ovn-sb: Document "ip.ttl--;" action.
[cascardo/ovs.git] / ovn / ovn-sb.xml
1 <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
2 <database name="ovn-sb" title="OVN Southbound Database">
3   <p>
4     This database holds logical and physical configuration and state for the
5     Open Virtual Network (OVN) system to support virtual network abstraction.
6     For an introduction to OVN, please see <code>ovn-architecture</code>(7).
7   </p>
8
9   <p>
10     The OVN Southbound database sits at the center of the OVN
11     architecture.  It is the one component that speaks both southbound
12     directly to all the hypervisors and gateways, via
13     <code>ovn-controller</code>/<code>ovn-controller-vtep</code>, and
14     northbound to the Cloud Management System, via <code>ovn-northd</code>:
15   </p>
16
17   <h2>Database Structure</h2>
18
19   <p>
20     The OVN Southbound database contains three classes of data with
21     different properties, as described in the sections below.
22   </p>
23
24   <h3>Physical Network (PN) data</h3>
25
26   <p>
27     PN tables contain information about the chassis nodes in the system.  This
28     contains all the information necessary to wire the overlay, such as IP
29     addresses, supported tunnel types, and security keys.
30   </p>
31
32   <p>
33     The amount of PN data is small (O(n) in the number of chassis) and it
34     changes infrequently, so it can be replicated to every chassis.
35   </p>
36
37   <p>
38     The <ref table="Chassis"/> table comprises the PN tables.
39   </p>
40
41   <h3>Logical Network (LN) data</h3>
42
43   <p>
44     LN tables contain the topology of logical switches and routers, ACLs,
45     firewall rules, and everything needed to describe how packets traverse a
46     logical network, represented as logical datapath flows (see Logical
47     Datapath Flows, below).
48   </p>
49
50   <p>
51     LN data may be large (O(n) in the number of logical ports, ACL rules,
52     etc.).  Thus, to improve scaling, each chassis should receive only data
53     related to logical networks in which that chassis participates.  Past
54     experience shows that in the presence of large logical networks, even
55     finer-grained partitioning of data, e.g. designing logical flows so that
56     only the chassis hosting a logical port needs related flows, pays off
57     scale-wise.  (This is not necessary initially but it is worth bearing in
58     mind in the design.)
59   </p>
60
61   <p>
62     The LN is a slave of the cloud management system running northbound of OVN.
63     That CMS determines the entire OVN logical configuration and therefore the
64     LN's content at any given time is a deterministic function of the CMS's
65     configuration, although that happens indirectly via the
66     <ref db="OVN_Northbound"/> database and <code>ovn-northd</code>.
67   </p>
68
69   <p>
70     LN data is likely to change more quickly than PN data.  This is especially
71     true in a container environment where VMs are created and destroyed (and
72     therefore added to and deleted from logical switches) quickly.
73   </p>
74
75   <p>
76     <ref table="Logical_Flow"/> and <ref table="Multicast_Group"/> contain LN
77     data.
78   </p>
79
80   <h3>Bindings data</h3>
81
82   <p>
83     Bindings data link logical and physical components.  They show the current
84     placement of logical components (such as VMs and VIFs) onto chassis, and
85     map logical entities to the values that represent them in tunnel
86     encapsulations.
87   </p>
88
89   <p>
90     Bindings change frequently, at least every time a VM powers up or down
91     or migrates, and especially quickly in a container environment.  The
92     amount of data per VM (or VIF) is small.
93   </p>
94
95   <p>
96     Each chassis is authoritative about the VMs and VIFs that it hosts at any
97     given time and can efficiently flood that state to a central location, so
98     the consistency needs are minimal.
99   </p>
100
101   <p>
102     The <ref table="Port_Binding"/> and <ref table="Datapath_Binding"/> tables
103     contain binding data.
104   </p>
105
106   <h2>Common Columns</h2>
107
108   <p>
109     Some tables contain a special column named <code>external_ids</code>.  This
110     column has the same form and purpose each place that it appears, so we
111     describe it here to save space later.
112   </p>
113
114   <dl>
115     <dt><code>external_ids</code>: map of string-string pairs</dt>
116     <dd>
117       Key-value pairs for use by the software that manages the OVN Southbound
118       database rather than by
119       <code>ovn-controller</code>/<code>ovn-controller-vtep</code>.  In
120       particular, <code>ovn-northd</code> can use key-value pairs in this
121       column to relate entities in the southbound database to higher-level
122       entities (such as entities in the OVN Northbound database).  Individual
123       key-value pairs in this column may be documented in some cases to aid
124       in understanding and troubleshooting, but the reader should not mistake
125       such documentation as comprehensive.
126     </dd>
127   </dl>
128
129   <table name="Chassis" title="Physical Network Hypervisor and Gateway Information">
130     <p>
131       Each row in this table represents a hypervisor or gateway (a chassis) in
132       the physical network (PN).  Each chassis, via
133       <code>ovn-controller</code>/<code>ovn-controller-vtep</code>, adds
134       and updates its own row, and keeps a copy of the remaining rows to
135       determine how to reach other hypervisors.
136     </p>
137
138     <p>
139       When a chassis shuts down gracefully, it should remove its own row.
140       (This is not critical because resources hosted on the chassis are equally
141       unreachable regardless of whether the row is present.)  If a chassis
142       shuts down permanently without removing its row, some kind of manual or
143       automatic cleanup is eventually needed; we can devise a process for that
144       as necessary.
145     </p>
146
147     <column name="name">
148       A chassis name, taken from <ref key="system-id" table="Open_vSwitch"
149       column="external_ids" db="Open_vSwitch"/> in the Open_vSwitch
150       database's <ref table="Open_vSwitch" db="Open_vSwitch"/> table.  OVN does
151       not prescribe a particular format for chassis names.
152     </column>
153
154     <group title="Encapsulation Configuration">
155       <p>
156         OVN uses encapsulation to transmit logical dataplane packets
157         between chassis.
