mcast-snooping: Add Multicast Listener Discovery support
[cascardo/ovs.git] / lib / flow.h
index 7c3654b..a1c6e97 100644 (file)
@@ -1,5 +1,5 @@
 /*
- * Copyright (c) 2008, 2009, 2010, 2011, 2012, 2013 Nicira, Inc.
+ * Copyright (c) 2008, 2009, 2010, 2011, 2012, 2013, 2014, 2015 Nicira, Inc.
  *
  * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
  * you may not use this file except in compliance with the License.
 #include <stdbool.h>
 #include <stdint.h>
 #include <string.h>
+#include "byte-order.h"
 #include "openflow/nicira-ext.h"
 #include "openflow/openflow.h"
+#include "packets.h"
 #include "hash.h"
 #include "util.h"
 
 struct dpif_flow_stats;
 struct ds;
 struct flow_wildcards;
-struct miniflow;
 struct minimask;
-struct ofpbuf;
+struct dp_packet;
+struct pkt_metadata;
+struct match;
 
 /* This sequence number should be incremented whenever anything involving flows
  * or the wildcarding of flows changes.  This will cause build assertion
  * failures in places which likely need to be updated. */
-#define FLOW_WC_SEQ 20
+#define FLOW_WC_SEQ 32
 
+/* Number of Open vSwitch extension 32-bit registers. */
 #define FLOW_N_REGS 8
 BUILD_ASSERT_DECL(FLOW_N_REGS <= NXM_NX_MAX_REGS);
+BUILD_ASSERT_DECL(FLOW_N_REGS % 2 == 0); /* Even. */
+
+/* Number of OpenFlow 1.5+ 64-bit registers.
+ *
+ * Each of these overlays a pair of Open vSwitch 32-bit registers, so there
+ * are half as many of them.*/
+#define FLOW_N_XREGS (FLOW_N_REGS / 2)
 
 /* Used for struct flow's dl_type member for frames that have no Ethernet
  * type, that is, pure 802.2 frames. */
@@ -56,91 +67,131 @@ BUILD_ASSERT_DECL(FLOW_NW_FRAG_LATER == NX_IP_FRAG_LATER);
 #define FLOW_TNL_F_DONT_FRAGMENT (1 << 0)
 #define FLOW_TNL_F_CSUM (1 << 1)
 #define FLOW_TNL_F_KEY (1 << 2)
+#define FLOW_TNL_F_OAM (1 << 3)
 
-const char *flow_tun_flag_to_string(uint32_t flags);
+#define FLOW_TNL_F_MASK ((1 << 4) - 1)
 
-struct flow_tnl {
-    ovs_be64 tun_id;
-    ovs_be32 ip_src;
-    ovs_be32 ip_dst;
-    uint16_t flags;
-    uint8_t ip_tos;
-    uint8_t ip_ttl;
-};
+const char *flow_tun_flag_to_string(uint32_t flags);
 
-/* Unfortunately, a "struct flow" sometimes has to handle OpenFlow port
- * numbers and other times datapath (dpif) port numbers.  This union allows
- * access to both. */
-union flow_in_port {
-    ofp_port_t ofp_port;
-    odp_port_t odp_port;
-};
+/* Maximum number of supported MPLS labels. */
+#define FLOW_MAX_MPLS_LABELS 3
 
