lib/netdev-dpdk: increase ring name length for dpdkr ports
[cascardo/ovs.git] / lib / classifier.h
index d69c201..889dc1e 100644 (file)
  * Each eliminated subtable lookup also reduces the amount of un-wildcarding.
  *
  *
- * Tentative Modifications
- * =======================
- *
- * When a new rule is added to a classifier, it can optionally be "invisible".
- * That means that lookups won't find the rule, although iterations through
- * the classifier will see it.
+ * Classifier Versioning
+ * =====================
  *
- * Similarly, deletions from a classifier can be "tentative", by setting
- * 'to_be_removed' to true within the rule.  A rule that is tentatively deleted
- * will not appear in iterations, although it will still be found by lookups.
- *
- * Classifiers can hold duplicate rules (rules with the same match criteria and
- * priority) when tentative modifications are involved: one (or more) identical
- * tentatively deleted rules can coexist in a classifier with at most one
- * identical invisible rule.
+ * Classifier lookups are always done in a specific classifier version, where
+ * a version is defined to be a natural number.
  *
- * The classifier supports tentative modifications for two reasons:
+ * When a new rule is added to a classifier, it is set to become visible in a
+ * specific version.  If the version number used at insert time is larger than
+ * any version number currently used in lookups, the new rule is said to be
+ * invisible to lookups.  This means that lookups won't find the rule, but the
+ * rule is immediately available to classifier iterations.
  *
- *     1. Performance: Adding (or deleting) a rule can, in pathological cases,
- *        have a cost proportional to the number of rules already in the
- *        classifier.  When multiple rules are being added (or deleted) in one
- *        go, though, this cost can be paid just once, not once per addition
- *        (or deletion), as long as it is OK for any new rules to be invisible
- *        until the batch change is complete.
+ * Similarly, a rule can be marked as to be deleted in a future version.  To
+ * delete a rule in a way to not remove the rule before all ongoing lookups are
+ * finished, the rule should be made invisible in a specific version number.
+ * Then, when all the lookups use a later version number, the rule can be
+ * actually removed from the classifier.
  *
- *     2. Staging additions and deletions: Invisibility allows a rule to be
- *        added tentatively, to possibly be modified or removed before it
- *        becomes visible.  Tentatively deletion allows a rule to be scheduled
- *        for deletion before it is certain that the deletion is desirable.
+ * Classifiers can hold duplicate rules (rules with the same match criteria and
+ * priority) when at most one of these duplicates is visible in any given
+ * lookup version.  The caller responsible for classifier modifications must
+ * maintain this invariant.
+ *
+ * The classifier supports versioning for two reasons:
+ *
+ *     1. Support for versioned modifications makes it possible to perform an
+ *        arbitraty series of classifier changes as one atomic transaction,
+ *        where intermediate versions of the classifier are not visible to any
+ *        lookups.  Also, when a rule is added for a future version, or marked
+ *        for removal after the current version, such modifications can be
+ *        reverted without any visible effects to any of the current lookups.
+ *
+ *     2. Performance: Adding (or deleting) a large set of rules can, in
+ *        pathological cases, have a cost proportional to the number of rules
+ *        already in the classifier.  When multiple rules are being added (or
+ *        deleted) in one go, though, this pathological case cost can be
+ *        typically avoided, as long as it is OK for any new rules to be
+ *        invisible until the batch change is complete.
+ *
+ * Note that the classifier_replace() function replaces a rule immediately, and
+ * is therefore not safe to use with versioning.  It is still available for the
+ * users that do not use versioning.
+ *
+ *
+ * Deferred Publication
+ * ====================
+ *
+ * Removing large number of rules from classifier can be costly, as the
+ * supporting data structures are teared down, in many cases just to be
+ * re-instantiated right after.  In the worst case, as when each rule has a
+ * different match pattern (mask), the maintenance of the match patterns can
+ * have cost O(N^2), where N is the number of different match patterns.  To
+ * alleviate this, the classifier supports a "deferred mode", in which changes
+ * in internal data structures needed for future version lookups may not be
+ * fully computed yet.  The computation is finalized when the deferred mode is
+ * turned off.
+ *
+ * This feature can be used with versioning such that all changes to future
+ * versions are made in the deferred mode.  Then, right before making the new
+ * version visible to lookups, the deferred mode is turned off so that all the
+ * data structures are ready for lookups with the new version number.
  *
  * To use deferred publication, first call classifier_defer().  Then, modify
- * the classifier via additions and deletions.  Call cls_rule_make_visible() on
- * each new rule at an appropriate time.  Finally, call classifier_publish().
+ * the classifier via additions (classifier_insert() with a specific, future
+ * version number) and deletions (use cls_rule_make_removable_after_version()).
+ * Then call classifier_publish(), and after that, announce the new version
+ * number to be used in lookups.
  *
  *
  * Thread-safety
  * =============
  *
- * The classifier may safely be accessed by many reader threads concurrently or
- * by a single writer. */
+ * The classifier may safely be accessed by many reader threads concurrently
+ * and by a single writer, or by multiple writers when they guarantee mutually
+ * exlucive access to classifier modifications.
+ *
+ * Since the classifier rules are RCU protected, the rule destruction after
+ * removal from the classifier must be RCU postponed.  Also, when versioning is
+ * used, the rule removal itself needs to be typically RCU postponed.  In this
+ * case the rule destruction is doubly RCU postponed, i.e., the second
+ * ovsrcu_postpone() call to destruct the rule is called from the first RCU
+ * callback that removes the rule.
+ *
+ * Rules that have never been visible to lookups are an exeption to the above
+ * rule.  Such rules can be removed immediately, but their destruction must
+ * still be RCU postponed, as the rule's visibility attribute may be examined
+ * parallel to the rule's removal. */
 
