* Causes the poll loop to wake up when 'ofproto''s 'run' function needs to
743      * be called, e.g. by calling the timer or fd waiting functions in
744      * poll-loop.h.  */
745     void (*wait)(struct ofproto *ofproto);
746
747     /* Adds some memory usage statistics for the implementation of 'ofproto'
748      * into 'usage', for use with memory_report().
749      *
750      * This function is optional. */
751     void (*get_memory_usage)(const struct ofproto *ofproto,
752                              struct simap *usage);
753
754     /* Adds some memory usage statistics for the implementation of 'type'
755      * into 'usage', for use with memory_report().
756      *
757      * This function is optional. */
758     void (*type_get_memory_usage)(const char *type, struct simap *usage);
759
760     /* Every "struct rule" in 'ofproto' is about to be deleted, one by one.
761      * This function may prepare for that, for example by clearing state in
762      * advance.  It should *not* actually delete any "struct rule"s from
763      * 'ofproto', only prepare for it.
764      *
765      * This function is optional; it's really just for optimization in case
766      * it's cheaper to delete all the flows from your hardware in a single pass
767      * than to do it one by one. */
768     void (*flush)(struct ofproto *ofproto);
769
770     /* Helper for the OpenFlow OFPT_FEATURES_REQUEST request.
771      *
772      * The implementation should store true in '*arp_match_ip' if the switch
773      * supports matching IP addresses inside ARP requests and replies, false
774      * otherwise.
775      *
776      * The implementation should store in '*actions' a bitmap of the supported
777      * OpenFlow actions.  Vendor actions are not included in '*actions'. */
778     void (*get_features)(struct ofproto *ofproto,
779                          bool *arp_match_ip,
780                          enum ofputil_action_bitmap *actions);
781
782     /* Helper for the OpenFlow OFPST_TABLE statistics request.
783      *
784      * The 'ots' array contains 'ofproto->n_tables' elements.  Each element is
785      * initialized as:
786      *
787      *   - 'table_id' to the array index.
788      *
789      *   - 'name' to "table#" where # is the table ID.
790      *
791      *   - 'match' and 'wildcards' to OFPXMT12_MASK.
792      *
793      *   - 'write_actions' and 'apply_actions' to OFPAT12_OUTPUT.
794      *
795      *   - 'write_setfields' and 'apply_setfields' to OFPXMT12_MASK.
796      *
797      *   - 'metadata_match' and 'metadata_write' to OVS_BE64_MAX.
798      *
799      *   - 'instructions' to OFPIT11_ALL.
800      *
801      *   - 'config' to OFPTC11_TABLE_MISS_MASK.
802      *
803      *   - 'max_entries' to 1,000,000.
804      *
805      *   - 'active_count' to the classifier_count() for the table.
806      *
807      *   - 'lookup_count' and 'matched_count' to 0.
808      *
809      * The implementation should update any members in each element for which
810      * it has better values:
811      *
812      *   - 'name' to a more meaningful name.
813      *
814      *   - 'wildcards' to the set of wildcards actually supported by the table
815      *     (if it doesn't support all OpenFlow wildcards).
816      *
817      *   - 'instructions' to set the instructions actually supported by
818      *     the table.
819      *
820      *   - 'write_actions' to set the write actions actually supported by
821      *     the table (if it doesn't support all OpenFlow actions).
822      *
823      *   - 'apply_actions' to set the apply actions actually supported by
824      *     the table (if it doesn't support all OpenFlow actions).
825      *
826      *   - 'write_setfields' to set the write setfields actually supported by
827      *     the table.
828      *
829      *   - 'apply_setfields' to set the apply setfields actually supported by
830      *     the table.
831      *
832      *   - 'max_entries' to the maximum number of flows actually supported by
833      *     the hardware.
834      *
835      *   - 'lookup_count' to the number of packets looked up in this flow table
836      *     so far.
837      *
838      *   - 'matched_count' to the number of packets looked up in this flow
839      *     table so far that matched one of the flow entries.
840      *
841      * All of the members of struct ofp12_table_stats are in network byte
842      * order.
843      */
844     void (*get_tables)(struct ofproto *ofproto, struct ofp12_table_stats *ots);
845
846 /* ## ---------------- ## */
847 /* ## ofport Functions ## */
848 /* ## ---------------- ## */
849
850     /* Life-cycle functions for a "struct ofport" (see "Life Cycle" above).
851      *
852      * ->port_construct() should not modify any base members of the ofport.
853      * An ofproto implementation should use the 'ofp_port' member of
854      * "struct ofport" as the OpenFlow port number.
855      *
856      * ofports are managed by the base ofproto code.  The ofproto
857      * implementation should only create and destroy them in response to calls
858      * to these functions.  The base ofproto code will create and destroy
859      * ofports in the following situations:
860      *
861      *   - Just after the ->construct() function is called, the base ofproto
862      *     iterates over all of the implementation's ports, using
863      *     ->port_dump_start() and related functions, and constructs an ofport
864      *     for each dumped port.
865      *
866      *   - If ->port_poll() reports that a specific port has changed, then the
867      *     base ofproto will query that port with ->port_query_by_name() and
868      *     construct or destruct ofports as necessary to reflect the updated
869      *     set of ports.
870      *
871      *   - If ->port_poll() returns ENOBUFS to report an unspecified port set
872      *     change, then the base ofproto will iterate over all of the
873      *     implementation's ports, in the same way as at ofproto
874      *     initialization, and construct and destruct ofports to reflect all of
875      *     the changes.