 /*
-* A flow in the network.
-*
-* The meaning of 'in_port' is context-dependent.  In most cases, it is a
-* 16-bit OpenFlow 1.0 port number.  In the software datapath interface (dpif)
-* layer and its implementations (e.g. dpif-linux, dpif-netdev), it is instead
-* a 32-bit datapath port number.
-*/
+ * A flow in the network.
+ *
+ * Must be initialized to all zeros to make any compiler-induced padding
+ * zeroed.  Helps also in keeping unused fields (such as mutually exclusive
+ * IPv4 and IPv6 addresses) zeroed out.
+ *
+ * The meaning of 'in_port' is context-dependent.  In most cases, it is a
+ * 16-bit OpenFlow 1.0 port number.  In the software datapath interface (dpif)
+ * layer and its implementations (e.g. dpif-netlink, dpif-netdev), it is
+ * instead a 32-bit datapath port number.
+ *
+ * The fields are organized in four segments to facilitate staged lookup, where
+ * lower layer fields are first used to determine if the later fields need to
+ * be looked at.  This enables better wildcarding for datapath flows.
+ *
+ * NOTE: Order of the fields is significant, any change in the order must be
+ * reflected in miniflow_extract()!
+ */
 struct flow {
+    /* Metadata */
     struct flow_tnl tunnel;     /* Encapsulating tunnel parameters. */
     ovs_be64 metadata;          /* OpenFlow Metadata. */
-    struct in6_addr ipv6_src;   /* IPv6 source address. */
-    struct in6_addr ipv6_dst;   /* IPv6 destination address. */
-    struct in6_addr nd_target;  /* IPv6 neighbor discovery (ND) target. */
-    uint32_t skb_priority;      /* Packet priority for QoS. */
     uint32_t regs[FLOW_N_REGS]; /* Registers. */
+    uint32_t skb_priority;      /* Packet priority for QoS. */
+    uint32_t pkt_mark;          /* Packet mark. */
+    uint32_t dp_hash;           /* Datapath computed hash value. The exact
+                                 * computation is opaque to the user space. */
+    union flow_in_port in_port; /* Input port.*/
+    uint32_t recirc_id;         /* Must be exact match. */
+    uint32_t conj_id;           /* Conjunction ID. */
+    ofp_port_t actset_output;   /* Output port in action set. */
+    uint8_t pad1[6];            /* Pad to 64 bits. */
+
+    /* L2, Order the same as in the Ethernet header! (64-bit aligned) */
+    uint8_t dl_dst[ETH_ADDR_LEN]; /* Ethernet destination address. */
+    uint8_t dl_src[ETH_ADDR_LEN]; /* Ethernet source address. */
+    ovs_be16 dl_type;           /* Ethernet frame type. */
+    ovs_be16 vlan_tci;          /* If 802.1Q, TCI | VLAN_CFI; otherwise 0. */
+    ovs_be32 mpls_lse[ROUND_UP(FLOW_MAX_MPLS_LABELS, 2)]; /* MPLS label stack
+                                                             (with padding). */
+    /* L3 (64-bit aligned) */
     ovs_be32 nw_src;            /* IPv4 source address. */
     ovs_be32 nw_dst;            /* IPv4 destination address. */
+    struct in6_addr ipv6_src;   /* IPv6 source address. */
+    struct in6_addr ipv6_dst;   /* IPv6 destination address. */
     ovs_be32 ipv6_label;        /* IPv6 flow label. */
-    union flow_in_port in_port; /* Input port.*/
-    uint32_t skb_mark;          /* Packet mark. */
-    ovs_be32 mpls_lse;          /* MPLS label stack entry. */
-    uint16_t mpls_depth;        /* Depth of MPLS stack. */
-    ovs_be16 vlan_tci;          /* If 802.1Q, TCI | VLAN_CFI; otherwise 0. */
-    ovs_be16 dl_type;           /* Ethernet frame type. */
-    ovs_be16 tp_src;            /* TCP/UDP source port. */
-    ovs_be16 tp_dst;            /* TCP/UDP destination port. */
-    uint8_t dl_src[6];          /* Ethernet source address. */
-    uint8_t dl_dst[6];          /* Ethernet destination address. */
-    uint8_t nw_proto;           /* IP protocol or low 8 bits of ARP opcode. */
+    uint8_t nw_frag;            /* FLOW_FRAG_* flags. */
     uint8_t nw_tos;             /* IP ToS (including DSCP and ECN). */
-    uint8_t arp_sha[6];         /* ARP/ND source hardware address. */
-    uint8_t arp_tha[6];         /* ARP/ND target hardware address. */
     uint8_t nw_ttl;             /* IP TTL/Hop Limit. */
-    uint8_t nw_frag;            /* FLOW_FRAG_* flags. */
-    uint8_t zeros[6];
+    uint8_t nw_proto;           /* IP protocol or low 8 bits of ARP opcode. */
+    struct in6_addr nd_target;  /* IPv6 neighbor discovery (ND) target. */
+    uint8_t arp_sha[ETH_ADDR_LEN]; /* ARP/ND source hardware address. */
+    uint8_t arp_tha[ETH_ADDR_LEN]; /* ARP/ND target hardware address. */
+    ovs_be16 tcp_flags;         /* TCP flags. With L3 to avoid matching L4. */
+    ovs_be16 pad2;              /* Pad to 64 bits. */
+
+    /* L4 (64-bit aligned) */
+    ovs_be16 tp_src;            /* TCP/UDP/SCTP source port. */
+    ovs_be16 tp_dst;            /* TCP/UDP/SCTP destination port. */
+    ovs_be32 igmp_group_ip4;    /* IGMP group IPv4 address.
+                                 * Keep last for BUILD_ASSERT_DECL below. */
 };
-BUILD_ASSERT_DECL(sizeof(struct flow) % 4 == 0);
+BUILD_ASSERT_DECL(sizeof(struct flow) % sizeof(uint64_t) == 0);
+
+#define FLOW_U64S (sizeof(struct flow) / sizeof(uint64_t))
 
-#define FLOW_U32S (sizeof(struct flow) / 4)
+/* Some flow fields are mutually exclusive or only appear within the flow
+ * pipeline.  IPv6 headers are bigger than IPv4 and MPLS, and IPv6 ND packets
+ * are bigger than TCP,UDP and IGMP packets. */
+#define FLOW_MAX_PACKET_U64S (FLOW_U64S                                   \
+    /* Unused in datapath */  - FLOW_U64_SIZE(regs)                       \
+                              - FLOW_U64_SIZE(metadata)                   \
+    /* L2.5/3 */              - FLOW_U64_SIZE(nw_src)  /* incl. nw_dst */ \
+                              - FLOW_U64_SIZE(mpls_lse)                   \
+    /* L4 */                  - FLOW_U64_SIZE(tp_src)                     \
+                             )
 
