ofp-util: Abstract table miss configuration and fix related bugs.
[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  * Adding or removing rules requires holding ofproto_mutex.
200  *
201  * Rules in 'cls' are RCU protected.  For extended access to a rule, try
202  * incrementing its ref_count with ofproto_rule_try_ref(), or
203  * ofproto_rule_ref(), if the rule is still known to be in 'cls'.  A rule
204  * will be freed using ovsrcu_postpone() once its 'ref_count' reaches zero.
205  *
206  * Modifying a rule requires the rule's own mutex.
207  *
208  * Freeing a rule requires ofproto_mutex.  After removing the rule from the
209  * classifier, release a ref_count from the rule ('cls''s reference to the
210  * rule).
211  *
212  * Refer to the thread-safety notes on struct rule for more information.*/
213 struct oftable {
214     enum oftable_flags flags;
215     struct classifier cls;      /* Contains "struct rule"s. */
216     char *name;                 /* Table name exposed via OpenFlow, or NULL. */
217
218     /* Maximum number of flows or UINT_MAX if there is no limit besides any
219      * limit imposed by resource limitations. */
220     unsigned int max_flows;
221
222     /* These members determine the handling of an attempt to add a flow that
223      * would cause the table to have more than 'max_flows' flows.
224      *
225      * If 'eviction_fields' is NULL, overflows will be rejected with an error.
226      *
227      * If 'eviction_fields' is nonnull (regardless of whether n_eviction_fields
228      * is nonzero), an overflow will cause a flow to be removed.  The flow to
229      * be removed is chosen to give fairness among groups distinguished by
230      * different values for the subfields within 'groups'. */
231     struct mf_subfield *eviction_fields;
232     size_t n_eviction_fields;
233
234     /* Eviction groups.
235      *
236      * When a flow is added that would cause the table to have more than
237      * 'max_flows' flows, and 'eviction_fields' is nonnull, these groups are
238      * used to decide which rule to evict: the rule is chosen from the eviction
239      * group that contains the greatest number of rules.*/
240     uint32_t eviction_group_id_basis;
241     struct hmap eviction_groups_by_id;
242     struct heap eviction_groups_by_size;
243
244     /* Table configuration. */
245     ATOMIC(enum ofputil_table_miss) miss_config;
246
247     atomic_ulong n_matched;
248     atomic_ulong n_missed;
249 };
250
251 /* Assigns TABLE to each oftable, in turn, in OFPROTO.
252  *
253  * All parameters are evaluated multiple times. */
254 #define OFPROTO_FOR_EACH_TABLE(TABLE, OFPROTO)              \
255     for ((TABLE) = (OFPROTO)->tables;                       \
256          (TABLE) < &(OFPROTO)->tables[(OFPROTO)->n_tables]; \
257          (TABLE)++)
258
259 /* An OpenFlow flow within a "struct ofproto".
260  *
261  * With few exceptions, ofproto implementations may look at these fields but
262  * should not modify them.
263  *
264  *
265  * Thread-safety
266  * =============
267  *
268  * Except near the beginning or ending of its lifespan, rule 'rule' belongs to
269  * the classifier rule->ofproto->tables[rule->table_id].cls.  The text below
270  * calls this classifier 'cls'.
271  *
272  * Motivation
273  * ----------
274  *
275  * The thread safety rules described here for "struct rule" are motivated by
276  * two goals:
277  *
278  *    - Prevent threads that read members of "struct rule" from reading bad
279  *      data due to changes by some thread concurrently modifying those
280  *      members.
281  *
282  *    - Prevent two threads making changes to members of a given "struct rule"
283  *      from interfering with each other.
284  *
285  *
286  * Rules
287  * -----
288  *
289  * A rule 'rule' may be accessed without a risk of being freed by a thread
290  * until the thread quiesces (i.e., rules are RCU protected and destructed
291  * using ovsrcu_postpone()).  Code that needs to hold onto a rule for a
292  * while should increment 'rule->ref_count' either with ofproto_rule_ref()
293  * (if 'ofproto_mutex' is held), or with ofproto_rule_try_ref() (when some
294  * other thread might remove the rule from 'cls').  ofproto_rule_try_ref()
295  * will fail if the rule has already been scheduled for destruction.
296  *
297  * 'rule->ref_count' protects 'rule' from being freed.  It doesn't protect the
298  * rule from being deleted from 'cls' (that's 'ofproto_mutex') and it doesn't
299  * protect members of 'rule' from modification (that's 'rule->mutex').
300  *
301  * 'rule->mutex' protects the members of 'rule' from modification.  It doesn't
302  * protect the rule from being deleted from 'cls' (that's 'ofproto_mutex') and
303  * it doesn't prevent the rule from being freed (that's 'rule->ref_count').
304  *
305  * Regarding thread safety, the members of a rule fall into the following
306  * categories:
307  *
308  *    - Immutable.  These members are marked 'const'.
309  *
310  *    - Members that may be safely read or written only by code holding
311  *      ofproto_mutex.  These are marked OVS_GUARDED_BY(ofproto_mutex).
312  *
313  *    - Members that may be safely read only by code holding ofproto_mutex or
314  *      'rule->mutex', and safely written only by coding holding ofproto_mutex
315  *      AND 'rule->mutex'.  These are marked OVS_GUARDED.
316  */
317 struct rule {
318     /* Where this rule resides in an OpenFlow switch.
319      *
320      * These are immutable once the rule is constructed, hence 'const'. */
321     struct ofproto *const ofproto; /* The ofproto that contains this rule. */
322     const struct cls_rule cr;      /* In owning ofproto's classifier. */
323     const uint8_t table_id;        /* Index in ofproto's 'tables' array. */
324
325     /* Protects members marked OVS_GUARDED.
326      * Readers only need to hold this mutex.
327      * Writers must hold both this mutex AND ofproto_mutex.
328      * By implication writers can read *without* taking this mutex while they
329      * hold ofproto_mutex. */
330     struct ovs_mutex mutex OVS_ACQ_AFTER(ofproto_mutex);
331
332     /* Number of references.
333      * The classifier owns one reference.
334      * Any thread trying to keep a rule from being freed should hold its own
335      * reference. */
336     struct ovs_refcount ref_count;
337
338     /* A "flow cookie" is the OpenFlow name for a 64-bit value associated with
339      * a flow.. */
340     ovs_be64 flow_cookie OVS_GUARDED;
341     struct hindex_node cookie_node OVS_GUARDED_BY(ofproto_mutex);
342
343     enum ofputil_flow_mod_flags flags OVS_GUARDED;
344
345     /* Timeouts. */
346     uint16_t hard_timeout OVS_GUARDED; /* In seconds from ->modified. */
347     uint16_t idle_timeout OVS_GUARDED; /* In seconds from ->used. */
348
349     /* Eviction groups (see comment on struct eviction_group for explanation) .
350      *
351      * 'eviction_group' is this rule's eviction group, or NULL if it is not in
352      * any eviction group.  When 'eviction_group' is nonnull, 'evg_node' is in
353      * the ->eviction_group->rules hmap. */
354     struct eviction_group *eviction_group OVS_GUARDED_BY(ofproto_mutex);
355     struct heap_node evg_node OVS_GUARDED_BY(ofproto_mutex);
356
357     /* OpenFlow actions.  See struct rule_actions for more thread-safety
358      * notes. */
359     OVSRCU_TYPE(const struct rule_actions *) actions;
360
361     /* In owning meter's 'rules' list.  An empty list if there is no meter. */
362     struct list meter_list_node OVS_GUARDED_BY(ofproto_mutex);
363
364     /* Flow monitors (e.g. for NXST_FLOW_MONITOR, related to struct ofmonitor).
365      *
366      * 'add_seqno' is the sequence number when this rule was created.
367      * 'modify_seqno' is the sequence number when this rule was last modified.