876      *
877      * ->port_construct() returns 0 if successful, otherwise a positive errno
878      * value.
879      */
880     struct ofport *(*port_alloc)(void);
881     int (*port_construct)(struct ofport *ofport);
882     void (*port_destruct)(struct ofport *ofport);
883     void (*port_dealloc)(struct ofport *ofport);
884
885     /* Called after 'ofport->netdev' is replaced by a new netdev object.  If
886      * the ofproto implementation uses the ofport's netdev internally, then it
887      * should switch to using the new one.  The old one has been closed.
888      *
889      * An ofproto implementation that doesn't need to do anything in this
890      * function may use a null pointer. */
891     void (*port_modified)(struct ofport *ofport);
892
893     /* Called after an OpenFlow request changes a port's configuration.
894      * 'ofport->pp.config' contains the new configuration.  'old_config'
895      * contains the previous configuration.
896      *
897      * The caller implements OFPUTIL_PC_PORT_DOWN using netdev functions to
898      * turn NETDEV_UP on and off, so this function doesn't have to do anything
899      * for that bit (and it won't be called if that is the only bit that
900      * changes). */
901     void (*port_reconfigured)(struct ofport *ofport,
902                               enum ofputil_port_config old_config);
903
904     /* Looks up a port named 'devname' in 'ofproto'.  On success, returns 0 and
905      * initializes '*port' appropriately. Otherwise, returns a positive errno
906      * value.
907      *
908      * The caller owns the data in 'port' and must free it with
909      * ofproto_port_destroy() when it is no longer needed. */
910     int (*port_query_by_name)(const struct ofproto *ofproto,
911                               const char *devname, struct ofproto_port *port);
912
913     /* Attempts to add 'netdev' as a port on 'ofproto'.  Returns 0 if
914      * successful, otherwise a positive errno value.  The caller should
915      * inform the implementation of the OpenFlow port through the
916      * ->port_construct() method.
917      *
918      * It doesn't matter whether the new port will be returned by a later call
919      * to ->port_poll(); the implementation may do whatever is more
920      * convenient. */
921     int (*port_add)(struct ofproto *ofproto, struct netdev *netdev);
922
923     /* Deletes port number 'ofp_port' from the datapath for 'ofproto'.  Returns
924      * 0 if successful, otherwise a positive errno value.
925      *
926      * It doesn't matter whether the new port will be returned by a later call
927      * to ->port_poll(); the implementation may do whatever is more
928      * convenient. */
929     int (*port_del)(struct ofproto *ofproto, ofp_port_t ofp_port);
930
931     /* Get port stats */
932     int (*port_get_stats)(const struct ofport *port,
933                           struct netdev_stats *stats);
934
935     /* Port iteration functions.
936      *
937      * The client might not be entirely in control of the ports within an
938      * ofproto.  Some hardware implementations, for example, might have a fixed
939      * set of ports in a datapath.  For this reason, the client needs a way to
940      * iterate through all the ports that are actually in a datapath.  These
941      * functions provide that functionality.
942      *
943      * The 'state' pointer provides the implementation a place to
944      * keep track of its position.  Its format is opaque to the caller.
945      *
946      * The ofproto provider retains ownership of the data that it stores into
947      * ->port_dump_next()'s 'port' argument.  The data must remain valid until
948      * at least the next call to ->port_dump_next() or ->port_dump_done() for
949      * 'state'.  The caller will not modify or free it.
950      *
951      * Details
952      * =======
953      *
954      * ->port_dump_start() attempts to begin dumping the ports in 'ofproto'.
955      * On success, it should return 0 and initialize '*statep' with any data
956      * needed for iteration.  On failure, returns a positive errno value, and
957      * the client will not call ->port_dump_next() or ->port_dump_done().
958      *
959      * ->port_dump_next() attempts to retrieve another port from 'ofproto' for
960      * 'state'.  If there is another port, it should store the port's
961      * information into 'port' and return 0.  It should return EOF if all ports
962      * have already been iterated.  Otherwise, on error, it should return a
963      * positive errno value.  This function will not be called again once it
964      * returns nonzero once for a given iteration (but the 'port_dump_done'
965      * function will be called afterward).
966      *
967      * ->port_dump_done() allows the implementation to release resources used
968      * for iteration.  The caller might decide to stop iteration in the middle
969      * by calling this function before ->port_dump_next() returns nonzero.
970      *
971      * Usage Example
972      * =============
973      *
974      * int error;
975      * void *state;
976      *
977      * error = ofproto->ofproto_class->port_dump_start(ofproto, &state);
978      * if (!error) {
979      *     for (;;) {
980      *         struct ofproto_port port;
981      *
982      *         error = ofproto->ofproto_class->port_dump_next(
983      *                     ofproto, state, &port);
984      *         if (error) {
985      *             break;
986      *         }
987      *         // Do something with 'port' here (without modifying or freeing
988      *         // any of its data).
989      *     }
990      *     ofproto->ofproto_class->port_dump_done(ofproto, state);
991      * }
992      * // 'error' is now EOF (success) or a positive errno value (failure).