 /* Remember to update FLOW_WC_SEQ when changing 'struct flow'. */
-BUILD_ASSERT_DECL(sizeof(struct flow) == sizeof(struct flow_tnl) + 160 &&
-                  FLOW_WC_SEQ == 20);
-
-/* Represents the metadata fields of struct flow. */
-struct flow_metadata {
-    ovs_be64 tun_id;                 /* Encapsulating tunnel ID. */
-    ovs_be32 tun_src;                /* Tunnel outer IPv4 src addr */
-    ovs_be32 tun_dst;                /* Tunnel outer IPv4 dst addr */
-    ovs_be64 metadata;               /* OpenFlow 1.1+ metadata field. */
-    uint32_t regs[FLOW_N_REGS];      /* Registers. */
-    ofp_port_t in_port;              /* OpenFlow port or zero. */
+BUILD_ASSERT_DECL(offsetof(struct flow, igmp_group_ip4) + sizeof(uint32_t)
+                  == sizeof(struct flow_tnl) + 192
+                  && FLOW_WC_SEQ == 32);
+
+/* Incremental points at which flow classification may be performed in
+ * segments.
+ * This is located here since this is dependent on the structure of the
+ * struct flow defined above:
+ * Each offset must be on a distinct, successive U64 boundary strictly
+ * within the struct flow. */
+enum {
+    FLOW_SEGMENT_1_ENDS_AT = offsetof(struct flow, dl_dst),
+    FLOW_SEGMENT_2_ENDS_AT = offsetof(struct flow, nw_src),
+    FLOW_SEGMENT_3_ENDS_AT = offsetof(struct flow, tp_src),
 };
+BUILD_ASSERT_DECL(FLOW_SEGMENT_1_ENDS_AT % sizeof(uint64_t) == 0);
+BUILD_ASSERT_DECL(FLOW_SEGMENT_2_ENDS_AT % sizeof(uint64_t) == 0);
+BUILD_ASSERT_DECL(FLOW_SEGMENT_3_ENDS_AT % sizeof(uint64_t) == 0);
+BUILD_ASSERT_DECL(                     0 < FLOW_SEGMENT_1_ENDS_AT);
+BUILD_ASSERT_DECL(FLOW_SEGMENT_1_ENDS_AT < FLOW_SEGMENT_2_ENDS_AT);
+BUILD_ASSERT_DECL(FLOW_SEGMENT_2_ENDS_AT < FLOW_SEGMENT_3_ENDS_AT);
+BUILD_ASSERT_DECL(FLOW_SEGMENT_3_ENDS_AT < sizeof(struct flow));
 
-void flow_extract(struct ofpbuf *, uint32_t priority, uint32_t mark,
-                  const struct flow_tnl *, const union flow_in_port *in_port,
-                  struct flow *);
+extern const uint8_t flow_segment_u64s[];
+
+void flow_extract(struct dp_packet *, struct flow *);
 
 void flow_zero_wildcards(struct flow *, const struct flow_wildcards *);
-void flow_get_metadata(const struct flow *, struct flow_metadata *);
+void flow_unwildcard_tp_ports(const struct flow *, struct flow_wildcards *);
+void flow_get_metadata(const struct flow *, struct match *flow_metadata);
 
 char *flow_to_string(const struct flow *);
 void format_flags(struct ds *ds, const char *(*bit_to_string)(uint32_t),
                   uint32_t flags, char del);
+void format_flags_masked(struct ds *ds, const char *name,
+                         const char *(*bit_to_string)(uint32_t),
+                         uint32_t flags, uint32_t mask);
 
 void flow_format(struct ds *, const struct flow *);
 void flow_print(FILE *, const struct flow *);
@@ -152,12 +203,34 @@ void flow_set_dl_vlan(struct flow *, ovs_be16 vid);
 void flow_set_vlan_vid(struct flow *, ovs_be16 vid);
 void flow_set_vlan_pcp(struct flow *, uint8_t pcp);
 
-void flow_set_mpls_label(struct flow *flow, ovs_be32 label);
-void flow_set_mpls_ttl(struct flow *flow, uint8_t ttl);
-void flow_set_mpls_tc(struct flow *flow, uint8_t tc);
-void flow_set_mpls_bos(struct flow *flow, uint8_t stack);
+int flow_count_mpls_labels(const struct flow *, struct flow_wildcards *);
+int flow_count_common_mpls_labels(const struct flow *a, int an,
+                                  const struct flow *b, int bn,
+                                  struct flow_wildcards *wc);
+void flow_push_mpls(struct flow *, int n, ovs_be16 mpls_eth_type,
+                    struct flow_wildcards *);
+bool flow_pop_mpls(struct flow *, int n, ovs_be16 eth_type,
+                   struct flow_wildcards *);
+void flow_set_mpls_label(struct flow *, int idx, ovs_be32 label);
+void flow_set_mpls_ttl(struct flow *, int idx, uint8_t ttl);
+void flow_set_mpls_tc(struct flow *, int idx, uint8_t tc);
+void flow_set_mpls_bos(struct flow *, int idx, uint8_t stack);
+void flow_set_mpls_lse(struct flow *, int idx, ovs_be32 lse);
+
+void flow_compose(struct dp_packet *, const struct flow *);
+
+static inline uint64_t
+flow_get_xreg(const struct flow *flow, int idx)
+{
+    return ((uint64_t) flow->regs[idx * 2] << 32) | flow->regs[idx * 2 + 1];
+}
 