158       </p>
159
160       <column name="encaps">
161         Points to supported encapsulation configurations to transmit
162         logical dataplane packets to this chassis.  Each entry is a <ref
163         table="Encap"/> record that describes the configuration.
164       </column>
165     </group>
166
167      <group title="Gateway Configuration">
168        <p>
169         A <dfn>gateway</dfn> is a chassis that forwards traffic between the
170         OVN-managed part of a logical network and a physical VLAN, extending a
171         tunnel-based logical network into a physical network.  Gateways are
172         typically dedicated nodes that do not host VMs and will be controlled
173         by <code>ovn-controller-vtep</code>.
174       </p>
175
176       <column name="vtep_logical_switches">
177         Stores all VTEP logical switch names connected by this gateway
178         chassis.  The <ref table="Port_Binding"/> table entry with
179         <ref column="options" table="Port_Binding"/>:<code>vtep-physical-switch</code>
180         equal <ref table="Chassis"/> <ref column="name" table="Chassis"/>, and
181         <ref column="options" table="Port_Binding"/>:<code>vtep-logical-switch</code>
182         value in <ref table="Chassis"/>
183         <ref column="vtep_logical_switches" table="Chassis"/>, will be
184         associated with this <ref table="Chassis"/>.
185       </column>
186      </group>
187   </table>
188
189   <table name="Encap" title="Encapsulation Types">
190     <p>
191       The <ref column="encaps" table="Chassis"/> column in the <ref
192       table="Chassis"/> table refers to rows in this table to identify
193       how OVN may transmit logical dataplane packets to this chassis.
194       Each chassis, via <code>ovn-controller</code>(8) or
195       <code>ovn-controller-vtep</code>(8), adds and updates its own rows
196       and keeps a copy of the remaining rows to determine how to reach
197       other chassis.
198     </p>
199
200     <column name="type">
201       The encapsulation to use to transmit packets to this chassis.
202       Hypervisors must use either <code>geneve</code> or
203       <code>stt</code>.  Gateways may use <code>vxlan</code>,
204       <code>geneve</code>, or <code>stt</code>.
205     </column>
206
207     <column name="options">
208       Options for configuring the encapsulation, e.g. IPsec parameters when
209       IPsec support is introduced.  No options are currently defined.
210     </column>
211
212     <column name="ip">
213       The IPv4 address of the encapsulation tunnel endpoint.
214     </column>
215   </table>
216
217   <table name="Logical_Flow" title="Logical Network Flows">
218     <p>
219       Each row in this table represents one logical flow.
220       <code>ovn-northd</code> populates this table with logical flows
221       that implement the L2 and L3 topologies specified in the
222       <ref db="OVN_Northbound"/> database.  Each hypervisor, via
223       <code>ovn-controller</code>, translates the logical flows into
224       OpenFlow flows specific to its hypervisor and installs them into
225       Open vSwitch.
226     </p>
227
228     <p>
229       Logical flows are expressed in an OVN-specific format, described here.  A
230       logical datapath flow is much like an OpenFlow flow, except that the
231       flows are written in terms of logical ports and logical datapaths instead
232       of physical ports and physical datapaths.  Translation between logical
233       and physical flows helps to ensure isolation between logical datapaths.
234       (The logical flow abstraction also allows the OVN centralized
235       components to do less work, since they do not have to separately
236       compute and push out physical flows to each chassis.)
237     </p>
238
239     <p>
240       The default action when no flow matches is to drop packets.
241     </p>
242
243     <p><em>Logical Life Cycle of a Packet</em></p>
244
245     <p>
246       This following description focuses on the life cycle of a packet through
247       a logical datapath, ignoring physical details of the implementation.
248       Please refer to <em>Life Cycle of a Packet</em> in
249       <code>ovn-architecture</code>(7) for the physical information.
250     </p>
251
252     <p>
253       The description here is written as if OVN itself executes these steps,
254       but in fact OVN (that is, <code>ovn-controller</code>) programs Open
255       vSwitch, via OpenFlow and OVSDB, to execute them on its behalf.
256     </p>
257
258     <p>
259       At a high level, OVN passes each packet through the logical datapath's
260       logical ingress pipeline, which may output the packet to one or more
261       logical port or logical multicast groups.  For each such logical output
262       port, OVN passes the packet through the datapath's logical egress
263       pipeline, which may either drop the packet or deliver it to the
264       destination.  Between the two pipelines, outputs to logical multicast
265       groups are expanded into logical ports, so that the egress pipeline only
266       processes a single logical output port at a time.  Between the two
267       pipelines is also where, when necessary, OVN encapsulates a packet in a
268       tunnel (or tunnels) to transmit to remote hypervisors.
269     </p>
270
271     <p>
272       In more detail, to start, OVN searches the <ref table="Logical_Flow"/>
273       table for a row with correct <ref column="logical_datapath"/>, a <ref
274       column="pipeline"/> of <code>ingress</code>, a <ref column="table_id"/>
275       of 0, and a <ref column="match"/> that is true for the packet.  If none
276       is found, OVN drops the packet.  If OVN finds more than one, it chooses
277       the match with the highest <ref column="priority"/>.  Then OVN executes
278       each of the actions specified in the row's <ref table="actions"/> column,
279       in the order specified.  Some actions, such as those to modify packet
280       headers, require no further details.  The <code>next</code> and
281       <code>output</code> actions are special.
282     </p>
283
284     <p>
285       The <code>next</code> action causes the above process to be repeated
286       recursively, except that OVN searches for <ref column="table_id"/> of 1
287       instead of 0.  Similarly, any <code>next</code> action in a row found in
288       that table would cause a further search for a <ref column="table_id"/> of
289       2, and so on.  When recursive processing completes, flow control returns
290       to the action following <code>next</code>.
291     </p>
292
293     <p>
294       The <code>output</code> action also introduces recursion.  Its effect
295       depends on the current value of the <code>outport</code> field.  Suppose
296       <code>outport</code> designates a logical port.  First, OVN compares
297       <code>inport</code> to <code>outport</code>; if they are equal, it treats
298       the <code>output</code> as a no-op.  In the common case, where they are
299       different, the packet enters the egress pipeline.  This transition to the
300       egress pipeline discards register data, e.g. <code>reg0</code> ...