 #include "cmap.h"
 #include "match.h"
 #include "meta-flow.h"
 #include "pvector.h"
 #include "rculist.h"
+#include "type-props.h"
 
 #ifdef __cplusplus
 extern "C" {
@@ -274,6 +322,12 @@ struct cls_trie {
     rcu_trie_ptr root;            /* NULL if none. */
 };
 
+typedef uint64_t cls_version_t;
+
+#define CLS_MIN_VERSION 0                  /* Default version number to use. */
+#define CLS_MAX_VERSION (TYPE_MAXIMUM(cls_version_t) - 1)
+#define CLS_NOT_REMOVED_VERSION TYPE_MAXIMUM(cls_version_t)
+
 enum {
     CLS_MAX_INDICES = 3,   /* Maximum number of lookup indices per subtable. */
     CLS_MAX_TRIES = 3      /* Maximum number of prefix trees per classifier. */
@@ -301,17 +355,10 @@ struct cls_conjunction {
 
 /* A rule to be inserted to the classifier. */
 struct cls_rule {
-    struct rculist node;         /* In struct cls_subtable 'rules_list'. */
-    int priority;                /* Larger numbers are higher priorities. */
-    bool to_be_removed;          /* Rule will be deleted.
-                                  * This is the only field that may be
-                                  * modified after the rule has been added to
-                                  * a classifier.  Modifications are to be
-                                  * done only under same locking as all other
-                                  * classifier modifications.  This field may
-                                  * not be examined by lookups. */
-    struct cls_match *cls_match; /* NULL if not in a classifier. */
-    struct minimatch match;      /* Matching rule. */
+    struct rculist node;          /* In struct cls_subtable 'rules_list'. */
+    const int priority;           /* Larger numbers are higher priorities. */
+    struct cls_match *cls_match;  /* NULL if not in a classifier. */
+    const struct minimatch match; /* Matching rule. */
 };
 
 void cls_rule_init(struct cls_rule *, const struct match *, int priority);
@@ -325,12 +372,14 @@ void cls_rule_set_conjunctions(struct cls_rule *,
                                const struct cls_conjunction *, size_t n);
 
 bool cls_rule_equal(const struct cls_rule *, const struct cls_rule *);
-uint32_t cls_rule_hash(const struct cls_rule *, uint32_t basis);
 void cls_rule_format(const struct cls_rule *, struct ds *);
 bool cls_rule_is_catchall(const struct cls_rule *);
 bool cls_rule_is_loose_match(const struct cls_rule *rule,
                              const struct minimatch *criteria);
-void cls_rule_make_visible(const struct cls_rule *rule);
+bool cls_rule_visible_in_version(const struct cls_rule *, cls_version_t);
+void cls_rule_make_invisible_in_version(const struct cls_rule *,
+                                        cls_version_t);
+void cls_rule_restore_visibility(const struct cls_rule *);
 