-void flow_compose(struct ofpbuf *, const struct flow *);
+static inline void
+flow_set_xreg(struct flow *flow, int idx, uint64_t value)
+{
+    flow->regs[idx * 2] = value >> 32;
+    flow->regs[idx * 2 + 1] = value;
+}
 
 static inline int
 flow_compare_3way(const struct flow *a, const struct flow *b)
@@ -174,7 +247,8 @@ flow_equal(const struct flow *a, const struct flow *b)
 static inline size_t
 flow_hash(const struct flow *flow, uint32_t basis)
 {
-    return hash_words((const uint32_t *) flow, sizeof *flow / 4, basis);
+    return hash_words64((const uint64_t *)flow,
+                        sizeof *flow / sizeof(uint64_t), basis);
 }
 
 static inline uint16_t
@@ -224,9 +298,6 @@ hash_odp_port(odp_port_t odp_port)
 {
     return hash_int(odp_to_u32(odp_port), 0);
 }
-
-uint32_t flow_hash_in_minimask(const struct flow *, const struct minimask *,
-                               uint32_t basis);
 \f
 /* Wildcards for a flow.
  *
@@ -237,13 +308,25 @@ struct flow_wildcards {
     struct flow masks;
 };
 
+#define WC_MASK_FIELD(WC, FIELD) \
+    memset(&(WC)->masks.FIELD, 0xff, sizeof (WC)->masks.FIELD)
+#define WC_UNMASK_FIELD(WC, FIELD) \
+    memset(&(WC)->masks.FIELD, 0, sizeof (WC)->masks.FIELD)
+
 void flow_wildcards_init_catchall(struct flow_wildcards *);
-void flow_wildcards_init_exact(struct flow_wildcards *);
+
+void flow_wildcards_init_for_packet(struct flow_wildcards *,
+                                    const struct flow *);
+uint64_t flow_wc_map(const struct flow *);
+
+void flow_wildcards_clear_non_packet_fields(struct flow_wildcards *);
 
 bool flow_wildcards_is_catchall(const struct flow_wildcards *);
 
 void flow_wildcards_set_reg_mask(struct flow_wildcards *,
                                  int idx, uint32_t mask);
+void flow_wildcards_set_xreg_mask(struct flow_wildcards *,
+                                  int idx, uint64_t mask);
 
 void flow_wildcards_and(struct flow_wildcards *dst,
                         const struct flow_wildcards *src1,
@@ -253,15 +336,14 @@ void flow_wildcards_or(struct flow_wildcards *dst,
                        const struct flow_wildcards *src2);
 bool flow_wildcards_has_extra(const struct flow_wildcards *,
                               const struct flow_wildcards *);
-
-void flow_wildcards_fold_minimask(struct flow_wildcards *,
-                                  const struct minimask *);
-
 uint32_t flow_wildcards_hash(const struct flow_wildcards *, uint32_t basis);
 bool flow_wildcards_equal(const struct flow_wildcards *,
                           const struct flow_wildcards *);
+uint32_t flow_hash_5tuple(const struct flow *flow, uint32_t basis);
 uint32_t flow_hash_symmetric_l4(const struct flow *flow, uint32_t basis);
 
+/* Initialize a flow with random fields that matter for nx_hash_fields. */
+void flow_random_hash_fields(struct flow *);
 void flow_mask_hash_fields(const struct flow *, struct flow_wildcards *,
                            enum nx_hash_fields);
 uint32_t flow_hash_fields(const struct flow *, enum nx_hash_fields,
@@ -278,8 +360,11 @@ bool flow_equal_except(const struct flow *a, const struct flow *b,
 \f
 /* Compressed flow. */
 
-#define MINI_N_INLINE (sizeof(void *) == 4 ? 7 : 8)
-#define MINI_N_MAPS DIV_ROUND_UP(FLOW_U32S, 32)
+/* Number of 64-bit words present in struct miniflow. */
+#define MINI_N_INLINE 4
+
+/* Maximum number of 64-bit words supported. */
+BUILD_ASSERT_DECL(FLOW_U64S <= 63);
 