301       <code>reg4</code> and connection tracking state, to achieve
302       uniform behavior regardless of whether the egress pipeline is on a
303       different hypervisor (because registers aren't preserve across
304       tunnel encapsulation).
305     </p>
306
307     <p>
308       To execute the egress pipeline, OVN again searches the <ref
309       table="Logical_Flow"/> table for a row with correct <ref
310       column="logical_datapath"/>, a <ref column="table_id"/> of 0, a <ref
311       column="match"/> that is true for the packet, but now looking for a <ref
312       column="pipeline"/> of <code>egress</code>.  If no matching row is found,
313       the output becomes a no-op.  Otherwise, OVN executes the actions for the
314       matching flow (which is chosen from multiple, if necessary, as already
315       described).
316     </p>
317
318     <p>
319       In the <code>egress</code> pipeline, the <code>next</code> action acts as
320       already described, except that it, of course, searches for
321       <code>egress</code> flows.  The <code>output</code> action, however, now
322       directly outputs the packet to the output port (which is now fixed,
323       because <code>outport</code> is read-only within the egress pipeline).
324     </p>
325
326     <p>
327       The description earlier assumed that <code>outport</code> referred to a
328       logical port.  If it instead designates a logical multicast group, then
329       the description above still applies, with the addition of fan-out from
330       the logical multicast group to each logical port in the group.  For each
331       member of the group, OVN executes the logical pipeline as described, with
332       the logical output port replaced by the group member.
333     </p>
334
335     <p><em>Pipeline Stages</em></p>
336
337     <p>
338       <code>ovn-northd</code> is responsible for populating the
339       <ref table="Logical_Flow"/> table, so the stages are an
340       implementation detail and subject to change.  This section
341       describes the current logical flow table.
342     </p>
343
344     <p>
345       The ingress pipeline consists of the following stages:
346     </p>
347     <ul>
348       <li>
349         Port Security (Table 0): Validates the source address, drops
350         packets with a VLAN tag, and, if configured, verifies that the
351         logical port is allowed to send with the source address.
352       </li>
353
354       <li>
355         L2 Destination Lookup (Table 1): Forwards known unicast
356         addresses to the appropriate logical port.  Unicast packets to
357         unknown hosts are forwarded to logical ports configured with the
358         special <code>unknown</code> mac address.  Broadcast, and
359         multicast are flooded to all ports in the logical switch.
360       </li>
361     </ul>
362
363     <p>
364       The egress pipeline consists of the following stages:
365     </p>
366     <ul>
367       <li>
368         ACL (Table 0): Applies any specified access control lists.
369       </li>
370
371       <li>
372         Port Security (Table 1): If configured, verifies that the
373         logical port is allowed to receive packets with the destination
374         address.
375       </li>
376     </ul>
377
378     <column name="logical_datapath">
379       The logical datapath to which the logical flow belongs.
380     </column>
381
382     <column name="pipeline">
383       <p>
384         The primary flows used for deciding on a packet's destination are the
385         <code>ingress</code> flows.  The <code>egress</code> flows implement
386         ACLs.  See <em>Logical Life Cycle of a Packet</em>, above, for details.
387       </p>
388     </column>
389
390     <column name="table_id">
391       The stage in the logical pipeline, analogous to an OpenFlow table number.
392     </column>
393
394     <column name="priority">
395       The flow's priority.  Flows with numerically higher priority take
396       precedence over those with lower.  If two logical datapath flows with the
397       same priority both match, then the one actually applied to the packet is
398       undefined.
399     </column>
400
401     <column name="match">
402       <p>
403         A matching expression.  OVN provides a superset of OpenFlow matching
404         capabilities, using a syntax similar to Boolean expressions in a
405         programming language.
406       </p>
407
408       <p>
409         The most important components of match expression are
410         <dfn>comparisons</dfn> between <dfn>symbols</dfn> and
411         <dfn>constants</dfn>, e.g. <code>ip4.dst == 192.168.0.1</code>,
412         <code>ip.proto == 6</code>, <code>arp.op == 1</code>, <code>eth.type ==
413         0x800</code>.  The logical AND operator <code>&amp;&amp;</code> and
414         logical OR operator <code>||</code> can combine comparisons into a
415         larger expression.
416       </p>
417
418       <p>
419         Matching expressions also support parentheses for grouping, the logical
420         NOT prefix operator <code>!</code>, and literals <code>0</code> and
421         <code>1</code> to express ``false'' or ``true,'' respectively.  The
422         latter is useful by itself as a catch-all expression that matches every
423         packet.
424       </p>
425
426       <p><em>Symbols</em></p>
427
428       <p>
429         <em>Type</em>.  Symbols have <dfn>integer</dfn> or <dfn>string</dfn>
430         type.  Integer symbols have a <dfn>width</dfn> in bits.
431       </p>
432
433       <p>
434         <em>Kinds</em>.  There are three kinds of symbols:
435       </p>
436
437       <ul>
438         <li>
439           <p>
440             <dfn>Fields</dfn>.  A field symbol represents a packet header or
441             metadata field.  For example, a field
442             named <code>vlan.tci</code> might represent the VLAN TCI field in a
443             packet.
444           </p>
445
446           <p>
447             A field symbol can have integer or string type.  Integer fields can
448             be nominal or ordinal (see <em>Level of Measurement</em>,
449             below).
450           </p>
451         </li>
452
453         <li>
454           <p>
455             <dfn>Subfields</dfn>.  A subfield represents a subset of bits from
456             a larger field.  For example, a field <code>vlan.vid</code> might
457             be defined as an alias for <code>vlan.tci[0..11]</code>.  Subfields
458             are provided for syntactic convenience, because it is always
459             possible to instead refer to a subset of bits from a field
460             directly.
461           </p>
462
463           <p>
464             Only ordinal fields (see <em>Level of Measurement</em>,
465             below) may have subfields.  Subfields are always ordinal.