 /* Constructor/destructor.  Must run single-threaded. */
 void classifier_init(struct classifier *, const uint8_t *flow_segments);
@@ -341,9 +390,11 @@ bool classifier_set_prefix_fields(struct classifier *,
                                   const enum mf_field_id *trie_fields,
                                   unsigned int n_trie_fields);
 void classifier_insert(struct classifier *, const struct cls_rule *,
-                       const struct cls_conjunction *, size_t n_conjunctions);
+                       cls_version_t, const struct cls_conjunction *,
+                       size_t n_conjunctions);
 const struct cls_rule *classifier_replace(struct classifier *,
                                           const struct cls_rule *,
+                                          cls_version_t,
                                           const struct cls_conjunction *,
                                           size_t n_conjunctions);
 const struct cls_rule *classifier_remove(struct classifier *,
@@ -354,15 +405,17 @@ static inline void classifier_publish(struct classifier *);
 /* Lookups.  These are RCU protected and may run concurrently with modifiers
  * and each other. */
 const struct cls_rule *classifier_lookup(const struct classifier *,
-                                         struct flow *,
+                                         cls_version_t, struct flow *,
                                          struct flow_wildcards *);
 bool classifier_rule_overlaps(const struct classifier *,
-                              const struct cls_rule *);
+                              const struct cls_rule *, cls_version_t);
 const struct cls_rule *classifier_find_rule_exactly(const struct classifier *,
-                                                    const struct cls_rule *);
+                                                    const struct cls_rule *,
+                                                    cls_version_t);
 const struct cls_rule *classifier_find_match_exactly(const struct classifier *,
                                                      const struct match *,
-                                                     int priority);
+                                                     int priority,
+                                                     cls_version_t);
 bool classifier_is_empty(const struct classifier *);
 int classifier_count(const struct classifier *);
 \f
@@ -382,18 +435,20 @@ struct cls_cursor {
     const struct classifier *cls;
     const struct cls_subtable *subtable;
     const struct cls_rule *target;
+    cls_version_t version;   /* Version to iterate. */
     struct pvector_cursor subtables;
     const struct cls_rule *rule;
 };
 
-struct cls_cursor cls_cursor_start(const struct classifier *cls,
-                                   const struct cls_rule *target);
+struct cls_cursor cls_cursor_start(const struct classifier *,
+                                   const struct cls_rule *target,
+                                   cls_version_t);
 void cls_cursor_advance(struct cls_cursor *);
 
 #define CLS_FOR_EACH(RULE, MEMBER, CLS)             \
-    CLS_FOR_EACH_TARGET(RULE, MEMBER, CLS, NULL)
-#define CLS_FOR_EACH_TARGET(RULE, MEMBER, CLS, TARGET)                  \
-    for (struct cls_cursor cursor__ = cls_cursor_start(CLS, TARGET);    \
+    CLS_FOR_EACH_TARGET(RULE, MEMBER, CLS, NULL, CLS_MAX_VERSION)
+#define CLS_FOR_EACH_TARGET(RULE, MEMBER, CLS, TARGET, VERSION)         \
+    for (struct cls_cursor cursor__ = cls_cursor_start(CLS, TARGET, VERSION); \
          (cursor__.rule                                                 \
           ? (INIT_CONTAINER(RULE, cursor__.rule, MEMBER),               \
              cls_cursor_advance(&cursor__),                             \
@@ -401,9 +456,6 @@ void cls_cursor_advance(struct cls_cursor *);
           : false);                                                     \
         )
 
-#ifdef __cplusplus
-}
-#endif
 \f
 static inline void
 classifier_defer(struct classifier *cls)
@@ -417,4 +469,8 @@ classifier_publish(struct classifier *cls)
     cls->publish = true;
     pvector_publish(&cls->subtables);
 }
+
+#ifdef __cplusplus
+}
+#endif
 #endif /* classifier.h */