switch/table-hash.c

   1 /* Copyright (c) 2008 The Board of Trustees of The Leland Stanford
   2  * Junior University
   3  *
   4  * We are making the OpenFlow specification and associated documentation
   5  * (Software) available for public use and benefit with the expectation
   6  * that others will use, modify and enhance the Software and contribute
   7  * those enhancements back to the community. However, since we would
   8  * like to make the Software available for broadest use, with as few
   9  * restrictions as possible permission is hereby granted, free of
  10  * charge, to any person obtaining a copy of this Software to deal in
  11  * the Software under the copyrights without restriction, including
  12  * without limitation the rights to use, copy, modify, merge, publish,
  13  * distribute, sublicense, and/or sell copies of the Software, and to
  14  * permit persons to whom the Software is furnished to do so, subject to
  15  * the following conditions:
  16  *
  17  * The above copyright notice and this permission notice shall be
  18  * included in all copies or substantial portions of the Software.
  19  *
  20  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND,
  21  * EXPRESS OR IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF
  22  * MERCHANTABILITY, FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND
  23  * NONINFRINGEMENT.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS
  24  * BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER LIABILITY, WHETHER IN AN
  25  * ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM, OUT OF OR IN
  26  * CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN THE
  27  * SOFTWARE.
  28  *
  29  * The name and trademarks of copyright holder(s) may NOT be used in
  30  * advertising or publicity pertaining to the Software or any
  31  * derivatives without specific, written prior permission.
  32  */
  33
  34 #include <config.h>
  35 #include "table.h"
  36 #include <assert.h>
  37 #include <stdlib.h>
  38 #include <string.h>
  39 #include "crc32.h"
  40 #include "datapath.h"
  41 #include "flow.h"
  42 #include "switch-flow.h"
  43
  44 struct sw_table_hash {
  45     struct sw_table swt;
  46     struct crc32 crc32;
  47     unsigned int n_flows;
  48     unsigned int bucket_mask; /* Number of buckets minus 1. */
  49     struct sw_flow **buckets;
  50 };
  51
  52 static struct sw_flow **find_bucket(struct sw_table *swt,
  53                                     const struct sw_flow_key *key)
  54 {
  55     struct sw_table_hash *th = (struct sw_table_hash *) swt;
  56     unsigned int crc = crc32_calculate(&th->crc32, key,
  57             offsetof(struct sw_flow_key, wildcards));
  58     return &th->buckets[crc & th->bucket_mask];
  59 }
  60
  61 static struct sw_flow *table_hash_lookup(struct sw_table *swt,
  62                                          const struct sw_flow_key *key)
  63 {
  64     struct sw_flow *flow = *find_bucket(swt, key);
  65     return flow && !flow_compare(&flow->key.flow, &key->flow) ? flow : NULL;
  66 }
  67
  68 static int table_hash_insert(struct sw_table *swt, struct sw_flow *flow)
  69 {
  70     struct sw_table_hash *th = (struct sw_table_hash *) swt;
  71     struct sw_flow **bucket;
  72     int retval;
  73
  74     if (flow->key.wildcards != 0)
  75         return 0;
  76
  77     bucket = find_bucket(swt, &flow->key);
  78     if (*bucket == NULL) {
  79         th->n_flows++;
  80         *bucket = flow;
  81         retval = 1;
  82     } else {
  83         struct sw_flow *old_flow = *bucket;
  84         if (!flow_compare(&old_flow->key.flow, &flow->key.flow)) {
  85             *bucket = flow;
  86             flow_free(old_flow);
  87             retval = 1;
  88         } else {
  89             retval = 0;
  90         }
  91     }
  92     return retval;
  93 }
  94
  95 static int table_hash_modify(struct sw_table *swt,
  96         const struct sw_flow_key *key, uint16_t priority, int strict,
  97         const struct ofp_action_header *actions, size_t actions_len)
  98 {
  99     struct sw_table_hash *th = (struct sw_table_hash *) swt;
 100     unsigned int count = 0;
 101
 102     if (key->wildcards == 0) {
 103         struct sw_flow **bucket = find_bucket(swt, key);
 104         struct sw_flow *flow = *bucket;
 105         if (flow && flow_matches_desc(&flow->key, key, strict)
 106                 && (!strict || (flow->priority == priority))) {
 107             flow_replace_acts(flow, actions, actions_len);
 108             count = 1;
 109         }
 110     } else {
 111         unsigned int i;
 112
 113         for (i = 0; i <= th->bucket_mask; i++) {
 114             struct sw_flow **bucket = &th->buckets[i];
 115             struct sw_flow *flow = *bucket;
 116             if (flow && flow_matches_desc(&flow->key, key, strict)
 117                     && (!strict || (flow->priority == priority))) {
 118                 flow_replace_acts(flow, actions, actions_len);
 119                 count++;
 120             }
 121         }
 122     }
 123     return count;
 124 }
 125
 126 /* Caller must update n_flows. */
 127 static void
 128 do_delete(struct sw_flow **bucket)
 129 {
 130     flow_free(*bucket);
 131     *bucket = NULL;
 132 }
 133
 134 /* Returns number of deleted flows.  We can igonre the priority
 135  * argument, since all exact-match entries are the same (highest)
 136  * priority. */