368      * See 'monitor_seqno' in connmgr.c for more information. */
369     enum nx_flow_monitor_flags monitor_flags OVS_GUARDED_BY(ofproto_mutex);
370     uint64_t add_seqno OVS_GUARDED_BY(ofproto_mutex);
371     uint64_t modify_seqno OVS_GUARDED_BY(ofproto_mutex);
372
373     /* Optimisation for flow expiry.  In ofproto's 'expirable' list if this
374      * rule is expirable, otherwise empty. */
375     struct list expirable OVS_GUARDED_BY(ofproto_mutex);
376
377     /* Times.  Last so that they are more likely close to the stats managed
378      * by the provider. */
379     long long int created OVS_GUARDED; /* Creation time. */
380
381     /* Must hold 'mutex' for both read/write, 'ofproto_mutex' not needed. */
382     long long int modified OVS_GUARDED; /* Time of last modification. */
383 };
384
385 void ofproto_rule_ref(struct rule *);
386 bool ofproto_rule_try_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 freed by
400  * code that holds 'rule->mutex' (where 'rule' is the rule for which
401  * 'rule->actions == actions') or during the RCU active period.
402  *
403  * All members are immutable: they do not change during the struct's
404  * lifetime. */
405 struct rule_actions {
406     /* Flags.
407      *
408      * 'has_meter' is true if 'ofpacts' contains an OFPACT_METER action.
409      *
410      * 'has_learn_with_delete' is true if 'ofpacts' contains an OFPACT_LEARN
411      * action whose flags include NX_LEARN_F_DELETE_LEARNED. */
412     bool has_meter;
413     bool has_learn_with_delete;
414
415     /* Actions. */
416     uint32_t ofpacts_len;         /* Size of 'ofpacts', in bytes. */
417     struct ofpact ofpacts[];      /* Sequence of "struct ofpacts". */
418 };
419 BUILD_ASSERT_DECL(offsetof(struct rule_actions, ofpacts) % OFPACT_ALIGNTO == 0);
420
421 const struct rule_actions *rule_actions_create(const struct ofpact *, size_t);
422 void rule_actions_destroy(const struct rule_actions *);
423 bool ofproto_rule_has_out_port(const struct rule *, ofp_port_t port)
424     OVS_REQUIRES(ofproto_mutex);
425
426 /* A set of rules to which an OpenFlow operation applies. */
427 struct rule_collection {
428     struct rule **rules;        /* The rules. */
429     size_t n;                   /* Number of rules collected. */
430
431     size_t capacity;            /* Number of rules that will fit in 'rules'. */
432     struct rule *stub[64];      /* Preallocated rules to avoid malloc(). */
433 };
434
435 void rule_collection_init(struct rule_collection *);
436 void rule_collection_add(struct rule_collection *, struct rule *);
437 void rule_collection_ref(struct rule_collection *) OVS_REQUIRES(ofproto_mutex);
438 void rule_collection_unref(struct rule_collection *);
439 void rule_collection_destroy(struct rule_collection *);
440
441 /* Limits the number of flows allowed in the datapath. Only affects the
442  * ofproto-dpif implementation. */
443 extern unsigned ofproto_flow_limit;
444
445 /* Maximum idle time (in ms) for flows to be cached in the datapath.
446  * Revalidators may expire flows more quickly than the configured value based
447  * on system load and other factors. This variable is subject to change. */
448 extern unsigned ofproto_max_idle;
449
450 /* Number of upcall handler and revalidator threads. Only affects the
451  * ofproto-dpif implementation. */
452 extern size_t n_handlers, n_revalidators;
453
454 static inline struct rule *rule_from_cls_rule(const struct cls_rule *);
455
456 void ofproto_rule_expire(struct rule *rule, uint8_t reason)
457     OVS_REQUIRES(ofproto_mutex);
458 void ofproto_rule_delete(struct ofproto *, struct rule *)
459     OVS_EXCLUDED(ofproto_mutex);
460 void ofproto_rule_reduce_timeouts(struct rule *rule, uint16_t idle_timeout,
461                                   uint16_t hard_timeout)
462     OVS_EXCLUDED(ofproto_mutex);
463
464 /* A group within a "struct ofproto".
465  *
466  * With few exceptions, ofproto implementations may look at these fields but
467  * should not modify them. */
468 struct ofgroup {
469     struct hmap_node hmap_node OVS_GUARDED; /* In ofproto's "groups" hmap. */
470
471     /* Number of references.
472      *
473      * This is needed to keep track of references to the group in the xlate
474      * module.
475      *
476      * If the main thread removes the group from an ofproto, we need to
477      * guarantee that the group remains accessible to users of
478      * xlate_group_actions and the xlate_cache, as the xlate_cache will not be
479      * cleaned up until the corresponding datapath flows are revalidated. */
480     struct ovs_refcount ref_count;
481
482     /* No lock is needed to protect the fields below since they are not
483      * modified after construction. */
484     const struct ofproto *ofproto;  /* The ofproto that contains this group. */
485     const uint32_t group_id;
486     const enum ofp11_group_type type; /* One of OFPGT_*. */
487
488     const long long int created;      /* Creation time. */
489     const long long int modified;     /* Time of last modification. */
490
491     struct list buckets;        /* Contains "struct ofputil_bucket"s. */
492     const uint32_t n_buckets;
493 };
494
495 bool ofproto_group_lookup(const struct ofproto *ofproto, uint32_t group_id,
496                           struct ofgroup **group);
497
498 void ofproto_group_ref(struct ofgroup *);
499 void ofproto_group_unref(struct ofgroup *);
500
501 /* ofproto class structure, to be defined by each ofproto implementation.
502  *
503  *
504  * Data Structures
505  * ===============
506  *
507  * These functions work primarily with four different kinds of data
508  * structures:
509  *
510  *   - "struct ofproto", which represents an OpenFlow switch.
511  *
512  *   - "struct ofport", which represents a port within an ofproto.
513  *
514  *   - "struct rule", which represents an OpenFlow flow within an ofproto.
515  *
516  *   - "struct ofgroup", which represents an OpenFlow 1.1+ group within an
517  *     ofproto.
518  *
519  * Each of these data structures contains all of the implementation-independent
520  * generic state for the respective concept, called the "base" state.  None of
521  * them contains any extra space for ofproto implementations to use.  Instead,
522  * each implementation is expected to declare its own data structure that
523  * contains an instance of the generic data structure plus additional
524  * implementation-specific members, called the "derived" state.  The
525  * implementation can use casts or (preferably) the CONTAINER_OF macro to
526  * obtain access to derived state given only a pointer to the embedded generic
527  * data structure.
528  *
529  *
530  * Life Cycle
531  * ==========
532  *
533  * Four stylized functions accompany each of these data structures:
534  *
535  *            "alloc"       "construct"       "destruct"       "dealloc"
536  *            ------------  ----------------  ---------------  --------------
537  *   ofproto  ->alloc       ->construct       ->destruct       ->dealloc
538  *   ofport   ->port_alloc  ->port_construct  ->port_destruct  ->port_dealloc
539  *   rule     ->rule_alloc  ->rule_construct  ->rule_destruct  ->rule_dealloc
540  *   group    ->group_alloc ->group_construct ->group_destruct ->group_dealloc
541  *
542  * "ofproto", "ofport", and "group" have this exact life cycle.  The "rule"
543  * data structure also follow this life cycle with some additional elaborations
544  * described under "Rule Life Cycle" below.
545  *
546  * Any instance of a given data structure goes through the following life
547  * cycle:
548  *
549  *   1. The client calls the "alloc" function to obtain raw memory.  If "alloc"
550  *      fails, skip all the other steps.
551  *
552  *   2. The client initializes all of the data structure's base state.  If this
553  *      fails, skip to step 7.
554  *
555  *   3. The client calls the "construct" function.  The implementation
556  *      initializes derived state.  It may refer to the already-initialized
557  *      base state.  If "construct" fails, skip to step 6.
558  *
559  *   4. The data structure is now initialized and in use.
560  *
561  *   5. When the data structure is no longer needed, the client calls the
562  *      "destruct" function.  The implementation uninitializes derived state.
563  *      The base state has not been uninitialized yet, so the implementation
564  *      may still refer to it.
565  *
566  *   6. The client uninitializes all of the data structure's base state.
567  *
568  *   7. The client calls the "dealloc" to free the raw memory.  The
569  *      implementation must not refer to base or derived state in the data
570  *      structure, because it has already been uninitialized.
571  *
572  * Each "alloc" function allocates and returns a new instance of the respective
573  * data structure.  The "alloc" function is not given any information about the
574  * use of the new data structure, so it cannot perform much initialization.
575  * Its purpose is just to ensure that the new data structure has enough room
576  * for base and derived state.  It may return a null pointer if memory is not
577  * available, in which case none of the other functions is called.