466           </p>
467         </li>
468
469         <li>
470           <p>
471             <dfn>Predicates</dfn>.  A predicate is shorthand for a Boolean
472             expression.  Predicates may be used much like 1-bit fields.  For
473             example, <code>ip4</code> might expand to <code>eth.type ==
474             0x800</code>.  Predicates are provided for syntactic convenience,
475             because it is always possible to instead specify the underlying
476             expression directly.
477           </p>
478
479           <p>
480             A predicate whose expansion refers to any nominal field or
481             predicate (see <em>Level of Measurement</em>, below) is nominal;
482             other predicates have Boolean level of measurement.
483           </p>
484         </li>
485       </ul>
486
487       <p>
488         <em>Level of Measurement</em>.  See
489         http://en.wikipedia.org/wiki/Level_of_measurement for the statistical
490         concept on which this classification is based.  There are three
491         levels:
492       </p>
493
494       <ul>
495         <li>
496           <p>
497             <dfn>Ordinal</dfn>.  In statistics, ordinal values can be ordered
498             on a scale.  OVN considers a field (or subfield) to be ordinal if
499             its bits can be examined individually.  This is true for the
500             OpenFlow fields that OpenFlow or Open vSwitch makes ``maskable.''
501           </p>
502
503           <p>
504             Any use of a nominal field may specify a single bit or a range of
505             bits, e.g. <code>vlan.tci[13..15]</code> refers to the PCP field
506             within the VLAN TCI, and <code>eth.dst[40]</code> refers to the
507             multicast bit in the Ethernet destination address.
508           </p>
509
510           <p>
511             OVN supports all the usual arithmetic relations (<code>==</code>,
512             <code>!=</code>, <code>&lt;</code>, <code>&lt;=</code>,
513             <code>&gt;</code>, and <code>&gt;=</code>) on ordinal fields and
514             their subfields, because OVN can implement these in OpenFlow and
515             Open vSwitch as collections of bitwise tests.
516           </p>
517         </li>
518
519         <li>
520           <p>
521             <dfn>Nominal</dfn>.  In statistics, nominal values cannot be
522             usefully compared except for equality.  This is true of OpenFlow
523             port numbers, Ethernet types, and IP protocols are examples: all of
524             these are just identifiers assigned arbitrarily with no deeper
525             meaning.  In OpenFlow and Open vSwitch, bits in these fields
526             generally aren't individually addressable.
527           </p>
528
529           <p>
530             OVN only supports arithmetic tests for equality on nominal fields,
531             because OpenFlow and Open vSwitch provide no way for a flow to
532             efficiently implement other comparisons on them.  (A test for
533             inequality can be sort of built out of two flows with different
534             priorities, but OVN matching expressions always generate flows with
535             a single priority.)
536           </p>
537
538           <p>
539             String fields are always nominal.
540           </p>
541         </li>
542
543         <li>
544           <p>
545             <dfn>Boolean</dfn>.  A nominal field that has only two values, 0
546             and 1, is somewhat exceptional, since it is easy to support both
547             equality and inequality tests on such a field: either one can be
548             implemented as a test for 0 or 1.
549           </p>
550
551           <p>
552             Only predicates (see above) have a Boolean level of measurement.
553           </p>
554
555           <p>
556             This isn't a standard level of measurement.
557           </p>
558         </li>
559       </ul>
560
561       <p>
562         <em>Prerequisites</em>.  Any symbol can have prerequisites, which are
563         additional condition implied by the use of the symbol.  For example,
564         For example, <code>icmp4.type</code> symbol might have prerequisite
565         <code>icmp4</code>, which would cause an expression <code>icmp4.type ==
566         0</code> to be interpreted as <code>icmp4.type == 0 &amp;&amp;
567         icmp4</code>, which would in turn expand to <code>icmp4.type == 0
568         &amp;&amp; eth.type == 0x800 &amp;&amp; ip4.proto == 1</code> (assuming
569         <code>icmp4</code> is a predicate defined as suggested under
570         <em>Types</em> above).
571       </p>
572
573       <p><em>Relational operators</em></p>
574
575       <p>
576         All of the standard relational operators <code>==</code>,
577         <code>!=</code>, <code>&lt;</code>, <code>&lt;=</code>,
578         <code>&gt;</code>, and <code>&gt;=</code> are supported.  Nominal
579         fields support only <code>==</code> and <code>!=</code>, and only in a
580         positive sense when outer <code>!</code> are taken into account,
581         e.g. given string field <code>inport</code>, <code>inport ==
582         "eth0"</code> and <code>!(inport != "eth0")</code> are acceptable, but
583         not <code>inport != "eth0"</code>.
584       </p>
585
586       <p>
587         The implementation of <code>==</code> (or <code>!=</code> when it is
588         negated), is more efficient than that of the other relational
589         operators.
590       </p>
591
592       <p><em>Constants</em></p>
593
594       <p>
595         Integer constants may be expressed in decimal, hexadecimal prefixed by
596         <code>0x</code>, or as dotted-quad IPv4 addresses, IPv6 addresses in
597         their standard forms, or Ethernet addresses as colon-separated hex
598         digits.  A constant in any of these forms may be followed by a slash
599         and a second constant (the mask) in the same form, to form a masked
600         constant.  IPv4 and IPv6 masks may be given as integers, to express
601         CIDR prefixes.
602       </p>
603
604       <p>
605         String constants have the same syntax as quoted strings in JSON (thus,
606         they are Unicode strings).
607       </p>
608
609       <p>
610         Some operators support sets of constants written inside curly braces
611         <code>{</code> ... <code>}</code>.  Commas between elements of a set,
612         and after the last elements, are optional.  With <code>==</code>,
613         ``<code><var>field</var> == { <var>constant1</var>,
614         <var>constant2</var>,</code> ... <code>}</code>'' is syntactic sugar
615         for ``<code><var>field</var> == <var>constant1</var> ||
616         <var>field</var> == <var>constant2</var> || </code>...<code></code>.