 /* A sparse representation of a "struct flow".
  *
@@ -288,44 +373,210 @@ bool flow_equal_except(const struct flow *a, const struct flow *b,
  * saves time when the goal is to iterate over only the nonzero parts of the
  * struct.
  *
- * The 'map' member holds one bit for each uint32_t in a "struct flow".  Each
- * 0-bit indicates that the corresponding uint32_t is zero, each 1-bit that it
- * is nonzero.
- *
- * 'values' points to the start of an array that has one element for each 1-bit
- * in 'map'.  The least-numbered 1-bit is in values[0], the next 1-bit is in
- * values[1], and so on.
- *
- * 'values' may point to a few different locations:
+ * The 'map' member holds one bit for each uint64_t in a "struct flow".  Each
+ * 0-bit indicates that the corresponding uint64_t is zero, each 1-bit that it
+ * *may* be nonzero (see below how this applies to minimasks).
  *
- *     - If 'map' has MINI_N_INLINE or fewer 1-bits, it may point to
- *       'inline_values'.  One hopes that this is the common case.
+ * The 'values_inline' boolean member indicates that the values are at
+ * 'inline_values'.  If 'values_inline' is zero, then the values are
+ * offline at 'offline_values'.  In either case, values is an array that has
+ * one element for each 1-bit in 'map'.  The least-numbered 1-bit is in
+ * the first element of the values array, the next 1-bit is in the next array
+ * element, and so on.
  *
- *     - If 'map' has more than MINI_N_INLINE 1-bits, it may point to memory
- *       allocated with malloc().
+ * MINI_N_INLINE is the default number of inline words.  When a miniflow is
+ * dynamically allocated the actual amount of inline storage may be different.
+ * In that case 'inline_values' contains storage at least for the number
+ * of words indicated by 'map' (one uint64_t for each 1-bit in the map).
  *
- *     - The caller could provide storage on the stack for situations where
- *       that makes sense.  So far that's only proved useful for
- *       minimask_combine(), but the principle works elsewhere.
- *
- * The implementation maintains and depends on the invariant that every element
- * in 'values' is nonzero; that is, wherever a 1-bit appears in 'map', the
- * corresponding element of 'values' must be nonzero.
+ * Elements in values array are allowed to be zero.  This is useful for "struct
+ * minimatch", for which ensuring that the miniflow and minimask members have
+ * same 'map' allows optimization.  This allowance applies only to a miniflow
+ * that is not a mask.  That is, a minimask may NOT have zero elements in
+ * its 'values'.
  */
 struct miniflow {
-    uint32_t *values;
-    uint32_t inline_values[MINI_N_INLINE];
-    uint32_t map[MINI_N_MAPS];
+    uint64_t map:63;
+    uint64_t values_inline:1;
+    union {
+        uint64_t *offline_values;
+        uint64_t inline_values[MINI_N_INLINE]; /* Minimum inline size. */
+    };
 };
+BUILD_ASSERT_DECL(sizeof(struct miniflow)
+                  == sizeof(uint64_t) + MINI_N_INLINE * sizeof(uint64_t));
+
+#define MINIFLOW_VALUES_SIZE(COUNT) ((COUNT) * sizeof(uint64_t))
+
+static inline uint64_t *miniflow_values(struct miniflow *mf)
+{
+    return OVS_LIKELY(mf->values_inline)
+        ? mf->inline_values : mf->offline_values;
+}
 
+static inline const uint64_t *miniflow_get_values(const struct miniflow *mf)
+{
+    return OVS_LIKELY(mf->values_inline)
+        ? mf->inline_values : mf->offline_values;
+}
+
+/* This is useful for initializing a miniflow for a miniflow_extract() call. */
+static inline void miniflow_initialize(struct miniflow *mf,
+                                       uint64_t buf[FLOW_U64S])
+{
+    mf->map = 0;
+    mf->values_inline = (buf == (uint64_t *)(mf + 1));
+    if (!mf->values_inline) {
+        mf->offline_values = buf;
+    }
+}
+
+struct pkt_metadata;
+
+/* The 'dst->values' must be initialized with a buffer with space for
+ * FLOW_U64S.  'dst->map' is ignored on input and set on output to
+ * indicate which fields were extracted. */
+void miniflow_extract(struct dp_packet *packet, struct miniflow *dst);
 void miniflow_init(struct miniflow *, const struct flow *);
+void miniflow_init_with_minimask(struct miniflow *, const struct flow *,
+                                 const struct minimask *);
 void miniflow_clone(struct miniflow *, const struct miniflow *);
+void miniflow_clone_inline(struct miniflow *, const struct miniflow *,
+                           size_t n_values);
+void miniflow_move(struct miniflow *dst, struct miniflow *);
 void miniflow_destroy(struct miniflow *);
 
 void miniflow_expand(const struct miniflow *, struct flow *);
 