578  *
579  * Each "construct" function initializes derived state in its respective data
580  * structure.  When "construct" is called, all of the base state has already
581  * been initialized, so the "construct" function may refer to it.  The
582  * "construct" function is allowed to fail, in which case the client calls the
583  * "dealloc" function (but not the "destruct" function).
584  *
585  * Each "destruct" function uninitializes and frees derived state in its
586  * respective data structure.  When "destruct" is called, the base state has
587  * not yet been uninitialized, so the "destruct" function may refer to it.  The
588  * "destruct" function is not allowed to fail.
589  *
590  * Each "dealloc" function frees raw memory that was allocated by the the
591  * "alloc" function.  The memory's base and derived members might not have ever
592  * been initialized (but if "construct" returned successfully, then it has been
593  * "destruct"ed already).  The "dealloc" function is not allowed to fail.
594  *
595  *
596  * Conventions
597  * ===========
598  *
599  * Most of these functions return 0 if they are successful or a positive error
600  * code on failure.  Depending on the function, valid error codes are either
601  * errno values or OFPERR_* OpenFlow error codes.
602  *
603  * Most of these functions are expected to execute synchronously, that is, to
604  * block as necessary to obtain a result.  Thus, these functions may return
605  * EAGAIN (or EWOULDBLOCK or EINPROGRESS) only where the function descriptions
606  * explicitly say those errors are a possibility.  We may relax this
607  * requirement in the future if and when we encounter performance problems. */
608 struct ofproto_class {
609 /* ## ----------------- ## */
610 /* ## Factory Functions ## */
611 /* ## ----------------- ## */
612
613     /* Initializes provider.  The caller may pass in 'iface_hints',
614      * which contains an shash of "struct iface_hint" elements indexed
615      * by the interface's name.  The provider may use these hints to
616      * describe the startup configuration in order to reinitialize its
617      * state.  The caller owns the provided data, so a provider must
618      * make copies of anything required.  An ofproto provider must
619      * remove any existing state that is not described by the hint, and
620      * may choose to remove it all. */
621     void (*init)(const struct shash *iface_hints);
622
623     /* Enumerates the types of all support ofproto types into 'types'.  The
624      * caller has already initialized 'types' and other ofproto classes might
625      * already have added names to it. */
626     void (*enumerate_types)(struct sset *types);
627
628     /* Enumerates the names of all existing datapath of the specified 'type'
629      * into 'names' 'all_dps'.  The caller has already initialized 'names' as
630      * an empty sset.
631      *
632      * 'type' is one of the types enumerated by ->enumerate_types().
633      *
634      * Returns 0 if successful, otherwise a positive errno value.
635      */
636     int (*enumerate_names)(const char *type, struct sset *names);
637
638     /* Deletes the datapath with the specified 'type' and 'name'.  The caller
639      * should have closed any open ofproto with this 'type' and 'name'; this
640      * function is allowed to fail if that is not the case.
641      *
642      * 'type' is one of the types enumerated by ->enumerate_types().
643      * 'name' is one of the names enumerated by ->enumerate_names() for 'type'.
644      *
645      * Returns 0 if successful, otherwise a positive errno value.
646      */
647     int (*del)(const char *type, const char *name);
648
649     /* Returns the type to pass to netdev_open() when a datapath of type
650      * 'datapath_type' has a port of type 'port_type', for a few special
651      * cases when a netdev type differs from a port type.  For example,
652      * when using the userspace datapath, a port of type "internal"
653      * needs to be opened as "tap".
654      *
655      * Returns either 'type' itself or a string literal, which must not
656      * be freed. */
657     const char *(*port_open_type)(const char *datapath_type,
658                                   const char *port_type);
659
660 /* ## ------------------------ ## */
661 /* ## Top-Level type Functions ## */
662 /* ## ------------------------ ## */
663
664     /* Performs any periodic activity required on ofprotos of type
665      * 'type'.
666      *
667      * An ofproto provider may implement it or not, depending on whether
668      * it needs type-level maintenance.
669      *
670      * Returns 0 if successful, otherwise a positive errno value. */
671     int (*type_run)(const char *type);
672
673     /* Causes the poll loop to wake up when a type 'type''s 'run'
674      * function needs to be called, e.g. by calling the timer or fd
675      * waiting functions in poll-loop.h.
676      *
677      * An ofproto provider may implement it or not, depending on whether
678      * it needs type-level maintenance. */
679     void (*type_wait)(const char *type);
680
681 /* ## --------------------------- ## */
682 /* ## Top-Level ofproto Functions ## */
683 /* ## --------------------------- ## */
684
685     /* Life-cycle functions for an "ofproto" (see "Life Cycle" above).
686      *
687      *
688      * Construction
689      * ============
690      *
691      * ->construct() should not modify any base members of the ofproto.  The
692      * client will initialize the ofproto's 'ports' and 'tables' members after
693      * construction is complete.
694      *
695      * When ->construct() is called, the client does not yet know how many flow
696      * tables the datapath supports, so ofproto->n_tables will be 0 and
697      * ofproto->tables will be NULL.  ->construct() should call
698      * ofproto_init_tables() to allocate and initialize ofproto->n_tables and
699      * ofproto->tables.  Each flow table will be initially empty, so
700      * ->construct() should delete flows from the underlying datapath, if
701      * necessary, rather than populating the tables.
702      *
703      * If the ofproto knows the maximum port number that the datapath can have,
704      * then it can call ofproto_init_max_ports().  If it does so, then the
705      * client will ensure that the actions it allows to be used through
706      * OpenFlow do not refer to ports above that maximum number.
707      *
708      * Only one ofproto instance needs to be supported for any given datapath.
709      * If a datapath is already open as part of one "ofproto", then another
710      * attempt to "construct" the same datapath as part of another ofproto is
711      * allowed to fail with an error.
712      *
713      * ->construct() returns 0 if successful, otherwise a positive errno
714      * value.
715      *
716      *
717      * Destruction
718      * ===========
719      *
720      * ->destruct() must also destroy all remaining rules in the ofproto's
721      * tables, by passing each remaining rule to ofproto_rule_delete().
722      *
723      * The client will destroy the flow tables themselves after ->destruct()
724      * returns.
725      */
726     struct ofproto *(*alloc)(void);
727     int (*construct)(struct ofproto *ofproto);
728     void (*destruct)(struct ofproto *ofproto);
729     void (*dealloc)(struct ofproto *ofproto);
730
731     /* Performs any periodic activity required by 'ofproto'.  It should:
732      *
733      *   - Call connmgr_send_packet_in() for each received packet that missed
734      *     in the OpenFlow flow table or that had a OFPP_CONTROLLER output
735      *     action.
736      *
737      *   - Call ofproto_rule_expire() for each OpenFlow flow that has reached
738      *     its hard_timeout or idle_timeout, to expire the flow.
739      *
740      * Returns 0 if successful, otherwise a positive errno value. */
741     int (*run)(struct ofproto *ofproto);
742
743     /* Causes the poll loop to wake up when 'ofproto''s 'run' function needs to
744      * be called, e.g. by calling the timer or fd waiting functions in
745      * poll-loop.h.  */
746     void (*wait)(struct ofproto *ofproto);
747
748     /* Adds some memory usage statistics for the implementation of 'ofproto'
749      * into 'usage', for use with memory_report().
750      *
751      * This function is optional. */
752     void (*get_memory_usage)(const struct ofproto *ofproto,
753                              struct simap *usage);
754
755     /* Adds some memory usage statistics for the implementation of 'type'
756      * into 'usage', for use with memory_report().
757      *
758      * This function is optional. */
759     void (*type_get_memory_usage)(const char *type, struct simap *usage);
760
761     /* Every "struct rule" in 'ofproto' is about to be deleted, one by one.
762      * This function may prepare for that, for example by clearing state in
763      * advance.  It should *not* actually delete any "struct rule"s from
764      * 'ofproto', only prepare for it.
765      *
766      * This function is optional; it's really just for optimization in case
767      * it's cheaper to delete all the flows from your hardware in a single pass
768      * than to do it one by one. */
769     void (*flush)(struct ofproto *ofproto);
770
771     /* Helper for the OpenFlow OFPT_TABLE_FEATURES request.
772      *
773      * The 'features' array contains 'ofproto->n_tables' elements.  Each
774      * element is initialized as:
775      *
776      *   - 'table_id' to the array index.