617         Similarly, ``<code><var>field</var> != { <var>constant1</var>,
618         <var>constant2</var>, </code>...<code> }</code>'' is equivalent to
619         ``<code><var>field</var> != <var>constant1</var> &amp;&amp;
620         <var>field</var> != <var>constant2</var> &amp;&amp;
621         </code>...<code></code>''.
622       </p>
623
624       <p><em>Miscellaneous</em></p>
625
626       <p>
627         Comparisons may name the symbol or the constant first,
628         e.g. <code>tcp.src == 80</code> and <code>80 == tcp.src</code> are both
629         acceptable.
630       </p>
631
632       <p>
633         Tests for a range may be expressed using a syntax like <code>1024 &lt;=
634         tcp.src &lt;= 49151</code>, which is equivalent to <code>1024 &lt;=
635         tcp.src &amp;&amp; tcp.src &lt;= 49151</code>.
636       </p>
637
638       <p>
639         For a one-bit field or predicate, a mention of its name is equivalent
640         to <code><var>symobl</var> == 1</code>, e.g. <code>vlan.present</code>
641         is equivalent to <code>vlan.present == 1</code>.  The same is true for
642         one-bit subfields, e.g. <code>vlan.tci[12]</code>.  There is no
643         technical limitation to implementing the same for ordinal fields of all
644         widths, but the implementation is expensive enough that the syntax
645         parser requires writing an explicit comparison against zero to make
646         mistakes less likely, e.g. in <code>tcp.src != 0</code> the comparison
647         against 0 is required.
648       </p>
649
650       <p>
651         <em>Operator precedence</em> is as shown below, from highest to lowest.
652         There are two exceptions where parentheses are required even though the
653         table would suggest that they are not: <code>&amp;&amp;</code> and
654         <code>||</code> require parentheses when used together, and
655         <code>!</code> requires parentheses when applied to a relational
656         expression.  Thus, in <code>(eth.type == 0x800 || eth.type == 0x86dd)
657         &amp;&amp; ip.proto == 6</code> or <code>!(arp.op == 1)</code>, the
658         parentheses are mandatory.
659       </p>
660
661       <ul>
662         <li><code>()</code></li>
663         <li><code>==   !=   &lt;   &lt;=   &gt;   &gt;=</code></li>
664         <li><code>!</code></li>
665         <li><code>&amp;&amp;   ||</code></li>
666       </ul>
667
668       <p>
669         <em>Comments</em> may be introduced by <code>//</code>, which extends
670         to the next new-line.  Comments within a line may be bracketed by
671         <code>/*</code> and <code>*/</code>.  Multiline comments are not
672         supported.
673       </p>
674
675       <p><em>Symbols</em></p>
676
677       <p>
678         Most of the symbols below have integer type.  Only <code>inport</code>
679         and <code>outport</code> have string type.  <code>inport</code> names a
680         logical port.  Thus, its value is a <ref column="logical_port"/> name
681         from the <ref table="Port_Binding"/> table.  <code>outport</code> may
682         name a logical port, as <code>inport</code>, or a logical multicast
683         group defined in the <ref table="Multicast_Group"/> table.  For both
684         symbols, only names within the flow's logical datapath may be used.
685       </p>
686
687       <ul>
688         <li><code>reg0</code>...<code>reg4</code></li>
689         <li><code>inport</code> <code>outport</code></li>
690         <li><code>eth.src</code> <code>eth.dst</code> <code>eth.type</code></li>
691         <li><code>vlan.tci</code> <code>vlan.vid</code> <code>vlan.pcp</code> <code>vlan.present</code></li>
692         <li><code>ip.proto</code> <code>ip.dscp</code> <code>ip.ecn</code> <code>ip.ttl</code> <code>ip.frag</code></li>
693         <li><code>ip4.src</code> <code>ip4.dst</code></li>
694         <li><code>ip6.src</code> <code>ip6.dst</code> <code>ip6.label</code></li>
695         <li><code>arp.op</code> <code>arp.spa</code> <code>arp.tpa</code> <code>arp.sha</code> <code>arp.tha</code></li>
696         <li><code>tcp.src</code> <code>tcp.dst</code> <code>tcp.flags</code></li>
697         <li><code>udp.src</code> <code>udp.dst</code></li>
698         <li><code>sctp.src</code> <code>sctp.dst</code></li>
699         <li><code>icmp4.type</code> <code>icmp4.code</code></li>
700         <li><code>icmp6.type</code> <code>icmp6.code</code></li>
701         <li><code>nd.target</code> <code>nd.sll</code> <code>nd.tll</code></li>
702         <li>
703           <p>
704             <code>ct_state</code>, which has the following Boolean subfields:
705           </p>
706           <ul>
707             <li><code>ct.new</code>: True for a new flow</li>
708             <li><code>ct.est</code>: True for an established flow</li>
709             <li><code>ct.rel</code>: True for a related flow</li>
710             <li><code>ct.rpl</code>: True for a reply flow</li>
711             <li><code>ct.inv</code>: True for a connection entry in a bad state</li>
712           </ul>
713           <p>
714             <code>ct_state</code> and its subfields are initialized by the
715             <code>ct_next</code> action, described below.
716           </p>
717         </li>
718       </ul>
719
720       <p>
721         The following predicates are supported:
722       </p>
723
724       <ul>
725         <li><code>vlan.present</code> expands to <code>vlan.tci[12]</code></li>
726         <li><code>ip4</code> expands to <code>eth.type == 0x800</code></li>
727         <li><code>ip6</code> expands to <code>eth.type == 0x86dd</code></li>
728         <li><code>ip</code> expands to <code>ip4 || ip6</code></li>
729         <li><code>icmp4</code> expands to <code>ip4 &amp;&amp; ip.proto == 1</code></li>
730         <li><code>icmp6</code> expands to <code>ip6 &amp;&amp; ip.proto == 58</code></li>
731         <li><code>icmp</code> expands to <code>icmp4 || icmp6</code></li>
732         <li><code>ip.is_frag</code> expands to <code>ip.frag[0]</code></li>
733         <li><code>ip.later_frag</code> expands to <code>ip.frag[1]</code></li>
734         <li><code>ip.first_frag</code> expands to <code>ip.is_frag &amp;&amp; !ip.later_frag</code></li>
735         <li><code>arp</code> expands to <code>eth.type == 0x806</code></li>
736         <li><code>nd</code> expands to <code>icmp6.type == {135, 136} &amp;&amp; icmp6.code == 0</code></li>
737         <li><code>tcp</code> expands to <code>ip.proto == 6</code></li>
738         <li><code>udp</code> expands to <code>ip.proto == 17</code></li>
739         <li><code>sctp</code> expands to <code>ip.proto == 132</code></li>
740       </ul>
741     </column>
742
743     <column name="actions">
744       <p>
745         Logical datapath actions, to be executed when the logical flow
746         represented by this row is the highest-priority match.