-uint32_t miniflow_get(const struct miniflow *, unsigned int u32_ofs);
-uint16_t miniflow_get_vid(const struct miniflow *);
+static inline uint64_t flow_u64_value(const struct flow *flow, size_t index)
+{
+    return ((uint64_t *)(flow))[index];
+}
+
+static inline uint64_t *flow_u64_lvalue(struct flow *flow, size_t index)
+{
+    return &((uint64_t *)(flow))[index];
+}
+
+static inline bool
+flow_get_next_in_map(const struct flow *flow, uint64_t map, uint64_t *value)
+{
+    if (map) {
+        *value = flow_u64_value(flow, raw_ctz(map));
+        return true;
+    }
+    return false;
+}
+
+/* Iterate through all flow u64 values specified by 'MAP'. */
+#define FLOW_FOR_EACH_IN_MAP(VALUE, FLOW, MAP)         \
+    for (uint64_t map__ = (MAP);                       \
+         flow_get_next_in_map(FLOW, map__, &(VALUE));  \
+         map__ = zero_rightmost_1bit(map__))
+
+/* Iterate through all struct flow u64 indices specified by 'MAP'. */
+#define MAP_FOR_EACH_INDEX(U64IDX, MAP)                 \
+    for (uint64_t map__ = (MAP);                        \
+         map__ && ((U64IDX) = raw_ctz(map__), true);    \
+         map__ = zero_rightmost_1bit(map__))
+
+#define FLOW_U64_SIZE(FIELD)                                            \
+    DIV_ROUND_UP(sizeof(((struct flow *)0)->FIELD), sizeof(uint64_t))
+
+#define MINIFLOW_MAP(FIELD)                       \
+    (((UINT64_C(1) << FLOW_U64_SIZE(FIELD)) - 1)  \
+     << (offsetof(struct flow, FIELD) / sizeof(uint64_t)))
+
+struct mf_for_each_in_map_aux {
+    const uint64_t *values;
+    uint64_t fmap;
+    uint64_t map;
+};
+
+static inline bool
+mf_get_next_in_map(struct mf_for_each_in_map_aux *aux, uint64_t *value)
+{
+    if (aux->map) {
+        uint64_t rm1bit = rightmost_1bit(aux->map);
+        aux->map -= rm1bit;
+
+        if (aux->fmap & rm1bit) {
+            /* Advance 'aux->values' to point to the value for 'rm1bit'. */
+            uint64_t trash = aux->fmap & (rm1bit - 1);
+            if (trash) {
+                aux->fmap -= trash;
+                aux->values += count_1bits(trash);
+            }
+
+            /* Retrieve the value for 'rm1bit' then advance past it. */
+            aux->fmap -= rm1bit;
+            *value = *aux->values++;
+        } else {
+            *value = 0;
+        }
+        return true;
+    } else {
+        return false;
+    }
+}
+
+/* Iterate through all miniflow u64 values specified by 'MAP'. */
+#define MINIFLOW_FOR_EACH_IN_MAP(VALUE, FLOW, MAP)                      \
+    for (struct mf_for_each_in_map_aux aux__                            \
+             = { miniflow_get_values(FLOW), (FLOW)->map, MAP };         \
+         mf_get_next_in_map(&aux__, &(VALUE));                          \
+        )
+
+/* This can be used when it is known that 'u64_idx' is set in 'map'. */
+static inline uint64_t
+miniflow_values_get__(const uint64_t *values, uint64_t map, int u64_idx)
+{
+    return values[count_1bits(map & ((UINT64_C(1) << u64_idx) - 1))];
+}
+
+/* This can be used when it is known that 'u64_idx' is set in
+ * the map of 'mf'. */
+static inline uint64_t
+miniflow_get__(const struct miniflow *mf, int u64_idx)
+{
+    return miniflow_values_get__(miniflow_get_values(mf), mf->map, u64_idx);
+}
+
+/* Get the value of 'FIELD' of an up to 8 byte wide integer type 'TYPE' of
+ * a miniflow. */
+#define MINIFLOW_GET_TYPE(MF, TYPE, OFS)                                \
+    (((MF)->map & (UINT64_C(1) << (OFS) / sizeof(uint64_t)))            \
+     ? ((OVS_FORCE const TYPE *)                                        \
+        (miniflow_get_values(MF)                                        \
+         + count_1bits((MF)->map &                                      \
+                       ((UINT64_C(1) << (OFS) / sizeof(uint64_t)) - 1)))) \
+     [(OFS) % sizeof(uint64_t) / sizeof(TYPE)]                          \
+     : 0)                                                               \
+
+#define MINIFLOW_GET_U8(FLOW, FIELD)                                \
+    MINIFLOW_GET_TYPE(FLOW, uint8_t, offsetof(struct flow, FIELD))
+#define MINIFLOW_GET_U16(FLOW, FIELD)                               \
+    MINIFLOW_GET_TYPE(FLOW, uint16_t, offsetof(struct flow, FIELD))
+#define MINIFLOW_GET_BE16(FLOW, FIELD)                              \
+    MINIFLOW_GET_TYPE(FLOW, ovs_be16, offsetof(struct flow, FIELD))
+#define MINIFLOW_GET_U32(FLOW, FIELD)                               \
+    MINIFLOW_GET_TYPE(FLOW, uint32_t, offsetof(struct flow, FIELD))
+#define MINIFLOW_GET_BE32(FLOW, FIELD)                              \
+    MINIFLOW_GET_TYPE(FLOW, ovs_be32, offsetof(struct flow, FIELD))
+#define MINIFLOW_GET_U64(FLOW, FIELD)                               \
+    MINIFLOW_GET_TYPE(FLOW, uint64_t, offsetof(struct flow, FIELD))
+#define MINIFLOW_GET_BE64(FLOW, FIELD)                              \
+    MINIFLOW_GET_TYPE(FLOW, ovs_be64, offsetof(struct flow, FIELD))
+
+static inline uint64_t miniflow_get(const struct miniflow *,
+                                    unsigned int u64_ofs);
+static inline uint32_t miniflow_get_u32(const struct miniflow *,
+                                        unsigned int u32_ofs);
+static inline ovs_be32 miniflow_get_be32(const struct miniflow *,
+                                         unsigned int be32_ofs);
+static inline uint16_t miniflow_get_vid(const struct miniflow *);
+static inline uint16_t miniflow_get_tcp_flags(const struct miniflow *);
+static inline ovs_be64 miniflow_get_metadata(const struct miniflow *);
 