777      *
778      *   - 'name' to "table#" where # is the table ID.
779      *
780      *   - 'metadata_match' and 'metadata_write' to OVS_BE64_MAX.
781      *
782      *   - 'config' to the table miss configuration.
783      *
784      *   - 'max_entries' to 1,000,000.
785      *
786      *   - Both 'nonmiss' and 'miss' to:
787      *
788      *     * 'next' to all 1-bits for all later tables.
789      *
790      *     * 'instructions' to all instructions.
791      *
792      *     * 'write' and 'apply' both to:
793      *
794      *       - 'ofpacts': All actions.
795      *
796      *       - 'set_fields': All fields.
797      *
798      *   - 'match', 'mask', and 'wildcard' to all fields.
799      *
800      * If 'stats' is nonnull, it also contains 'ofproto->n_tables' elements.
801      * Each element is initialized as:
802      *
803      *   - 'table_id' to the array index.
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      *   - Any member of 'features' to better describe the implementation's
813      *     capabilities.
814      *
815      *   - 'lookup_count' to the number of packets looked up in this flow table
816      *     so far.
817      *
818      *   - 'matched_count' to the number of packets looked up in this flow
819      *     table so far that matched one of the flow entries.
820      */
821     void (*query_tables)(struct ofproto *ofproto,
822                          struct ofputil_table_features *features,
823                          struct ofputil_table_stats *stats);
824
825 /* ## ---------------- ## */
826 /* ## ofport Functions ## */
827 /* ## ---------------- ## */
828
829     /* Life-cycle functions for a "struct ofport" (see "Life Cycle" above).
830      *
831      * ->port_construct() should not modify any base members of the ofport.
832      * An ofproto implementation should use the 'ofp_port' member of
833      * "struct ofport" as the OpenFlow port number.
834      *
835      * ofports are managed by the base ofproto code.  The ofproto
836      * implementation should only create and destroy them in response to calls
837      * to these functions.  The base ofproto code will create and destroy
838      * ofports in the following situations:
839      *
840      *   - Just after the ->construct() function is called, the base ofproto
841      *     iterates over all of the implementation's ports, using
842      *     ->port_dump_start() and related functions, and constructs an ofport
843      *     for each dumped port.
844      *
845      *   - If ->port_poll() reports that a specific port has changed, then the
846      *     base ofproto will query that port with ->port_query_by_name() and
847      *     construct or destruct ofports as necessary to reflect the updated
848      *     set of ports.
849      *
850      *   - If ->port_poll() returns ENOBUFS to report an unspecified port set
851      *     change, then the base ofproto will iterate over all of the
852      *     implementation's ports, in the same way as at ofproto
853      *     initialization, and construct and destruct ofports to reflect all of
854      *     the changes.
855      *
856      * ->port_construct() returns 0 if successful, otherwise a positive errno
857      * value.
858      */
859     struct ofport *(*port_alloc)(void);
860     int (*port_construct)(struct ofport *ofport);
861     void (*port_destruct)(struct ofport *ofport);
862     void (*port_dealloc)(struct ofport *ofport);
863
864     /* Called after 'ofport->netdev' is replaced by a new netdev object.  If
865      * the ofproto implementation uses the ofport's netdev internally, then it
866      * should switch to using the new one.  The old one has been closed.
867      *
868      * An ofproto implementation that doesn't need to do anything in this
869      * function may use a null pointer. */
870     void (*port_modified)(struct ofport *ofport);
871
872     /* Called after an OpenFlow request changes a port's configuration.
873      * 'ofport->pp.config' contains the new configuration.  'old_config'
874      * contains the previous configuration.
875      *
876      * The caller implements OFPUTIL_PC_PORT_DOWN using netdev functions to
877      * turn NETDEV_UP on and off, so this function doesn't have to do anything
878      * for that bit (and it won't be called if that is the only bit that
879      * changes). */
880     void (*port_reconfigured)(struct ofport *ofport,
881                               enum ofputil_port_config old_config);
882
883     /* Looks up a port named 'devname' in 'ofproto'.  On success, returns 0 and
884      * initializes '*port' appropriately. Otherwise, returns a positive errno
885      * value.
886      *
887      * The caller owns the data in 'port' and must free it with
888      * ofproto_port_destroy() when it is no longer needed. */
889     int (*port_query_by_name)(const struct ofproto *ofproto,
890                               const char *devname, struct ofproto_port *port);
891
892     /* Attempts to add 'netdev' as a port on 'ofproto'.  Returns 0 if
893      * successful, otherwise a positive errno value.  The caller should
894      * inform the implementation of the OpenFlow port through the
895      * ->port_construct() method.
896      *
897      * It doesn't matter whether the new port will be returned by a later call
898      * to ->port_poll(); the implementation may do whatever is more
899      * convenient. */
900     int (*port_add)(struct ofproto *ofproto, struct netdev *netdev);
901
902     /* Deletes port number 'ofp_port' from the datapath for 'ofproto'.  Returns
903      * 0 if successful, otherwise a positive errno value.
904      *
905      * It doesn't matter whether the new port will be returned by a later call
906      * to ->port_poll(); the implementation may do whatever is more
907      * convenient. */
908     int (*port_del)(struct ofproto *ofproto, ofp_port_t ofp_port);
909
910     /* Get port stats */
911     int (*port_get_stats)(const struct ofport *port,
912                           struct netdev_stats *stats);
913
914     /* Port iteration functions.
915      *
916      * The client might not be entirely in control of the ports within an
917      * ofproto.  Some hardware implementations, for example, might have a fixed
918      * set of ports in a datapath.  For this reason, the client needs a way to
919      * iterate through all the ports that are actually in a datapath.  These
920      * functions provide that functionality.
921      *
922      * The 'state' pointer provides the implementation a place to
923      * keep track of its position.  Its format is opaque to the caller.
924      *
925      * The ofproto provider retains ownership of the data that it stores into
926      * ->port_dump_next()'s 'port' argument.  The data must remain valid until
927      * at least the next call to ->port_dump_next() or ->port_dump_done() for
928      * 'state'.  The caller will not modify or free it.
929      *
930      * Details
931      * =======
932      *
933      * ->port_dump_start() attempts to begin dumping the ports in 'ofproto'.
934      * On success, it should return 0 and initialize '*statep' with any data
935      * needed for iteration.  On failure, returns a positive errno value, and
936      * the client will not call ->port_dump_next() or ->port_dump_done().
937      *
938      * ->port_dump_next() attempts to retrieve another port from 'ofproto' for
939      * 'state'.  If there is another port, it should store the port's
940      * information into 'port' and return 0.  It should return EOF if all ports
941      * have already been iterated.  Otherwise, on error, it should return a
942      * positive errno value.  This function will not be called again once it
943      * returns nonzero once for a given iteration (but the 'port_dump_done'
944      * function will be called afterward).
945      *
946      * ->port_dump_done() allows the implementation to release resources used
947      * for iteration.  The caller might decide to stop iteration in the middle
948      * by calling this function before ->port_dump_next() returns nonzero.
949      *
950      * Usage Example
951      * =============
952      *
953      * int error;
954      * void *state;
955      *
956      * error = ofproto->ofproto_class->port_dump_start(ofproto, &state);
957      * if (!error) {
958      *     for (;;) {
959      *         struct ofproto_port port;
960      *
961      *         error = ofproto->ofproto_class->port_dump_next(
962      *                     ofproto, state, &port);
963      *         if (error) {
964      *             break;
965      *         }
966      *         // Do something with 'port' here (without modifying or freeing
967      *         // any of its data).
968      *     }
969      *     ofproto->ofproto_class->port_dump_done(ofproto, state);
970      * }
971      * // 'error' is now EOF (success) or a positive errno value (failure).
972      */
973     int (*port_dump_start)(const struct ofproto *ofproto, void **statep);
974     int (*port_dump_next)(const struct ofproto *ofproto, void *state,
975                           struct ofproto_port *port);
976     int (*port_dump_done)(const struct ofproto *ofproto, void *state);
977
978     /* Polls for changes in the set of ports in 'ofproto'.  If the set of ports
979      * in 'ofproto' has changed, then this function should do one of the
980      * following:
981      *
982      * - Preferably: store the name of the device that was added to or deleted
983      *   from 'ofproto' in '*devnamep' and return 0.  The caller is responsible
984      *   for freeing '*devnamep' (with free()) when it no longer needs it.