993      */
994     int (*port_dump_start)(const struct ofproto *ofproto, void **statep);
995     int (*port_dump_next)(const struct ofproto *ofproto, void *state,
996                           struct ofproto_port *port);
997     int (*port_dump_done)(const struct ofproto *ofproto, void *state);
998
999     /* Polls for changes in the set of ports in 'ofproto'.  If the set of ports
1000      * in 'ofproto' has changed, then this function should do one of the
1001      * following:
1002      *
1003      * - Preferably: store the name of the device that was added to or deleted
1004      *   from 'ofproto' in '*devnamep' and return 0.  The caller is responsible
1005      *   for freeing '*devnamep' (with free()) when it no longer needs it.
1006      *
1007      * - Alternatively: return ENOBUFS, without indicating the device that was
1008      *   added or deleted.
1009      *
1010      * Occasional 'false positives', in which the function returns 0 while
1011      * indicating a device that was not actually added or deleted or returns
1012      * ENOBUFS without any change, are acceptable.
1013      *
1014      * The purpose of 'port_poll' is to let 'ofproto' know about changes made
1015      * externally to the 'ofproto' object, e.g. by a system administrator via
1016      * ovs-dpctl.  Therefore, it's OK, and even preferable, for port_poll() to
1017      * not report changes made through calls to 'port_add' or 'port_del' on the
1018      * same 'ofproto' object.  (But it's OK for it to report them too, just
1019      * slightly less efficient.)
1020      *
1021      * If the set of ports in 'ofproto' has not changed, returns EAGAIN.  May
1022      * also return other positive errno values to indicate that something has
1023      * gone wrong.
1024      *
1025      * If the set of ports in a datapath is fixed, or if the only way that the
1026      * set of ports in a datapath can change is through ->port_add() and
1027      * ->port_del(), then this function may be a null pointer.
1028      */
1029     int (*port_poll)(const struct ofproto *ofproto, char **devnamep);
1030
1031     /* Arranges for the poll loop to wake up when ->port_poll() will return a
1032      * value other than EAGAIN.
1033      *
1034      * If the set of ports in a datapath is fixed, or if the only way that the
1035      * set of ports in a datapath can change is through ->port_add() and
1036      * ->port_del(), or if the poll loop will always wake up anyway when
1037      * ->port_poll() will return a value other than EAGAIN, then this function
1038      * may be a null pointer.
1039      */
1040     void (*port_poll_wait)(const struct ofproto *ofproto);
1041
1042     /* Checks the status of LACP negotiation for 'port'.  Returns 1 if LACP
1043      * partner information for 'port' is up-to-date, 0 if LACP partner
1044      * information is not current (generally indicating a connectivity
1045      * problem), or -1 if LACP is not enabled on 'port'.
1046      *
1047      * This function may be a null pointer if the ofproto implementation does
1048      * not support LACP. */
1049     int (*port_is_lacp_current)(const struct ofport *port);
1050
1051 /* ## ----------------------- ## */
1052 /* ## OpenFlow Rule Functions ## */
1053 /* ## ----------------------- ## */
1054
1055     /* Chooses an appropriate table for 'match' within 'ofproto'.  On
1056      * success, stores the table ID into '*table_idp' and returns 0.  On
1057      * failure, returns an OpenFlow error code.
1058      *
1059      * The choice of table should be a function of 'match' and 'ofproto''s
1060      * datapath capabilities.  It should not depend on the flows already in
1061      * 'ofproto''s flow tables.  Failure implies that an OpenFlow rule with
1062      * 'match' as its matching condition can never be inserted into 'ofproto',
1063      * even starting from an empty flow table.
1064      *
1065      * If multiple tables are candidates for inserting the flow, the function
1066      * should choose one arbitrarily (but deterministically).
1067      *
1068      * If this function is NULL then table 0 is always chosen. */
1069     enum ofperr (*rule_choose_table)(const struct ofproto *ofproto,
1070                                      const struct match *match,
1071                                      uint8_t *table_idp);
1072
1073     /* Life-cycle functions for a "struct rule".
1074      *
1075      *
1076      * Rule Life Cycle
1077      * ===============
1078      *
1079      * The life cycle of a struct rule is an elaboration of the basic life
1080      * cycle described above under "Life Cycle".
1081      *
1082      * After a rule is successfully constructed, it is then inserted.  If
1083      * insertion is successful, then before it is later destructed, it is
1084      * deleted.
1085      *
1086      * You can think of a rule as having the following extra steps inserted
1087      * between "Life Cycle" steps 4 and 5:
1088      *
1089      *   4.1. The client inserts the rule into the flow table, making it
1090      *        visible in flow table lookups.
1091      *
1092      *   4.2. The client calls "rule_insert" to insert the flow.  The
1093      *        implementation attempts to install the flow in the underlying
1094      *        hardware and returns an error code indicate success or failure.
1095      *        On failure, go to step 5.
1096      *
1097      *   4.3. The rule is now installed in the flow table.  Eventually it will
1098      *        be deleted.
1099      *
1100      *   4.4. The client removes the rule from the flow table.  It is no longer
1101      *        visible in flow table lookups.
1102      *
1103      *   4.5. The client calls "rule_delete".  The implementation uninstalls
1104      *        the flow from the underlying hardware.  Deletion is not allowed
1105      *        to fail.
1106      *
1107      *
1108      * Construction
1109      * ============
1110      *
1111      * When ->rule_construct() is called, 'rule' is a new rule that is not yet
1112      * inserted into a flow table.  ->rule_construct() should initialize enough
1113      * of the rule's derived state for 'rule' to be suitable for inserting into
1114      * a flow table.  ->rule_construct() should not modify any base members of
1115      * struct rule.