747       </p>
748
749       <p>
750         Actions share lexical syntax with the <ref column="match"/> column.  An
751         empty set of actions (or one that contains just white space or
752         comments), or a set of actions that consists of just
753         <code>drop;</code>, causes the matched packets to be dropped.
754         Otherwise, the column should contain a sequence of actions, each
755         terminated by a semicolon.
756       </p>
757
758       <p>
759         The following actions are defined:
760       </p>
761
762       <dl>
763         <dt><code>output;</code></dt>
764         <dd>
765           <p>
766             In the ingress pipeline, this action executes the
767             <code>egress</code> pipeline as a subroutine.  If
768             <code>outport</code> names a logical port, the egress pipeline
769             executes once; if it is a multicast group, the egress pipeline runs
770             once for each logical port in the group.
771           </p>
772
773           <p>
774             In the egress pipeline, this action performs the actual
775             output to the <code>outport</code> logical port.  (In the egress
776             pipeline, <code>outport</code> never names a multicast group.)
777           </p>
778
779           <p>
780             Output to the input port is implicitly dropped, that is,
781             <code>output</code> becomes a no-op if <code>outport</code> ==
782             <code>inport</code>.
783           </p>
784         </dd>
785
786         <dt><code>next;</code></dt>
787         <dt><code>next(<var>table</var>);</code></dt>
788         <dd>
789           Executes another logical datapath table as a subroutine.  By default,
790           the table after the current one is executed.  Specify
791           <var>table</var> to jump to a specific table in the same pipeline.
792         </dd>
793
794         <dt><code><var>field</var> = <var>constant</var>;</code></dt>
795         <dd>
796           <p>
797             Sets data or metadata field <var>field</var> to constant value
798             <var>constant</var>, e.g. <code>outport = "vif0";</code> to set the
799             logical output port.  To set only a subset of bits in a field,
800             specify a subfield for <var>field</var> or a masked
801             <var>constant</var>, e.g. one may use <code>vlan.pcp[2] = 1;</code>
802             or <code>vlan.pcp = 4/4;</code> to set the most sigificant bit of
803             the VLAN PCP.
804           </p>
805
806           <p>
807             Assigning to a field with prerequisites implicitly adds those
808             prerequisites to <ref column="match"/>; thus, for example, a flow
809             that sets <code>tcp.dst</code> applies only to TCP flows,
810             regardless of whether its <ref column="match"/> mentions any TCP
811             field.
812           </p>
813
814           <p>
815             Not all fields are modifiable (e.g. <code>eth.type</code> and
816             <code>ip.proto</code> are read-only), and not all modifiable fields
817             may be partially modified (e.g. <code>ip.ttl</code> must assigned
818             as a whole).  The <code>outport</code> field is modifiable in the
819             <code>ingress</code> pipeline but not in the <code>egress</code>
820             pipeline.
821           </p>
822         </dd>
823
824         <dt><code><var>field1</var> = <var>field2</var>;</code></dt>
825         <dd>
826           <p>
827             Sets data or metadata field <var>field1</var> to the value of data
828             or metadata field <var>field2</var>, e.g. <code>reg0 =
829             ip4.src;</code> copies <code>ip4.src</code> into <code>reg0</code>.
830             To modify only a subset of a field's bits, specify a subfield for
831             <var>field1</var> or <var>field2</var> or both, e.g. <code>vlan.pcp
832             = reg0[0..2];</code> copies the least-significant bits of
833             <code>reg0</code> into the VLAN PCP.
834           </p>
835
836           <p>
837             <var>field1</var> and <var>field2</var> must be the same type,
838             either both string or both integer fields.  If they are both
839             integer fields, they must have the same width.
840           </p>
841
842           <p>
843             If <var>field1</var> or <var>field2</var> has prerequisites, they
844             are added implicitly to <ref column="match"/>.  It is possible to
845             write an assignment with contradictory prerequisites, such as
846             <code>ip4.src = ip6.src[0..31];</code>, but the contradiction means
847             that a logical flow with such an assignment will never be matched.
848           </p>
849         </dd>
850
851         <dt><code><var>field1</var> &lt;-&gt; <var>field2</var>;</code></dt>
852         <dd>
853           <p>
854             Similar to <code><var>field1</var> = <var>field2</var>;</code>
855             except that the two values are exchanged instead of copied.  Both
856             <var>field1</var> and <var>field2</var> must modifiable.
857           </p>
858         </dd>
859
860         <dt><code>ip.ttl--;</code></dt>
861         <dd>
862           <p>
863             Decrements the IPv4 or IPv6 TTL.  If this would make the TTL zero
864             or negative, then processing of the packet halts; no further
865             actions are processed.  (To properly handle such cases, a
866             higher-priority flow should match on <code>ip.ttl &lt; 2</code>.)
867           </p>
868
869           <p><b>Prerequisite:</b> <code>ip</code></p>
870         </dd>
871
872         <dt><code>ct_next;</code></dt>
873         <dd>
874           <p>
875             Apply connection tracking to the flow, initializing
876             <code>ct_state</code> for matching in later tables.
877             Automatically moves on to the next table, as if followed by
878             <code>next</code>.