985      *
986      * - Alternatively: return ENOBUFS, without indicating the device that was
987      *   added or deleted.
988      *
989      * Occasional 'false positives', in which the function returns 0 while
990      * indicating a device that was not actually added or deleted or returns
991      * ENOBUFS without any change, are acceptable.
992      *
993      * The purpose of 'port_poll' is to let 'ofproto' know about changes made
994      * externally to the 'ofproto' object, e.g. by a system administrator via
995      * ovs-dpctl.  Therefore, it's OK, and even preferable, for port_poll() to
996      * not report changes made through calls to 'port_add' or 'port_del' on the
997      * same 'ofproto' object.  (But it's OK for it to report them too, just
998      * slightly less efficient.)
999      *
1000      * If the set of ports in 'ofproto' has not changed, returns EAGAIN.  May
1001      * also return other positive errno values to indicate that something has
1002      * gone wrong.
1003      *
1004      * If the set of ports in a datapath is fixed, or if the only way that the
1005      * set of ports in a datapath can change is through ->port_add() and
1006      * ->port_del(), then this function may be a null pointer.
1007      */
1008     int (*port_poll)(const struct ofproto *ofproto, char **devnamep);
1009
1010     /* Arranges for the poll loop to wake up when ->port_poll() will return a
1011      * value other than EAGAIN.
1012      *
1013      * If the set of ports in a datapath is fixed, or if the only way that the
1014      * set of ports in a datapath can change is through ->port_add() and
1015      * ->port_del(), or if the poll loop will always wake up anyway when
1016      * ->port_poll() will return a value other than EAGAIN, then this function
1017      * may be a null pointer.
1018      */
1019     void (*port_poll_wait)(const struct ofproto *ofproto);
1020
1021     /* Checks the status of LACP negotiation for 'port'.  Returns 1 if LACP
1022      * partner information for 'port' is up-to-date, 0 if LACP partner
1023      * information is not current (generally indicating a connectivity
1024      * problem), or -1 if LACP is not enabled on 'port'.
1025      *
1026      * This function may be a null pointer if the ofproto implementation does
1027      * not support LACP. */
1028     int (*port_is_lacp_current)(const struct ofport *port);
1029
1030 /* ## ----------------------- ## */
1031 /* ## OpenFlow Rule Functions ## */
1032 /* ## ----------------------- ## */
1033
1034     /* Chooses an appropriate table for 'match' within 'ofproto'.  On
1035      * success, stores the table ID into '*table_idp' and returns 0.  On
1036      * failure, returns an OpenFlow error code.
1037      *
1038      * The choice of table should be a function of 'match' and 'ofproto''s
1039      * datapath capabilities.  It should not depend on the flows already in
1040      * 'ofproto''s flow tables.  Failure implies that an OpenFlow rule with
1041      * 'match' as its matching condition can never be inserted into 'ofproto',
1042      * even starting from an empty flow table.
1043      *
1044      * If multiple tables are candidates for inserting the flow, the function
1045      * should choose one arbitrarily (but deterministically).
1046      *
1047      * If this function is NULL then table 0 is always chosen. */
1048     enum ofperr (*rule_choose_table)(const struct ofproto *ofproto,
1049                                      const struct match *match,
1050                                      uint8_t *table_idp);
1051
1052     /* Life-cycle functions for a "struct rule".
1053      *
1054      *
1055      * Rule Life Cycle
1056      * ===============
1057      *
1058      * The life cycle of a struct rule is an elaboration of the basic life
1059      * cycle described above under "Life Cycle".
1060      *
1061      * After a rule is successfully constructed, it is then inserted.  If
1062      * insertion is successful, then before it is later destructed, it is
1063      * deleted.
1064      *
1065      * You can think of a rule as having the following extra steps inserted
1066      * between "Life Cycle" steps 4 and 5:
1067      *
1068      *   4.1. The client inserts the rule into the flow table, making it
1069      *        visible in flow table lookups.
1070      *
1071      *   4.2. The client calls "rule_insert" to insert the flow.  The
1072      *        implementation attempts to install the flow in the underlying
1073      *        hardware and returns an error code indicate success or failure.
1074      *        On failure, go to step 5.
1075      *
1076      *   4.3. The rule is now installed in the flow table.  Eventually it will
1077      *        be deleted.
1078      *
1079      *   4.4. The client removes the rule from the flow table.  It is no longer
1080      *        visible in flow table lookups.
1081      *
1082      *   4.5. The client calls "rule_delete".  The implementation uninstalls
1083      *        the flow from the underlying hardware.  Deletion is not allowed
1084      *        to fail.
1085      *
1086      *
1087      * Construction
1088      * ============
1089      *
1090      * When ->rule_construct() is called, 'rule' is a new rule that is not yet
1091      * inserted into a flow table.  ->rule_construct() should initialize enough
1092      * of the rule's derived state for 'rule' to be suitable for inserting into
1093      * a flow table.  ->rule_construct() should not modify any base members of
1094      * struct rule.
1095      *
1096      * If ->rule_construct() fails (as indicated by returning a nonzero
1097      * OpenFlow error code), the ofproto base code will uninitialize and
1098      * deallocate 'rule'.  See "Rule Life Cycle" above for more details.
1099      *
1100      * ->rule_construct() may also:
1101      *
1102      *   - Validate that the datapath supports the matching rule in 'rule->cr'
1103      *     datapath.  For example, if the rule's table does not support
1104      *     registers, then it is an error if 'rule->cr' does not wildcard all
1105      *     registers.
1106      *
1107      *   - Validate that the datapath can correctly implement 'rule->ofpacts'.
1108      *
1109      * Some implementations might need to defer these tasks to ->rule_insert(),
1110      * which is also acceptable.
1111      *
1112      *
1113      * Insertion
1114      * =========
1115      *
1116      * Following successful construction, the ofproto base case inserts 'rule'
1117      * into its flow table, then it calls ->rule_insert().  ->rule_insert()
1118      * must add the new rule to the datapath flow table and return only after
1119      * this is complete (whether it succeeds or fails).
1120      *
1121      * If ->rule_insert() fails, the ofproto base code will remove 'rule' from
1122      * the flow table, destruct, uninitialize, and deallocate 'rule'.  See
1123      * "Rule Life Cycle" above for more details.
1124      *
1125      *
1126      * Deletion
1127      * ========
1128      *
1129      * The ofproto base code removes 'rule' from its flow table before it calls
1130      * ->rule_delete().  ->rule_delete() must remove 'rule' from the datapath
1131      * flow table and return only after this has completed successfully.
1132      *
1133      * Rule deletion must not fail.
1134      *
1135      *
1136      * Destruction
1137      * ===========
1138      *
1139      * ->rule_destruct() must uninitialize derived state.
1140      *
1141      * Rule destruction must not fail. */
1142     struct rule *(*rule_alloc)(void);
1143     enum ofperr (*rule_construct)(struct rule *rule)
1144         /* OVS_REQUIRES(ofproto_mutex) */;
1145     enum ofperr (*rule_insert)(struct rule *rule)
1146         /* OVS_REQUIRES(ofproto_mutex) */;
1147     void (*rule_delete)(struct rule *rule) /* OVS_REQUIRES(ofproto_mutex) */;
1148     void (*rule_destruct)(struct rule *rule);
1149     void (*rule_dealloc)(struct rule *rule);
1150
1151     /* Obtains statistics for 'rule', storing the number of packets that have
1152      * matched it in '*packet_count' and the number of bytes in those packets
1153      * in '*byte_count'.  UINT64_MAX indicates that the packet count or byte
1154      * count is unknown. */
1155     void (*rule_get_stats)(struct rule *rule, uint64_t *packet_count,
1156                            uint64_t *byte_count, long long int *used)
1157         /* OVS_EXCLUDED(ofproto_mutex) */;
1158
1159     /* Applies the actions in 'rule' to 'packet'.  (This implements sending
1160      * buffered packets for OpenFlow OFPT_FLOW_MOD commands.)
1161      *
1162      * Takes ownership of 'packet' (so it should eventually free it, with
1163      * ofpbuf_delete()).