1116      *
1117      * If ->rule_construct() fails (as indicated by returning a nonzero
1118      * OpenFlow error code), the ofproto base code will uninitialize and
1119      * deallocate 'rule'.  See "Rule Life Cycle" above for more details.
1120      *
1121      * ->rule_construct() may also:
1122      *
1123      *   - Validate that the datapath supports the matching rule in 'rule->cr'
1124      *     datapath.  For example, if the rule's table does not support
1125      *     registers, then it is an error if 'rule->cr' does not wildcard all
1126      *     registers.
1127      *
1128      *   - Validate that the datapath can correctly implement 'rule->ofpacts'.
1129      *
1130      * Some implementations might need to defer these tasks to ->rule_insert(),
1131      * which is also acceptable.
1132      *
1133      *
1134      * Insertion
1135      * =========
1136      *
1137      * Following successful construction, the ofproto base case inserts 'rule'
1138      * into its flow table, then it calls ->rule_insert().  ->rule_insert()
1139      * must add the new rule to the datapath flow table and return only after
1140      * this is complete (whether it succeeds or fails).
1141      *
1142      * If ->rule_insert() fails, the ofproto base code will remove 'rule' from
1143      * the flow table, destruct, uninitialize, and deallocate 'rule'.  See
1144      * "Rule Life Cycle" above for more details.
1145      *
1146      *
1147      * Deletion
1148      * ========
1149      *
1150      * The ofproto base code removes 'rule' from its flow table before it calls
1151      * ->rule_delete().  ->rule_delete() must remove 'rule' from the datapath
1152      * flow table and return only after this has completed successfully.
1153      *
1154      * Rule deletion must not fail.
1155      *
1156      *
1157      * Destruction
1158      * ===========
1159      *
1160      * ->rule_destruct() must uninitialize derived state.
1161      *
1162      * Rule destruction must not fail. */
1163     struct rule *(*rule_alloc)(void);
1164     enum ofperr (*rule_construct)(struct rule *rule)
1165         /* OVS_REQUIRES(ofproto_mutex) */;
1166     enum ofperr (*rule_insert)(struct rule *rule)
1167         /* OVS_REQUIRES(ofproto_mutex) */;
1168     void (*rule_delete)(struct rule *rule) /* OVS_REQUIRES(ofproto_mutex) */;
1169     void (*rule_destruct)(struct rule *rule);
1170     void (*rule_dealloc)(struct rule *rule);
1171
1172     /* Obtains statistics for 'rule', storing the number of packets that have
1173      * matched it in '*packet_count' and the number of bytes in those packets
1174      * in '*byte_count'.  UINT64_MAX indicates that the packet count or byte
1175      * count is unknown. */
1176     void (*rule_get_stats)(struct rule *rule, uint64_t *packet_count,
1177                            uint64_t *byte_count, long long int *used)
1178         /* OVS_EXCLUDED(ofproto_mutex) */;
1179
1180     /* Applies the actions in 'rule' to 'packet'.  (This implements sending
1181      * buffered packets for OpenFlow OFPT_FLOW_MOD commands.)
1182      *
1183      * Takes ownership of 'packet' (so it should eventually free it, with
1184      * ofpbuf_delete()).
1185      *
1186      * 'flow' reflects the flow information for 'packet'.  All of the
1187      * information in 'flow' is extracted from 'packet', except for
1188      * flow->tunnel and flow->in_port, which are assigned the correct values
1189      * for the incoming packet.  The register values are zeroed.  'packet''s
1190      * header pointers and offsets (e.g. packet->l3) are appropriately
1191      * initialized.  packet->l3 is aligned on a 32-bit boundary.
1192      *
1193      * The implementation should add the statistics for 'packet' into 'rule'.
1194      *
1195      * Returns 0 if successful, otherwise an OpenFlow error code. */
1196     enum ofperr (*rule_execute)(struct rule *rule, const struct flow *flow,
1197                                 struct ofpbuf *packet);
1198
1199     /* If the datapath can properly implement changing 'rule''s actions to the
1200      * 'ofpacts_len' bytes in 'ofpacts', returns 0.  Otherwise, returns an enum
1201      * ofperr indicating why the new actions wouldn't work.
1202      *
1203      * May be a null pointer if any set of actions is acceptable. */
1204     enum ofperr (*rule_premodify_actions)(const struct rule *rule,
1205                                           const struct ofpact *ofpacts,
1206                                           size_t ofpacts_len)
1207         /* OVS_REQUIRES(ofproto_mutex) */;
1208
1209     /* When ->rule_modify_actions() is called, the caller has already replaced
1210      * the OpenFlow actions in 'rule' by a new set.  (If
1211      * ->rule_premodify_actions is nonnull, then it was previously called to
1212      * verify that the new set of actions is acceptable.)
1213      *
1214      * ->rule_modify_actions() must:
1215      *
1216      *   - Update the datapath flow table with the new actions.
1217      *
1218      *   - Only if 'reset_counters' is true, reset any packet or byte counters
1219      *     associated with the rule to zero, so that rule_get_stats() will not
1220      *     longer count those packets or bytes.
1221      *
1222      * Rule modification must not fail.
1223      *
1224      * ->rule_modify_actions() should not modify any base members of struct
1225      * rule. */
1226     void (*rule_modify_actions)(struct rule *rule, bool reset_counters)
1227         /* OVS_REQUIRES(ofproto_mutex) */;
1228
1229     /* Changes the OpenFlow IP fragment handling policy to 'frag_handling',
1230      * which takes one of the following values, with the corresponding
1231      * meanings:
1232      *
1233      *  - OFPC_FRAG_NORMAL: The switch should treat IP fragments the same way
1234      *    as other packets, omitting TCP and UDP port numbers (always setting
1235      *    them to 0).