879           </p>
880
881           <p>
882             As a side effect, IP fragments will be reassembled for matching.
883             If a fragmented packet is output, then it will be sent with any
884             overlapping fragments squashed.  The connection tracking state is
885             scoped by the logical port, so overlapping addresses may be used.
886             To allow traffic related to the matched flow, execute
887             <code>ct_commit</code>.
888           </p>
889
890           <p>
891             It is possible to have actions follow <code>ct_next</code>,
892             but they will not have access to any of its side-effects and
893             is not generally useful.
894           </p>
895         </dd>
896
897         <dt><code>ct_commit;</code></dt>
898         <dd>
899           Commit the flow to the connection tracking entry associated
900           with it by a previous call to <code>ct_next</code>.
901         </dd>
902       </dl>
903
904       <p>
905         The following actions will likely be useful later, but they have not
906         been thought out carefully.
907       </p>
908
909       <dl>
910         <dt><code>learn</code></dt>
911
912         <dt><code>icmp_reply { <var>action</var>, </code>...<code> };</code></dt>
913         <dd>generate ICMP reply from packet, execute <var>action</var>s</dd>
914
915         <dt><code>arp { <var>action</var>, </code>...<code> }</code></dt>
916         <dd>generate ARP from packet, execute <var>action</var>s</dd>
917       </dl>
918     </column>
919
920     <column name="external_ids" key="stage-name">
921       Human-readable name for this flow's stage in the pipeline.
922     </column>
923
924     <group title="Common Columns">
925       The overall purpose of these columns is described under <code>Common
926       Columns</code> at the beginning of this document.
927
928       <column name="external_ids"/>
929     </group>
930   </table>
931
932   <table name="Multicast_Group" title="Logical Port Multicast Groups">
933     <p>
934       The rows in this table define multicast groups of logical ports.
935       Multicast groups allow a single packet transmitted over a tunnel to a
936       hypervisor to be delivered to multiple VMs on that hypervisor, which
937       uses bandwidth more efficiently.
938     </p>
939
940     <p>
941       Each row in this table defines a logical multicast group numbered <ref
942       column="tunnel_key"/> within <ref column="datapath"/>, whose logical
943       ports are listed in the <ref column="ports"/> column.
944     </p>
945
946     <column name="datapath">
947       The logical datapath in which the multicast group resides.
948     </column>
949
950     <column name="tunnel_key">
951       The value used to designate this logical egress port in tunnel
952       encapsulations.  An index forces the key to be unique within the <ref
953       column="datapath"/>.  The unusual range ensures that multicast group IDs
954       do not overlap with logical port IDs.
955     </column>
956
957     <column name="name">
958       <p>
959         The logical multicast group's name.  An index forces the name to be
960         unique within the <ref column="datapath"/>.  Logical flows in the
961         ingress pipeline may output to the group just as for individual logical
962         ports, by assigning the group's name to <code>outport</code> and
963         executing an <code>output</code> action.
964       </p>
965
966       <p>
967         Multicast group names and logical port names share a single namespace
968         and thus should not overlap (but the database schema cannot enforce
969         this).  To try to avoid conflicts, <code>ovn-northd</code> uses names
970         that begin with <code>_MC_</code>.
971       </p>
972     </column>
973
974     <column name="ports">
975       The logical ports included in the multicast group.  All of these ports
976       must be in the <ref column="datapath"/> logical datapath (but the
977       database schema cannot enforce this).
978     </column>
979   </table>
980
981   <table name="Datapath_Binding" title="Physical-Logical Datapath Bindings">
982     <p>
983       Each row in this table identifies physical bindings of a logical
984       datapath.  A logical datapath implements a logical pipeline among the
985       ports in the <ref table="Port_Binding"/> table associated with it.  In
986       practice, the pipeline in a given logical datapath implements either a
987       logical switch or a logical router.
988     </p>
989
990     <column name="tunnel_key">
991       The tunnel key value to which the logical datapath is bound.
992       The <code>Tunnel Encapsulation</code> section in
993       <code>ovn-architecture</code>(7) describes how tunnel keys are
994       constructed for each supported encapsulation.
995     </column>
996
997     <column name="external_ids" key="logical-switch" type='{"type": "uuid"}'>
998       Each row in <ref table="Datapath_Binding"/> is associated with some
999       logical datapath.  <code>ovn-northd</code> uses this key to store the
1000       UUID of the logical datapath <ref table="Logical_Switch"
1001       db="OVN_Northbound"/> row in the <ref db="OVN_Northbound"/> database.
1002     </column>
1003
1004     <group title="Common Columns">
1005       The overall purpose of these columns is described under <code>Common
1006       Columns</code> at the beginning of this document.
1007
1008       <column name="external_ids"/>
1009     </group>
1010   </table>
1011
1012   <table name="Port_Binding" title="Physical-Logical Port Bindings">
1013     <p>
1014       Each row in this table identifies the physical location of a logical
1015       port.
1016     </p>
1017
1018     <p>
1019       For every <code>Logical_Port</code> record in <code>OVN_Northbound</code>
1020       database, <code>ovn-northd</code> creates a record in this table.
1021       <code>ovn-northd</code> populates and maintains every column except
1022       the <code>chassis</code> column, which it leaves empty in new records.
1023     </p>
1024
1025     <p>
1026       <code>ovn-controller</code>/<code>ovn-controller-vtep</code>
1027       populates the <code>chassis</code> column for the records that
1028       identify the logical ports that are located on its hypervisor/gateway,
1029       which <code>ovn-controller</code>/<code>ovn-controller-vtep</code> in
1030       turn finds out by monitoring the local hypervisor's Open_vSwitch
1031       database, which identifies logical ports via the conventions described
1032       in <code>IntegrationGuide.md</code>.
1033     </p>
1034
1035     <p>
1036       When a chassis shuts down gracefully, it should clean up the
1037       <code>chassis</code> column that it previously had populated.
1038       (This is not critical because resources hosted on the chassis are equally
1039       unreachable regardless of whether their rows are present.)  To handle the
1040       case where a VM is shut down abruptly on one chassis, then brought up
1041       again on a different one,
1042       <code>ovn-controller</code>/<code>ovn-controller-vtep</code> must
1043       overwrite the <code>chassis</code> column with new information.