1164      *
1165      * 'flow' reflects the flow information for 'packet'.  All of the
1166      * information in 'flow' is extracted from 'packet', except for
1167      * flow->tunnel and flow->in_port, which are assigned the correct values
1168      * for the incoming packet.  The register values are zeroed.  'packet''s
1169      * header pointers and offsets (e.g. packet->l3) are appropriately
1170      * initialized.  packet->l3 is aligned on a 32-bit boundary.
1171      *
1172      * The implementation should add the statistics for 'packet' into 'rule'.
1173      *
1174      * Returns 0 if successful, otherwise an OpenFlow error code. */
1175     enum ofperr (*rule_execute)(struct rule *rule, const struct flow *flow,
1176                                 struct ofpbuf *packet);
1177
1178     /* If the datapath can properly implement changing 'rule''s actions to the
1179      * 'ofpacts_len' bytes in 'ofpacts', returns 0.  Otherwise, returns an enum
1180      * ofperr indicating why the new actions wouldn't work.
1181      *
1182      * May be a null pointer if any set of actions is acceptable. */
1183     enum ofperr (*rule_premodify_actions)(const struct rule *rule,
1184                                           const struct ofpact *ofpacts,
1185                                           size_t ofpacts_len)
1186         /* OVS_REQUIRES(ofproto_mutex) */;
1187
1188     /* When ->rule_modify_actions() is called, the caller has already replaced
1189      * the OpenFlow actions in 'rule' by a new set.  (If
1190      * ->rule_premodify_actions is nonnull, then it was previously called to
1191      * verify that the new set of actions is acceptable.)
1192      *
1193      * ->rule_modify_actions() must:
1194      *
1195      *   - Update the datapath flow table with the new actions.
1196      *
1197      *   - Only if 'reset_counters' is true, reset any packet or byte counters
1198      *     associated with the rule to zero, so that rule_get_stats() will not
1199      *     longer count those packets or bytes.
1200      *
1201      * Rule modification must not fail.
1202      *
1203      * ->rule_modify_actions() should not modify any base members of struct
1204      * rule. */
1205     void (*rule_modify_actions)(struct rule *rule, bool reset_counters)
1206         /* OVS_REQUIRES(ofproto_mutex) */;
1207
1208     /* Changes the OpenFlow IP fragment handling policy to 'frag_handling',
1209      * which takes one of the following values, with the corresponding
1210      * meanings:
1211      *
1212      *  - OFPC_FRAG_NORMAL: The switch should treat IP fragments the same way
1213      *    as other packets, omitting TCP and UDP port numbers (always setting
1214      *    them to 0).
1215      *
1216      *  - OFPC_FRAG_DROP: The switch should drop all IP fragments without
1217      *    passing them through the flow table.
1218      *
1219      *  - OFPC_FRAG_REASM: The switch should reassemble IP fragments before
1220      *    passing packets through the flow table.
1221      *
1222      *  - OFPC_FRAG_NX_MATCH (a Nicira extension): Similar to OFPC_FRAG_NORMAL,
1223      *    except that TCP and UDP port numbers should be included in fragments
1224      *    with offset 0.
1225      *
1226      * Implementations are not required to support every mode.
1227      * OFPC_FRAG_NORMAL is the default mode when an ofproto is created.
1228      *
1229      * At the time of the call to ->set_frag_handling(), the current mode is
1230      * available in 'ofproto->frag_handling'.  ->set_frag_handling() returns
1231      * true if the requested mode was set, false if it is not supported.
1232      *
1233      * Upon successful return, the caller changes 'ofproto->frag_handling' to
1234      * reflect the new mode.
1235      */
1236     bool (*set_frag_handling)(struct ofproto *ofproto,
1237                               enum ofp_config_flags frag_handling);
1238
1239     /* Implements the OpenFlow OFPT_PACKET_OUT command.  The datapath should
1240      * execute the 'ofpacts_len' bytes of "struct ofpacts" in 'ofpacts'.
1241      *
1242      * The caller retains ownership of 'packet' and of 'ofpacts', so
1243      * ->packet_out() should not modify or free them.
1244      *
1245      * This function must validate that it can correctly implement 'ofpacts'.
1246      * If not, then it should return an OpenFlow error code.
1247      *
1248      * 'flow' reflects the flow information for 'packet'.  All of the
1249      * information in 'flow' is extracted from 'packet', except for
1250      * flow->in_port (see below).  flow->tunnel and its register values are
1251      * zeroed.
1252      *
1253      * flow->in_port comes from the OpenFlow OFPT_PACKET_OUT message.  The
1254      * implementation should reject invalid flow->in_port values by returning
1255      * OFPERR_OFPBRC_BAD_PORT.  (If the implementation called
1256      * ofproto_init_max_ports(), then the client will reject these ports
1257      * itself.)  For consistency, the implementation should consider valid for
1258      * flow->in_port any value that could possibly be seen in a packet that it
1259      * passes to connmgr_send_packet_in().  Ideally, even an implementation
1260      * that never generates packet-ins (e.g. due to hardware limitations)
1261      * should still allow flow->in_port values for every possible physical port
1262      * and OFPP_LOCAL.  The only virtual ports (those above OFPP_MAX) that the
1263      * caller will ever pass in as flow->in_port, other than OFPP_LOCAL, are
1264      * OFPP_NONE and OFPP_CONTROLLER.  The implementation should allow both of
1265      * these, treating each of them as packets generated by the controller as
1266      * opposed to packets originating from some switch port.
1267      *
1268      * (Ordinarily the only effect of flow->in_port is on output actions that
1269      * involve the input port, such as actions that output to OFPP_IN_PORT,
1270      * OFPP_FLOOD, or OFPP_ALL.  flow->in_port can also affect Nicira extension
1271      * "resubmit" actions.)
1272      *
1273      * 'packet' is not matched against the OpenFlow flow table, so its
1274      * statistics should not be included in OpenFlow flow statistics.
1275      *
1276      * Returns 0 if successful, otherwise an OpenFlow error code. */
1277     enum ofperr (*packet_out)(struct ofproto *ofproto, struct ofpbuf *packet,
1278                               const struct flow *flow,
1279                               const struct ofpact *ofpacts,
1280                               size_t ofpacts_len);
1281
1282 /* ## ------------------------- ## */
1283 /* ## OFPP_NORMAL configuration ## */
1284 /* ## ------------------------- ## */
1285
1286     /* Configures NetFlow on 'ofproto' according to the options in
1287      * 'netflow_options', or turns off NetFlow if 'netflow_options' is NULL.
1288      *
1289      * EOPNOTSUPP as a return value indicates that 'ofproto' does not support
1290      * NetFlow, as does a null pointer. */
1291     int (*set_netflow)(struct ofproto *ofproto,
1292                        const struct netflow_options *netflow_options);
1293
1294     void (*get_netflow_ids)(const struct ofproto *ofproto,
1295                             uint8_t *engine_type, uint8_t *engine_id);
1296
1297     /* Configures sFlow on 'ofproto' according to the options in
1298      * 'sflow_options', or turns off sFlow if 'sflow_options' is NULL.
1299      *
1300      * EOPNOTSUPP as a return value indicates that 'ofproto' does not support
1301      * sFlow, as does a null pointer. */
1302     int (*set_sflow)(struct ofproto *ofproto,
1303                      const struct ofproto_sflow_options *sflow_options);
1304
1305     /* Configures IPFIX on 'ofproto' according to the options in
1306      * 'bridge_exporter_options' and the 'flow_exporters_options'
1307      * array, or turns off IPFIX if 'bridge_exporter_options' and
1308      * 'flow_exporters_options' is NULL.
1309      *
1310      * EOPNOTSUPP as a return value indicates that 'ofproto' does not support
1311      * IPFIX, as does a null pointer. */
1312     int (*set_ipfix)(
1313         struct ofproto *ofproto,
1314         const struct ofproto_ipfix_bridge_exporter_options
1315             *bridge_exporter_options,
1316         const struct ofproto_ipfix_flow_exporter_options
1317             *flow_exporters_options, size_t n_flow_exporters_options);
1318
1319     /* Configures connectivity fault management on 'ofport'.
1320      *
1321      * If 'cfm_settings' is nonnull, configures CFM according to its members.
1322      *
1323      * If 'cfm_settings' is null, removes any connectivity fault management
1324      * configuration from 'ofport'.