1236      *
1237      *  - OFPC_FRAG_DROP: The switch should drop all IP fragments without
1238      *    passing them through the flow table.
1239      *
1240      *  - OFPC_FRAG_REASM: The switch should reassemble IP fragments before
1241      *    passing packets through the flow table.
1242      *
1243      *  - OFPC_FRAG_NX_MATCH (a Nicira extension): Similar to OFPC_FRAG_NORMAL,
1244      *    except that TCP and UDP port numbers should be included in fragments
1245      *    with offset 0.
1246      *
1247      * Implementations are not required to support every mode.
1248      * OFPC_FRAG_NORMAL is the default mode when an ofproto is created.
1249      *
1250      * At the time of the call to ->set_frag_handling(), the current mode is
1251      * available in 'ofproto->frag_handling'.  ->set_frag_handling() returns
1252      * true if the requested mode was set, false if it is not supported.
1253      *
1254      * Upon successful return, the caller changes 'ofproto->frag_handling' to
1255      * reflect the new mode.
1256      */
1257     bool (*set_frag_handling)(struct ofproto *ofproto,
1258                               enum ofp_config_flags frag_handling);
1259
1260     /* Implements the OpenFlow OFPT_PACKET_OUT command.  The datapath should
1261      * execute the 'ofpacts_len' bytes of "struct ofpacts" in 'ofpacts'.
1262      *
1263      * The caller retains ownership of 'packet' and of 'ofpacts', so
1264      * ->packet_out() should not modify or free them.
1265      *
1266      * This function must validate that it can correctly implement 'ofpacts'.
1267      * If not, then it should return an OpenFlow error code.
1268      *
1269      * 'flow' reflects the flow information for 'packet'.  All of the
1270      * information in 'flow' is extracted from 'packet', except for
1271      * flow->in_port (see below).  flow->tunnel and its register values are
1272      * zeroed.
1273      *
1274      * flow->in_port comes from the OpenFlow OFPT_PACKET_OUT message.  The
1275      * implementation should reject invalid flow->in_port values by returning
1276      * OFPERR_OFPBRC_BAD_PORT.  (If the implementation called
1277      * ofproto_init_max_ports(), then the client will reject these ports
1278      * itself.)  For consistency, the implementation should consider valid for
1279      * flow->in_port any value that could possibly be seen in a packet that it
1280      * passes to connmgr_send_packet_in().  Ideally, even an implementation
1281      * that never generates packet-ins (e.g. due to hardware limitations)
1282      * should still allow flow->in_port values for every possible physical port
1283      * and OFPP_LOCAL.  The only virtual ports (those above OFPP_MAX) that the
1284      * caller will ever pass in as flow->in_port, other than OFPP_LOCAL, are
1285      * OFPP_NONE and OFPP_CONTROLLER.  The implementation should allow both of
1286      * these, treating each of them as packets generated by the controller as
1287      * opposed to packets originating from some switch port.
1288      *
1289      * (Ordinarily the only effect of flow->in_port is on output actions that
1290      * involve the input port, such as actions that output to OFPP_IN_PORT,
1291      * OFPP_FLOOD, or OFPP_ALL.  flow->in_port can also affect Nicira extension
1292      * "resubmit" actions.)
1293      *
1294      * 'packet' is not matched against the OpenFlow flow table, so its
1295      * statistics should not be included in OpenFlow flow statistics.
1296      *
1297      * Returns 0 if successful, otherwise an OpenFlow error code. */
1298     enum ofperr (*packet_out)(struct ofproto *ofproto, struct ofpbuf *packet,
1299                               const struct flow *flow,
1300                               const struct ofpact *ofpacts,
1301                               size_t ofpacts_len);
1302
1303 /* ## ------------------------- ## */
1304 /* ## OFPP_NORMAL configuration ## */
1305 /* ## ------------------------- ## */
1306
1307     /* Configures NetFlow on 'ofproto' according to the options in
1308      * 'netflow_options', or turns off NetFlow if 'netflow_options' is NULL.
1309      *
1310      * EOPNOTSUPP as a return value indicates that 'ofproto' does not support
1311      * NetFlow, as does a null pointer. */
1312     int (*set_netflow)(struct ofproto *ofproto,
1313                        const struct netflow_options *netflow_options);
1314
1315     void (*get_netflow_ids)(const struct ofproto *ofproto,
1316                             uint8_t *engine_type, uint8_t *engine_id);
1317
1318     /* Configures sFlow on 'ofproto' according to the options in
1319      * 'sflow_options', or turns off sFlow if 'sflow_options' is NULL.
1320      *
1321      * EOPNOTSUPP as a return value indicates that 'ofproto' does not support
1322      * sFlow, as does a null pointer. */
1323     int (*set_sflow)(struct ofproto *ofproto,
1324                      const struct ofproto_sflow_options *sflow_options);
1325
1326     /* Configures IPFIX on 'ofproto' according to the options in
1327      * 'bridge_exporter_options' and the 'flow_exporters_options'
1328      * array, or turns off IPFIX if 'bridge_exporter_options' and
1329      * 'flow_exporters_options' is NULL.