 bool miniflow_equal(const struct miniflow *a, const struct miniflow *b);
 bool miniflow_equal_in_minimask(const struct miniflow *a,
@@ -334,35 +585,208 @@ bool miniflow_equal_in_minimask(const struct miniflow *a,
 bool miniflow_equal_flow_in_minimask(const struct miniflow *a,
                                      const struct flow *b,
                                      const struct minimask *);
-uint32_t miniflow_hash(const struct miniflow *, uint32_t basis);
-uint32_t miniflow_hash_in_minimask(const struct miniflow *,
-                                   const struct minimask *, uint32_t basis);
+uint32_t miniflow_hash_5tuple(const struct miniflow *flow, uint32_t basis);
+
 \f
 /* Compressed flow wildcards. */
 
 /* A sparse representation of a "struct flow_wildcards".
  *
- * See the large comment on struct miniflow for details. */
+ * See the large comment on struct miniflow for details.
+ *
+ * Note: While miniflow can have zero data for a 1-bit in the map,
+ * a minimask may not!  We rely on this in the implementation. */
 struct minimask {
     struct miniflow masks;
 };
 
 void minimask_init(struct minimask *, const struct flow_wildcards *);
 void minimask_clone(struct minimask *, const struct minimask *);
+void minimask_move(struct minimask *dst, struct minimask *src);
 void minimask_combine(struct minimask *dst,
                       const struct minimask *a, const struct minimask *b,
-                      uint32_t storage[FLOW_U32S]);
+                      uint64_t storage[FLOW_U64S]);
 void minimask_destroy(struct minimask *);
 
 void minimask_expand(const struct minimask *, struct flow_wildcards *);
 
-uint32_t minimask_get(const struct minimask *, unsigned int u32_ofs);
-uint16_t minimask_get_vid_mask(const struct minimask *);
+static inline uint32_t minimask_get_u32(const struct minimask *,
+                                        unsigned int u32_ofs);
+static inline ovs_be32 minimask_get_be32(const struct minimask *,
+                                         unsigned int be32_ofs);
+static inline uint16_t minimask_get_vid_mask(const struct minimask *);
+static inline ovs_be64 minimask_get_metadata_mask(const struct minimask *);
 