1325      *
1326      * EOPNOTSUPP as a return value indicates that this ofproto_class does not
1327      * support CFM, as does a null pointer. */
1328     int (*set_cfm)(struct ofport *ofport, const struct cfm_settings *s);
1329
1330     /* Checks the status change of CFM on 'ofport'.  Returns true if
1331      * there is status change since last call or if CFM is not specified. */
1332     bool (*cfm_status_changed)(struct ofport *ofport);
1333
1334     /* Populates 'smap' with the status of CFM on 'ofport'.  Returns 0 on
1335      * success, or a positive errno.  EOPNOTSUPP as a return value indicates
1336      * that this ofproto_class does not support CFM, as does a null pointer.
1337      *
1338      * The caller must provide and own '*status', and it must free the array
1339      * returned in 'status->rmps'.  '*status' is indeterminate if the return
1340      * value is non-zero. */
1341     int (*get_cfm_status)(const struct ofport *ofport,
1342                           struct cfm_status *status);
1343
1344     /* Configures BFD on 'ofport'.
1345      *
1346      * If 'cfg' is NULL, or 'cfg' does not contain the key value pair
1347      * "enable=true", removes BFD from 'ofport'.  Otherwise, configures BFD
1348      * according to 'cfg'.
1349      *
1350      * EOPNOTSUPP as a return value indicates that this ofproto_class does not
1351      * support BFD, as does a null pointer. */
1352     int (*set_bfd)(struct ofport *ofport, const struct smap *cfg);
1353
1354     /* Checks the status change of BFD on 'ofport'.  Returns true if there
1355      * is status change since last call or if BFD is not specified. */
1356     bool (*bfd_status_changed)(struct ofport *ofport);
1357
1358     /* Populates 'smap' with the status of BFD on 'ofport'.  Returns 0 on
1359      * success, or a positive errno.  EOPNOTSUPP as a return value indicates
1360      * that this ofproto_class does not support BFD, as does a null pointer. */
1361     int (*get_bfd_status)(struct ofport *ofport, struct smap *smap);
1362
1363     /* Configures spanning tree protocol (STP) on 'ofproto' using the
1364      * settings defined in 's'.
1365      *
1366      * If 's' is nonnull, configures STP according to its members.
1367      *
1368      * If 's' is null, removes any STP configuration from 'ofproto'.
1369      *
1370      * EOPNOTSUPP as a return value indicates that this ofproto_class does not
1371      * support STP, as does a null pointer. */
1372     int (*set_stp)(struct ofproto *ofproto,
1373                    const struct ofproto_stp_settings *s);
1374
1375     /* Retrieves state of spanning tree protocol (STP) on 'ofproto'.
1376      *
1377      * Stores STP state for 'ofproto' in 's'.  If the 'enabled' member
1378      * is false, the other member values are not meaningful.
1379      *
1380      * EOPNOTSUPP as a return value indicates that this ofproto_class does not
1381      * support STP, as does a null pointer. */
1382     int (*get_stp_status)(struct ofproto *ofproto,
1383                           struct ofproto_stp_status *s);
1384
1385     /* Configures spanning tree protocol (STP) on 'ofport' using the
1386      * settings defined in 's'.
1387      *
1388      * If 's' is nonnull, configures STP according to its members.  The
1389      * caller is responsible for assigning STP port numbers (using the
1390      * 'port_num' member in the range of 1 through 255, inclusive) and
1391      * ensuring there are no duplicates.
1392      *
1393      * If 's' is null, removes any STP configuration from 'ofport'.
1394      *
1395      * EOPNOTSUPP as a return value indicates that this ofproto_class does not
1396      * support STP, as does a null pointer. */
1397     int (*set_stp_port)(struct ofport *ofport,
1398                         const struct ofproto_port_stp_settings *s);
1399
1400     /* Retrieves spanning tree protocol (STP) port status of 'ofport'.
1401      *
1402      * Stores STP state for 'ofport' in 's'.  If the 'enabled' member is
1403      * false, the other member values are not meaningful.
1404      *
1405      * EOPNOTSUPP as a return value indicates that this ofproto_class does not
1406      * support STP, as does a null pointer. */
1407     int (*get_stp_port_status)(struct ofport *ofport,
1408                                struct ofproto_port_stp_status *s);
1409
1410     /* Retrieves spanning tree protocol (STP) port statistics of 'ofport'.
1411      *
1412      * Stores STP state for 'ofport' in 's'.  If the 'enabled' member is
1413      * false, the other member values are not meaningful.
1414      *
1415      * EOPNOTSUPP as a return value indicates that this ofproto_class does not
1416      * support STP, as does a null pointer. */
1417     int (*get_stp_port_stats)(struct ofport *ofport,
1418                               struct ofproto_port_stp_stats *s);
1419
1420     /* Registers meta-data associated with the 'n_qdscp' Qualities of Service
1421      * 'queues' attached to 'ofport'.  This data is not intended to be
1422      * sufficient to implement QoS.  Instead, providers may use this
1423      * information to implement features which require knowledge of what queues
1424      * exist on a port, and some basic information about them.
1425      *
1426      * EOPNOTSUPP as a return value indicates that this ofproto_class does not
1427      * support QoS, as does a null pointer. */
1428     int (*set_queues)(struct ofport *ofport,
1429                       const struct ofproto_port_queue *queues, size_t n_qdscp);
1430
1431     /* If 's' is nonnull, this function registers a "bundle" associated with
1432      * client data pointer 'aux' in 'ofproto'.  A bundle is the same concept as
1433      * a Port in OVSDB, that is, it consists of one or more "slave" devices
1434      * (Interfaces, in OVSDB) along with VLAN and LACP configuration and, if
1435      * there is more than one slave, a bonding configuration.  If 'aux' is
1436      * already registered then this function updates its configuration to 's'.
1437      * Otherwise, this function registers a new bundle.
1438      *
1439      * If 's' is NULL, this function unregisters the bundle registered on
1440      * 'ofproto' associated with client data pointer 'aux'.  If no such bundle
1441      * has been registered, this has no effect.
1442      *
1443      * This function affects only the behavior of the NXAST_AUTOPATH action and
1444      * output to the OFPP_NORMAL port.  An implementation that does not support
1445      * it at all may set it to NULL or return EOPNOTSUPP.  An implementation
1446      * that supports only a subset of the functionality should implement what
1447      * it can and return 0. */
1448     int (*bundle_set)(struct ofproto *ofproto, void *aux,
1449                       const struct ofproto_bundle_settings *s);
1450
1451     /* If 'port' is part of any bundle, removes it from that bundle.  If the
1452      * bundle now has no ports, deletes the bundle.  If the bundle now has only
1453      * one port, deconfigures the bundle's bonding configuration. */
1454     void (*bundle_remove)(struct ofport *ofport);
1455
1456     /* If 's' is nonnull, this function registers a mirror associated with
1457      * client data pointer 'aux' in 'ofproto'.  A mirror is the same concept as
1458      * a Mirror in OVSDB.  If 'aux' is already registered then this function
1459      * updates its configuration to 's'.  Otherwise, this function registers a
1460      * new mirror.
1461      *
1462      * If 's' is NULL, this function unregisters the mirror registered on
1463      * 'ofproto' associated with client data pointer 'aux'.  If no such mirror
1464      * has been registered, this has no effect.
1465      *
1466      * An implementation that does not support mirroring at all may set
1467      * it to NULL or return EOPNOTSUPP.  An implementation that supports
1468      * only a subset of the functionality should implement what it can
1469      * and return 0. */
1470     int (*mirror_set)(struct ofproto *ofproto, void *aux,
1471                       const struct ofproto_mirror_settings *s);
1472
1473     /* Retrieves statistics from mirror associated with client data
1474      * pointer 'aux' in 'ofproto'.  Stores packet and byte counts in
1475      * 'packets' and 'bytes', respectively.  If a particular counter is
1476      * not supported, the appropriate argument is set to UINT64_MAX.
1477      *
1478      * EOPNOTSUPP as a return value indicates that this ofproto_class does not
1479      * support retrieving mirror statistics. */
1480     int (*mirror_get_stats)(struct ofproto *ofproto, void *aux,
1481                             uint64_t *packets, uint64_t *bytes);
1482
1483     /* Configures the VLANs whose bits are set to 1 in 'flood_vlans' as VLANs
1484      * on which all packets are flooded, instead of using MAC learning.  If
1485      * 'flood_vlans' is NULL, then MAC learning applies to all VLANs.