1330      *
1331      * EOPNOTSUPP as a return value indicates that 'ofproto' does not support
1332      * IPFIX, as does a null pointer. */
1333     int (*set_ipfix)(
1334         struct ofproto *ofproto,
1335         const struct ofproto_ipfix_bridge_exporter_options
1336             *bridge_exporter_options,
1337         const struct ofproto_ipfix_flow_exporter_options
1338             *flow_exporters_options, size_t n_flow_exporters_options);
1339
1340     /* Configures connectivity fault management on 'ofport'.
1341      *
1342      * If 'cfm_settings' is nonnull, configures CFM according to its members.
1343      *
1344      * If 'cfm_settings' is null, removes any connectivity fault management
1345      * configuration from 'ofport'.
1346      *
1347      * EOPNOTSUPP as a return value indicates that this ofproto_class does not
1348      * support CFM, as does a null pointer. */
1349     int (*set_cfm)(struct ofport *ofport, const struct cfm_settings *s);
1350
1351     /* Checks the status of CFM configured on 'ofport'.  Returns 0 if the
1352      * port's CFM status was successfully stored into '*status'.  Returns
1353      * negative number if there is no status change since last update.
1354      * Returns positive errno otherwise.
1355      *
1356      * EOPNOTSUPP as a return value indicates that this ofproto_class does not
1357      * support CFM, as does a null pointer.
1358      *
1359      * The caller must provide and own '*status', and it must free the array
1360      * returned in 'status->rmps'.  '*status' is indeterminate if the return
1361      * value is non-zero. */
1362     int (*get_cfm_status)(const struct ofport *ofport,
1363                           struct ofproto_cfm_status *status);
1364
1365     /* Configures BFD on 'ofport'.
1366      *
1367      * If 'cfg' is NULL, or 'cfg' does not contain the key value pair
1368      * "enable=true", removes BFD from 'ofport'.  Otherwise, configures BFD
1369      * according to 'cfg'.
1370      *
1371      * EOPNOTSUPP as a return value indicates that this ofproto_class does not
1372      * support BFD, as does a null pointer. */
1373     int (*set_bfd)(struct ofport *ofport, const struct smap *cfg);
1374
1375     /* Populates 'smap' with the status of BFD on 'ofport'.  Returns 0 on
1376      * success.  Returns a negative number if there is no status change since
1377      * last update.  Returns a positive errno otherwise.
1378      *
1379      * EOPNOTSUPP as a return value indicates that this ofproto_class does not
1380      * support BFD, as does a null pointer. */
1381     int (*get_bfd_status)(struct ofport *ofport, struct smap *smap);
1382
1383     /* Configures spanning tree protocol (STP) on 'ofproto' using the
1384      * settings defined in 's'.
1385      *
1386      * If 's' is nonnull, configures STP according to its members.
1387      *
1388      * If 's' is null, removes any STP configuration from 'ofproto'.
1389      *
1390      * EOPNOTSUPP as a return value indicates that this ofproto_class does not
1391      * support STP, as does a null pointer. */
1392     int (*set_stp)(struct ofproto *ofproto,
1393                    const struct ofproto_stp_settings *s);
1394
1395     /* Retrieves state of spanning tree protocol (STP) on 'ofproto'.
1396      *
1397      * Stores STP state for 'ofproto' in 's'.  If the 'enabled' member
1398      * is false, the other member values are not meaningful.
1399      *
1400      * EOPNOTSUPP as a return value indicates that this ofproto_class does not
1401      * support STP, as does a null pointer. */
1402     int (*get_stp_status)(struct ofproto *ofproto,
1403                           struct ofproto_stp_status *s);
1404
1405     /* Configures spanning tree protocol (STP) on 'ofport' using the
1406      * settings defined in 's'.
1407      *
1408      * If 's' is nonnull, configures STP according to its members.  The
1409      * caller is responsible for assigning STP port numbers (using the
1410      * 'port_num' member in the range of 1 through 255, inclusive) and
1411      * ensuring there are no duplicates.
1412      *
1413      * If 's' is null, removes any STP configuration from 'ofport'.
1414      *
1415      * EOPNOTSUPP as a return value indicates that this ofproto_class does not
1416      * support STP, as does a null pointer. */
1417     int (*set_stp_port)(struct ofport *ofport,
1418                         const struct ofproto_port_stp_settings *s);
1419
1420     /* Retrieves spanning tree protocol (STP) port status of 'ofport'.
1421      *
1422      * Stores STP state for 'ofport' in 's'.  If the 'enabled' member is
1423      * false, the other member values are not meaningful.
1424      *
1425      * EOPNOTSUPP as a return value indicates that this ofproto_class does not
1426      * support STP, as does a null pointer. */
1427     int (*get_stp_port_status)(struct ofport *ofport,
1428                                struct ofproto_port_stp_status *s);
1429
1430     /* Retrieves spanning tree protocol (STP) port statistics of 'ofport'.
1431      *
1432      * Stores STP state for 'ofport' in 's'.  If the 'enabled' member is
1433      * false, the other member values are not meaningful.
1434      *
1435      * EOPNOTSUPP as a return value indicates that this ofproto_class does not
1436      * support STP, as does a null pointer. */
1437     int (*get_stp_port_stats)(struct ofport *ofport,
1438                               struct ofproto_port_stp_stats *s);
1439
1440     /* Registers meta-data associated with the 'n_qdscp' Qualities of Service
1441      * 'queues' attached to 'ofport'.  This data is not intended to be
1442      * sufficient to implement QoS.  Instead, providers may use this
1443      * information to implement features which require knowledge of what queues
1444      * exist on a port, and some basic information about them.