1044     </p>
1045
1046     <group title="Core Features">
1047       <column name="datapath">
1048         The logical datapath to which the logical port belongs.
1049       </column>
1050
1051       <column name="logical_port">
1052         A logical port, taken from <ref table="Logical_Port" column="name"
1053         db="OVN_Northbound"/> in the OVN_Northbound database's <ref
1054         table="Logical_Port" db="OVN_Northbound"/> table.  OVN does not
1055         prescribe a particular format for the logical port ID.
1056       </column>
1057
1058       <column name="chassis">
1059         The physical location of the logical port.  To successfully identify a
1060         chassis, this column must be a <ref table="Chassis"/> record.  This is
1061         populated by
1062         <code>ovn-controller</code>/<code>ovn-controller-vtep</code>.
1063       </column>
1064
1065       <column name="tunnel_key">
1066         <p>
1067           A number that represents the logical port in the key (e.g. STT key or
1068           Geneve TLV) field carried within tunnel protocol packets.
1069         </p>
1070
1071         <p>
1072           The tunnel ID must be unique within the scope of a logical datapath.
1073         </p>
1074       </column>
1075
1076       <column name="mac">
1077         <p>
1078           The Ethernet address or addresses used as a source address on the
1079           logical port, each in the form
1080           <var>xx</var>:<var>xx</var>:<var>xx</var>:<var>xx</var>:<var>xx</var>:<var>xx</var>.
1081           The string <code>unknown</code> is also allowed to indicate that the
1082           logical port has an unknown set of (additional) source addresses.
1083         </p>
1084
1085         <p>
1086           A VM interface would ordinarily have a single Ethernet address.  A
1087           gateway port might initially only have <code>unknown</code>, and then
1088           add MAC addresses to the set as it learns new source addresses.
1089         </p>
1090       </column>
1091
1092       <column name="type">
1093         <p>
1094           A type for this logical port.  Logical ports can be used to model other
1095           types of connectivity into an OVN logical switch.  The following types
1096           are defined:
1097         </p>
1098
1099         <dl>
1100           <dt>(empty string)</dt>
1101           <dd>VM (or VIF) interface.</dd>
1102           <dt><code>localnet</code></dt>
1103           <dd>
1104             A connection to a locally accessible network from each
1105             <code>ovn-controller</code> instance.  A logical switch can only
1106             have a single <code>localnet</code> port attached and at most one
1107             regular logical port.  This is used to model direct connectivity to
1108             an existing network.
1109           </dd>
1110
1111           <dt><code>vtep</code></dt>
1112           <dd>
1113             A port to a logical switch on a VTEP gateway chassis.  In order to
1114             get this port correctly recognized by the OVN controller, the <ref
1115             column="options"
1116             table="Port_Binding"/>:<code>vtep-physical-switch</code> and <ref
1117             column="options"
1118             table="Port_Binding"/>:<code>vtep-logical-switch</code> must also
1119             be defined.
1120           </dd>
1121         </dl>
1122       </column>
1123     </group>
1124
1125     <group title="Localnet Options">
1126       <p>
1127         These options apply to logical ports with <ref column="type"/> of
1128         <code>localnet</code>.
1129       </p>
1130
1131       <column name="options" key="network_name">
1132         Required.  <code>ovn-controller</code> uses the configuration entry
1133         <code>ovn-bridge-mappings</code> to determine how to connect to this
1134         network.  <code>ovn-bridge-mappings</code> is a list of network names
1135         mapped to a local OVS bridge that provides access to that network.  An
1136         example of configuring <code>ovn-bridge-mappings</code> would be:
1137
1138         <pre>$ ovs-vsctl set open . external-ids:ovn-bridge-mappings=physnet1:br-eth0,physnet2:br-eth1</pre>
1139
1140         <p>
1141           When a logical switch has a <code>localnet</code> port attached,
1142           every chassis that may have a local vif attached to that logical
1143           switch must have a bridge mapping configured to reach that
1144           <code>localnet</code>.  Traffic that arrives on a
1145           <code>localnet</code> port is never forwarded over a tunnel to
1146           another chassis.
1147         </p>
1148       </column>
1149
1150       <column name="tag">
1151         If set, indicates that the port represents a connection to a specific
1152         VLAN on a locally accessible network. The VLAN ID is used to match
1153         incoming traffic and is also added to outgoing traffic.
1154       </column>
1155     </group>
1156
1157     <group title="VTEP Options">
1158       <p>
1159         These options apply to logical ports with <ref column="type"/> of
1160         <code>vtep</code>.
1161       </p>
1162
1163       <column name="options" key="vtep-physical-switch">
1164         Required. The name of the VTEP gateway.
1165       </column>
1166
1167       <column name="options" key="vtep-logical-switch">
1168         Required.  A logical switch name connected by the VTEP gateway.  Must
1169         be set when <ref column="type"/> is <code>vtep</code>.
1170       </column>
1171     </group>
1172
1173     <group title="Nested Containers">
1174       <p>
1175         These columns support containers nested within a VM.  Specifically,
1176         they are used when <ref column="type"/> is empty and <ref
1177         column="logical_port"/> identifies the interface of a container spawned
1178         inside a VM.  They are empty for containers or VMs that run directly on
1179         a hypervisor.
1180       </p>
1181
1182       <column name="parent_port">
1183         This is taken from
1184         <ref table="Logical_Port" column="parent_name" db="OVN_Northbound"/>
1185         in the OVN_Northbound database's <ref table="Logical_Port"
1186         db="OVN_Northbound"/> table.
1187       </column>
1188
1189       <column name="tag">
1190         <p>
1191           Identifies the VLAN tag in the network traffic associated with that
1192           container's network interface.
1193         </p>
1194
1195         <p>
1196           This column is used for a different purpose when <ref column="type"/>
1197           is <code>localnet</code> (see <code>Localnet Options</code>, above).
1198         </p>
1199       </column>
1200     </group>
1201   </table>
1202 </database>