1486      *
1487      * This function affects only the behavior of the OFPP_NORMAL action.  An
1488      * implementation that does not support it may set it to NULL or return
1489      * EOPNOTSUPP. */
1490     int (*set_flood_vlans)(struct ofproto *ofproto,
1491                            unsigned long *flood_vlans);
1492
1493     /* Returns true if 'aux' is a registered bundle that is currently in use as
1494      * the output for a mirror. */
1495     bool (*is_mirror_output_bundle)(const struct ofproto *ofproto, void *aux);
1496
1497     /* When the configuration option of forward_bpdu changes, this function
1498      * will be invoked. */
1499     void (*forward_bpdu_changed)(struct ofproto *ofproto);
1500
1501     /* Sets the MAC aging timeout for the OFPP_NORMAL action to 'idle_time', in
1502      * seconds, and the maximum number of MAC table entries to
1503      * 'max_entries'.
1504      *
1505      * An implementation that doesn't support configuring these features may
1506      * set this function to NULL or implement it as a no-op. */
1507     void (*set_mac_table_config)(struct ofproto *ofproto,
1508                                  unsigned int idle_time, size_t max_entries);
1509
1510     /* Configures multicast snooping on 'ofport' using the settings
1511      * defined in 's'.
1512      *
1513      * If 's' is nonnull, this function updates multicast snooping
1514      * configuration to 's' in 'ofproto'.
1515      *
1516      * If 's' is NULL, this function disables multicast snooping
1517      * on 'ofproto'.
1518      *
1519      * An implementation that does not support multicast snooping may set
1520      * it to NULL or return EOPNOTSUPP. */
1521     int (*set_mcast_snooping)(struct ofproto *ofproto,
1522                               const struct ofproto_mcast_snooping_settings *s);
1523
1524     /* Configures multicast snooping port's flood setting on 'ofproto'.
1525      *
1526      * All multicast traffic is sent to struct port 'aux' in 'ofproto'
1527      * if 'flood' is true. Otherwise, struct port 'aux' is an ordinary
1528      * switch port.
1529      *
1530      * An implementation that does not support multicast snooping may set
1531      * it to NULL or return EOPNOTSUPP. */
1532     int (*set_mcast_snooping_port)(struct ofproto *ofproto_, void *aux,
1533                                    bool flood);
1534
1535 /* Linux VLAN device support (e.g. "eth0.10" for VLAN 10.)
1536  *
1537  * This is deprecated.  It is only for compatibility with broken device drivers
1538  * in old versions of Linux that do not properly support VLANs when VLAN
1539  * devices are not used.  When broken device drivers are no longer in
1540  * widespread use, we will delete these interfaces. */
1541
1542     /* If 'realdev_ofp_port' is nonzero, then this function configures 'ofport'
1543      * as a VLAN splinter port for VLAN 'vid', associated with the real device
1544      * that has OpenFlow port number 'realdev_ofp_port'.
1545      *
1546      * If 'realdev_ofp_port' is zero, then this function deconfigures 'ofport'
1547      * as a VLAN splinter port.
1548      *
1549      * This function should be NULL if an implementation does not support it.
1550      */
1551     int (*set_realdev)(struct ofport *ofport,
1552                        ofp_port_t realdev_ofp_port, int vid);
1553
1554 /* ## ------------------------ ## */
1555 /* ## OpenFlow meter functions ## */
1556 /* ## ------------------------ ## */
1557
1558     /* These functions should be NULL if an implementation does not support
1559      * them.  They must be all null or all non-null.. */
1560
1561     /* Initializes 'features' to describe the metering features supported by
1562      * 'ofproto'. */
1563     void (*meter_get_features)(const struct ofproto *ofproto,
1564                                struct ofputil_meter_features *features);
1565
1566     /* If '*id' is UINT32_MAX, adds a new meter with the given 'config'.  On
1567      * success the function must store a provider meter ID other than
1568      * UINT32_MAX in '*id'.  All further references to the meter will be made
1569      * with the returned provider meter id rather than the OpenFlow meter id.
1570      * The caller does not try to interpret the provider meter id, giving the
1571      * implementation the freedom to either use the OpenFlow meter_id value
1572      * provided in the meter configuration, or any other value suitable for the
1573      * implementation.
1574      *
1575      * If '*id' is a value other than UINT32_MAX, modifies the existing meter
1576      * with that meter provider ID to have configuration 'config', while
1577      * leaving '*id' unchanged.  On failure, the existing meter configuration
1578      * is left intact. */
1579     enum ofperr (*meter_set)(struct ofproto *ofproto, ofproto_meter_id *id,
1580                              const struct ofputil_meter_config *config);
1581
1582     /* Gets the meter and meter band packet and byte counts for maximum of
1583      * 'stats->n_bands' bands for the meter with provider ID 'id' within
1584      * 'ofproto'.  The caller fills in the other stats values.  The band stats
1585      * are copied to memory at 'stats->bands' provided by the caller.  The
1586      * number of returned band stats is returned in 'stats->n_bands'. */
1587     enum ofperr (*meter_get)(const struct ofproto *ofproto,
1588                              ofproto_meter_id id,
1589                              struct ofputil_meter_stats *stats);
1590
1591     /* Deletes a meter, making the 'ofproto_meter_id' invalid for any
1592      * further calls. */
1593     void (*meter_del)(struct ofproto *, ofproto_meter_id);
1594
1595
1596 /* ## -------------------- ## */
1597 /* ## OpenFlow 1.1+ groups ## */
1598 /* ## -------------------- ## */
1599
1600     struct ofgroup *(*group_alloc)(void);
1601     enum ofperr (*group_construct)(struct ofgroup *);
1602     void (*group_destruct)(struct ofgroup *);
1603     void (*group_dealloc)(struct ofgroup *);
1604
1605     enum ofperr (*group_modify)(struct ofgroup *);
1606
1607     enum ofperr (*group_get_stats)(const struct ofgroup *,
1608                                    struct ofputil_group_stats *);
1609 };
1610
1611 extern const struct ofproto_class ofproto_dpif_class;
1612
1613 int ofproto_class_register(const struct ofproto_class *);
1614 int ofproto_class_unregister(const struct ofproto_class *);
1615
1616 int ofproto_flow_mod(struct ofproto *, struct ofputil_flow_mod *)
1617     OVS_EXCLUDED(ofproto_mutex);
1618 void ofproto_add_flow(struct ofproto *, const struct match *,
1619                       unsigned int priority,
1620                       const struct ofpact *ofpacts, size_t ofpacts_len)
1621     OVS_EXCLUDED(ofproto_mutex);
1622 void ofproto_delete_flow(struct ofproto *,
1623                          const struct match *, unsigned int priority)
1624     OVS_EXCLUDED(ofproto_mutex);
1625 void ofproto_flush_flows(struct ofproto *);
1626
1627 \f
1628 static inline const struct rule_actions *
1629 rule_get_actions(const struct rule *rule)
1630 {
1631     return ovsrcu_get(const struct rule_actions *, &rule->actions);
1632 }
1633
1634 /* Returns true if 'rule' is an OpenFlow 1.3 "table-miss" rule, false
1635  * otherwise.
1636  *
1637  * ("Table-miss" rules are special because a packet_in generated through one
1638  * uses OFPR_NO_MATCH as its reason, whereas packet_ins generated by any other
1639  * rule use OFPR_ACTION.) */
1640 static inline bool
1641 rule_is_table_miss(const struct rule *rule)
1642 {
1643     return rule->cr.priority == 0 && cls_rule_is_catchall(&rule->cr);
1644 }
1645
1646 /* Returns true if 'rule' should be hidden from the controller.
1647  *
1648  * Rules with priority higher than UINT16_MAX are set up by ofproto itself
1649  * (e.g. by in-band control) and are intentionally hidden from the
1650  * controller. */
1651 static inline bool
1652 rule_is_hidden(const struct rule *rule)
1653 {
1654     return rule->cr.priority > UINT16_MAX;
1655 }
1656
1657 static inline struct rule *
1658 rule_from_cls_rule(const struct cls_rule *cls_rule)
1659 {
1660     return cls_rule ? CONTAINER_OF(cls_rule, struct rule, cr) : NULL;
1661 }
1662
1663 #endif /* ofproto/ofproto-provider.h */