1445      *
1446      * EOPNOTSUPP as a return value indicates that this ofproto_class does not
1447      * support QoS, as does a null pointer. */
1448     int (*set_queues)(struct ofport *ofport,
1449                       const struct ofproto_port_queue *queues, size_t n_qdscp);
1450
1451     /* If 's' is nonnull, this function registers a "bundle" associated with
1452      * client data pointer 'aux' in 'ofproto'.  A bundle is the same concept as
1453      * a Port in OVSDB, that is, it consists of one or more "slave" devices
1454      * (Interfaces, in OVSDB) along with VLAN and LACP configuration and, if
1455      * there is more than one slave, a bonding configuration.  If 'aux' is
1456      * already registered then this function updates its configuration to 's'.
1457      * Otherwise, this function registers a new bundle.
1458      *
1459      * If 's' is NULL, this function unregisters the bundle registered on
1460      * 'ofproto' associated with client data pointer 'aux'.  If no such bundle
1461      * has been registered, this has no effect.
1462      *
1463      * This function affects only the behavior of the NXAST_AUTOPATH action and
1464      * output to the OFPP_NORMAL port.  An implementation that does not support
1465      * it at all may set it to NULL or return EOPNOTSUPP.  An implementation
1466      * that supports only a subset of the functionality should implement what
1467      * it can and return 0. */
1468     int (*bundle_set)(struct ofproto *ofproto, void *aux,
1469                       const struct ofproto_bundle_settings *s);
1470
1471     /* If 'port' is part of any bundle, removes it from that bundle.  If the
1472      * bundle now has no ports, deletes the bundle.  If the bundle now has only
1473      * one port, deconfigures the bundle's bonding configuration. */
1474     void (*bundle_remove)(struct ofport *ofport);
1475
1476     /* If 's' is nonnull, this function registers a mirror associated with
1477      * client data pointer 'aux' in 'ofproto'.  A mirror is the same concept as
1478      * a Mirror in OVSDB.  If 'aux' is already registered then this function
1479      * updates its configuration to 's'.  Otherwise, this function registers a
1480      * new mirror.
1481      *
1482      * If 's' is NULL, this function unregisters the mirror registered on
1483      * 'ofproto' associated with client data pointer 'aux'.  If no such mirror
1484      * has been registered, this has no effect.
1485      *
1486      * An implementation that does not support mirroring at all may set
1487      * it to NULL or return EOPNOTSUPP.  An implementation that supports
1488      * only a subset of the functionality should implement what it can
1489      * and return 0. */
1490     int (*mirror_set)(struct ofproto *ofproto, void *aux,
1491                       const struct ofproto_mirror_settings *s);
1492
1493     /* Retrieves statistics from mirror associated with client data
1494      * pointer 'aux' in 'ofproto'.  Stores packet and byte counts in
1495      * 'packets' and 'bytes', respectively.  If a particular counter is
1496      * not supported, the appropriate argument is set to UINT64_MAX.
1497      *
1498      * EOPNOTSUPP as a return value indicates that this ofproto_class does not
1499      * support retrieving mirror statistics. */
1500     int (*mirror_get_stats)(struct ofproto *ofproto, void *aux,
1501                             uint64_t *packets, uint64_t *bytes);
1502
1503     /* Configures the VLANs whose bits are set to 1 in 'flood_vlans' as VLANs
1504      * on which all packets are flooded, instead of using MAC learning.  If
1505      * 'flood_vlans' is NULL, then MAC learning applies to all VLANs.
1506      *
1507      * This function affects only the behavior of the OFPP_NORMAL action.  An
1508      * implementation that does not support it may set it to NULL or return
1509      * EOPNOTSUPP. */
1510     int (*set_flood_vlans)(struct ofproto *ofproto,
1511                            unsigned long *flood_vlans);
1512
1513     /* Returns true if 'aux' is a registered bundle that is currently in use as
1514      * the output for a mirror. */
1515     bool (*is_mirror_output_bundle)(const struct ofproto *ofproto, void *aux);
1516
1517     /* When the configuration option of forward_bpdu changes, this function
1518      * will be invoked. */
1519     void (*forward_bpdu_changed)(struct ofproto *ofproto);
1520
1521     /* Sets the MAC aging timeout for the OFPP_NORMAL action to 'idle_time', in
1522      * seconds, and the maximum number of MAC table entries to
1523      * 'max_entries'.
1524      *
1525      * An implementation that doesn't support configuring these features may
1526      * set this function to NULL or implement it as a no-op. */
1527     void (*set_mac_table_config)(struct ofproto *ofproto,
1528                                  unsigned int idle_time, size_t max_entries);
1529
1530 /* Linux VLAN device support (e.g. "eth0.10" for VLAN 10.)
1531  *
1532  * This is deprecated.  It is only for compatibility with broken device drivers
1533  * in old versions of Linux that do not properly support VLANs when VLAN
1534  * devices are not used.  When broken device drivers are no longer in
1535  * widespread use, we will delete these interfaces. */
1536
1537     /* If 'realdev_ofp_port' is nonzero, then this function configures 'ofport'
1538      * as a VLAN splinter port for VLAN 'vid', associated with the real device
1539      * that has OpenFlow port number 'realdev_ofp_port'.