 bool minimask_equal(const struct minimask *a, const struct minimask *b);
-uint32_t minimask_hash(const struct minimask *, uint32_t basis);
-
 bool minimask_has_extra(const struct minimask *, const struct minimask *);
-bool minimask_is_catchall(const struct minimask *);
+
+\f
+/* Returns true if 'mask' matches every packet, false if 'mask' fixes any bits
+ * or fields. */
+static inline bool
+minimask_is_catchall(const struct minimask *mask)
+{
+    /* For every 1-bit in mask's map, the corresponding value is non-zero,
+     * so the only way the mask can not fix any bits or fields is for the
+     * map the be zero. */
+    return mask->masks.map == 0;
+}
+
+/* Returns the uint64_t that would be at byte offset '8 * u64_ofs' if 'flow'
+ * were expanded into a "struct flow". */
+static inline uint64_t miniflow_get(const struct miniflow *flow,
+                                    unsigned int u64_ofs)
+{
+    return flow->map & (UINT64_C(1) << u64_ofs)
+        ? miniflow_get__(flow, u64_ofs) : 0;
+}
+
+static inline uint32_t miniflow_get_u32(const struct miniflow *flow,
+                                        unsigned int u32_ofs)
+{
+    uint64_t value = miniflow_get(flow, u32_ofs / 2);
+
+#if WORDS_BIGENDIAN
+    return (u32_ofs & 1) ? value : value >> 32;
+#else
+    return (u32_ofs & 1) ? value >> 32 : value;
+#endif
+}
+
+static inline ovs_be32 miniflow_get_be32(const struct miniflow *flow,
+                                         unsigned int be32_ofs)
+{
+    return (OVS_FORCE ovs_be32)miniflow_get_u32(flow, be32_ofs);
+}
+
+/* Returns the VID within the vlan_tci member of the "struct flow" represented
+ * by 'flow'. */
+static inline uint16_t
+miniflow_get_vid(const struct miniflow *flow)
+{
+    ovs_be16 tci = MINIFLOW_GET_BE16(flow, vlan_tci);
+    return vlan_tci_to_vid(tci);
+}
+
+/* Returns the uint32_t that would be at byte offset '4 * u32_ofs' if 'mask'
+ * were expanded into a "struct flow_wildcards". */
+static inline uint32_t
+minimask_get_u32(const struct minimask *mask, unsigned int u32_ofs)
+{
+    return miniflow_get_u32(&mask->masks, u32_ofs);
+}
+
+static inline ovs_be32
+minimask_get_be32(const struct minimask *mask, unsigned int be32_ofs)
+{
+    return (OVS_FORCE ovs_be32)minimask_get_u32(mask, be32_ofs);
+}
+
+/* Returns the VID mask within the vlan_tci member of the "struct
+ * flow_wildcards" represented by 'mask'. */
+static inline uint16_t
+minimask_get_vid_mask(const struct minimask *mask)
+{
+    return miniflow_get_vid(&mask->masks);
+}
+
+/* Returns the value of the "tcp_flags" field in 'flow'. */
+static inline uint16_t
+miniflow_get_tcp_flags(const struct miniflow *flow)
+{
+    return ntohs(MINIFLOW_GET_BE16(flow, tcp_flags));
+}
+
+/* Returns the value of the OpenFlow 1.1+ "metadata" field in 'flow'. */
+static inline ovs_be64
+miniflow_get_metadata(const struct miniflow *flow)
+{
+    return MINIFLOW_GET_BE64(flow, metadata);
+}
+
+/* Returns the mask for the OpenFlow 1.1+ "metadata" field in 'mask'.
+ *
+ * The return value is all-1-bits if 'mask' matches on the whole value of the
+ * metadata field, all-0-bits if 'mask' entirely wildcards the metadata field,
+ * or some other value if the metadata field is partially matched, partially
+ * wildcarded. */
+static inline ovs_be64
+minimask_get_metadata_mask(const struct minimask *mask)
+{
+    return MINIFLOW_GET_BE64(&mask->masks, metadata);
+}
+
+/* Perform a bitwise OR of miniflow 'src' flow data with the equivalent
+ * fields in 'dst', storing the result in 'dst'. */
+static inline void
+flow_union_with_miniflow(struct flow *dst, const struct miniflow *src)
+{
+    uint64_t *dst_u64 = (uint64_t *) dst;
+    const uint64_t *p = miniflow_get_values(src);
+    int idx;
+
+    MAP_FOR_EACH_INDEX(idx, src->map) {
+        dst_u64[idx] |= *p++;
+    }
+}
+
+static inline void
+pkt_metadata_from_flow(struct pkt_metadata *md, const struct flow *flow)
+{
+    md->recirc_id = flow->recirc_id;
+    md->dp_hash = flow->dp_hash;
+    md->tunnel = flow->tunnel;
+    md->skb_priority = flow->skb_priority;
+    md->pkt_mark = flow->pkt_mark;
+    md->in_port = flow->in_port;
+}
+
+static inline bool is_ip_any(const struct flow *flow)
+{
+    return dl_type_is_ip_any(flow->dl_type);
+}
+
+static inline bool is_icmpv4(const struct flow *flow)
+{
+    return (flow->dl_type == htons(ETH_TYPE_IP)
+            && flow->nw_proto == IPPROTO_ICMP);
+}
+
+static inline bool is_icmpv6(const struct flow *flow)
+{
+    return (flow->dl_type == htons(ETH_TYPE_IPV6)
+            && flow->nw_proto == IPPROTO_ICMPV6);
+}
+
+static inline bool is_igmp(const struct flow *flow)
+{
+    return (flow->dl_type == htons(ETH_TYPE_IP)
+            && flow->nw_proto == IPPROTO_IGMP);
+}
+
+static inline bool is_mld(const struct flow *flow)
+{
+    return is_icmpv6(flow)
+           && (flow->tp_src == htons(MLD_QUERY)
+               || flow->tp_src == htons(MLD_REPORT)
+               || flow->tp_src == htons(MLD_DONE)
+               || flow->tp_src == htons(MLD2_REPORT));
+}
+
+static inline bool is_mld_query(const struct flow *flow)
+{
+    return is_icmpv6(flow) && flow->tp_src == htons(MLD_QUERY);
+}
+
+static inline bool is_mld_report(const struct flow *flow)
+{
+    return is_mld(flow) && !is_mld_query(flow);
+}
+
+static inline bool is_stp(const struct flow *flow)
+{
+    return (eth_addr_equals(flow->dl_dst, eth_addr_stp)
+            && flow->dl_type == htons(FLOW_DL_TYPE_NONE));
+}
 
 #endif /* flow.h */