1540      *
1541      * If 'realdev_ofp_port' is zero, then this function deconfigures 'ofport'
1542      * as a VLAN splinter port.
1543      *
1544      * This function should be NULL if an implementation does not support it.
1545      */
1546     int (*set_realdev)(struct ofport *ofport,
1547                        ofp_port_t realdev_ofp_port, int vid);
1548
1549 /* ## ------------------------ ## */
1550 /* ## OpenFlow meter functions ## */
1551 /* ## ------------------------ ## */
1552
1553     /* These functions should be NULL if an implementation does not support
1554      * them.  They must be all null or all non-null.. */
1555
1556     /* Initializes 'features' to describe the metering features supported by
1557      * 'ofproto'. */
1558     void (*meter_get_features)(const struct ofproto *ofproto,
1559                                struct ofputil_meter_features *features);
1560
1561     /* If '*id' is UINT32_MAX, adds a new meter with the given 'config'.  On
1562      * success the function must store a provider meter ID other than
1563      * UINT32_MAX in '*id'.  All further references to the meter will be made
1564      * with the returned provider meter id rather than the OpenFlow meter id.
1565      * The caller does not try to interpret the provider meter id, giving the
1566      * implementation the freedom to either use the OpenFlow meter_id value
1567      * provided in the meter configuration, or any other value suitable for the
1568      * implementation.
1569      *
1570      * If '*id' is a value other than UINT32_MAX, modifies the existing meter
1571      * with that meter provider ID to have configuration 'config', while
1572      * leaving '*id' unchanged.  On failure, the existing meter configuration
1573      * is left intact. */
1574     enum ofperr (*meter_set)(struct ofproto *ofproto, ofproto_meter_id *id,
1575                              const struct ofputil_meter_config *config);
1576
1577     /* Gets the meter and meter band packet and byte counts for maximum of
1578      * 'stats->n_bands' bands for the meter with provider ID 'id' within
1579      * 'ofproto'.  The caller fills in the other stats values.  The band stats
1580      * are copied to memory at 'stats->bands' provided by the caller.  The
1581      * number of returned band stats is returned in 'stats->n_bands'. */
1582     enum ofperr (*meter_get)(const struct ofproto *ofproto,
1583                              ofproto_meter_id id,
1584                              struct ofputil_meter_stats *stats);
1585
1586     /* Deletes a meter, making the 'ofproto_meter_id' invalid for any
1587      * further calls. */
1588     void (*meter_del)(struct ofproto *, ofproto_meter_id);
1589
1590
1591 /* ## -------------------- ## */
1592 /* ## OpenFlow 1.1+ groups ## */
1593 /* ## -------------------- ## */
1594
1595     struct ofgroup *(*group_alloc)(void);
1596     enum ofperr (*group_construct)(struct ofgroup *);
1597     void (*group_destruct)(struct ofgroup *);
1598     void (*group_dealloc)(struct ofgroup *);
1599
1600     enum ofperr (*group_modify)(struct ofgroup *);
1601
1602     enum ofperr (*group_get_stats)(const struct ofgroup *,
1603                                    struct ofputil_group_stats *);
1604 };
1605
1606 extern const struct ofproto_class ofproto_dpif_class;
1607
1608 int ofproto_class_register(const struct ofproto_class *);
1609 int ofproto_class_unregister(const struct ofproto_class *);
1610
1611 int ofproto_flow_mod(struct ofproto *, struct ofputil_flow_mod *)
1612     OVS_EXCLUDED(ofproto_mutex);
1613 void ofproto_add_flow(struct ofproto *, const struct match *,
1614                       unsigned int priority,
1615                       const struct ofpact *ofpacts, size_t ofpacts_len)
1616     OVS_EXCLUDED(ofproto_mutex);
1617 void ofproto_delete_flow(struct ofproto *,
1618                          const struct match *, unsigned int priority)
1619     OVS_EXCLUDED(ofproto_mutex);
1620 void ofproto_flush_flows(struct ofproto *);
1621
1622 \f
1623 static inline const struct rule_actions *
1624 rule_get_actions(const struct rule *rule)
1625 {
1626     return ovsrcu_get(const struct rule_actions *, &rule->actions);
1627 }
1628
1629 /* Returns true if 'rule' is an OpenFlow 1.3 "table-miss" rule, false
1630  * otherwise.
1631  *
1632  * ("Table-miss" rules are special because a packet_in generated through one
1633  * uses OFPR_NO_MATCH as its reason, whereas packet_ins generated by any other
1634  * rule use OFPR_ACTION.) */
1635 static inline bool
1636 rule_is_table_miss(const struct rule *rule)
1637 {
1638     return rule->cr.priority == 0 && cls_rule_is_catchall(&rule->cr);
1639 }
1640
1641 /* Returns true if 'rule' should be hidden from the controller.
1642  *
1643  * Rules with priority higher than UINT16_MAX are set up by ofproto itself
1644  * (e.g. by in-band control) and are intentionally hidden from the
1645  * controller. */
1646 static inline bool
1647 rule_is_hidden(const struct rule *rule)
1648 {
1649     return rule->cr.priority > UINT16_MAX;
1650 }
1651
1652 static inline struct rule *
1653 rule_from_cls_rule(const struct cls_rule *cls_rule)
1654 {
1655     return cls_rule ? CONTAINER_OF(cls_rule, struct rule, cr) : NULL;
1656 }
1657
1658 #endif /* ofproto/ofproto-provider.h */