 137 static int table_hash_delete(struct sw_table *swt,
 138                              const struct sw_flow_key *key,
 139                              uint16_t priority, int strict)
 140 {
 141     struct sw_table_hash *th = (struct sw_table_hash *) swt;
 142     unsigned int count = 0;
 143
 144     if (key->wildcards == 0) {
 145         struct sw_flow **bucket = find_bucket(swt, key);
 146         struct sw_flow *flow = *bucket;
 147         if (flow && !flow_compare(&flow->key.flow, &key->flow)) {
 148             do_delete(bucket);
 149             count = 1;
 150         }
 151     } else {
 152         unsigned int i;
 153
 154         for (i = 0; i <= th->bucket_mask; i++) {
 155             struct sw_flow **bucket = &th->buckets[i];
 156             struct sw_flow *flow = *bucket;
 157             if (flow && flow_matches_desc(&flow->key, key, strict)) {
 158                 do_delete(bucket);
 159                 count++;
 160             }
 161         }
 162     }
 163     th->n_flows -= count;
 164     return count;
 165 }
 166
 167 static void table_hash_timeout(struct sw_table *swt, struct list *deleted)
 168 {
 169     struct sw_table_hash *th = (struct sw_table_hash *) swt;
 170     unsigned int i;
 171
 172     for (i = 0; i <= th->bucket_mask; i++) {
 173         struct sw_flow **bucket = &th->buckets[i];
 174         struct sw_flow *flow = *bucket;
 175         if (flow && flow_timeout(flow)) {
 176             list_push_back(deleted, &flow->node);
 177             *bucket = NULL;
 178             th->n_flows--;
 179         }
 180     }
 181 }
 182
 183 static void table_hash_destroy(struct sw_table *swt)
 184 {
 185     struct sw_table_hash *th = (struct sw_table_hash *) swt;
 186     unsigned int i;
 187     for (i = 0; i <= th->bucket_mask; i++) {
 188         if (th->buckets[i]) {
 189             flow_free(th->buckets[i]);
 190         }
 191     }
 192     free(th->buckets);
 193     free(th);
 194 }
 195
 196 static int table_hash_iterate(struct sw_table *swt,
 197                               const struct sw_flow_key *key,
 198                               struct sw_table_position *position,
 199                               int (*callback)(struct sw_flow *, void *private),
 200                               void *private)
 201 {
 202     struct sw_table_hash *th = (struct sw_table_hash *) swt;
 203
 204     if (position->private[0] > th->bucket_mask)
 205         return 0;
 206
 207     if (key->wildcards == 0) {
 208         struct sw_flow *flow = table_hash_lookup(swt, key);
 209         position->private[0] = -1;
 210         return flow ? callback(flow, private) : 0;
 211     } else {
 212         int i;
 213
 214         for (i = position->private[0]; i <= th->bucket_mask; i++) {
 215             struct sw_flow *flow = th->buckets[i];
 216             if (flow && flow_matches_1wild(&flow->key, key)) {
 217                 int error = callback(flow, private);
 218                 if (error) {
 219                     position->private[0] = i + 1;
 220                     return error;
 221                 }
 222             }
 223         }
 224         return 0;
 225     }
 226 }
 227
 228 static void table_hash_stats(struct sw_table *swt,
 229                              struct sw_table_stats *stats)
 230 {
 231     struct sw_table_hash *th = (struct sw_table_hash *) swt;
 232     stats->name = "hash";
 233     stats->wildcards = 0;        /* No wildcards are supported. */
 234     stats->n_flows   = th->n_flows;
 235     stats->max_flows = th->bucket_mask + 1;
 236     stats->n_lookup  = swt->n_lookup;
 237     stats->n_matched = swt->n_matched;
 238 }
 239
 240 struct sw_table *table_hash_create(unsigned int polynomial,
 241                                    unsigned int n_buckets)
 242 {
 243     struct sw_table_hash *th;
 244     struct sw_table *swt;
 245
 246     th = malloc(sizeof *th);
 247     if (th == NULL)
 248         return NULL;
 249     memset(th, '\0', sizeof *th);
 250
 251     assert(!(n_buckets & (n_buckets - 1)));
 252     th->buckets = calloc(n_buckets, sizeof *th->buckets);
 253     if (th->buckets == NULL) {
 254         printf("failed to allocate %u buckets\n", n_buckets);
 255         free(th);
 256         return NULL;
 257     }
 258     th->n_flows = 0;
 259     th->bucket_mask = n_buckets - 1;
 260
 261     swt = &th->swt;
 262     swt->lookup = table_hash_lookup;
 263     swt->insert = table_hash_insert;
 264     swt->modify = table_hash_modify;
 265     swt->delete = table_hash_delete;
 266     swt->timeout = table_hash_timeout;
 267     swt->destroy = table_hash_destroy;
 268     swt->iterate = table_hash_iterate;
 269     swt->stats = table_hash_stats;
 270
 271     crc32_init(&th->crc32, polynomial);
 272
 273     return swt;
 274 }
 275
 276 /* Double-hashing table. */
 277
 278 struct sw_table_hash2 {
 279     struct sw_table swt;
 280     struct sw_table *subtable[2];
 281 };
 282
 283 static struct sw_flow *table_hash2_lookup(struct sw_table *swt,
 284                                           const struct sw_flow_key *key)
 285 {
 286     struct sw_table_hash2 *t2 = (struct sw_table_hash2 *) swt;
 287     int i;
 288
 289     for (i = 0; i < 2; i++) {
 290         struct sw_flow *flow = *find_bucket(t2->subtable[i], key);
 291         if (flow && !flow_compare(&flow->key.flow, &key->flow))
 292             return flow;
 293     }
 294     return NULL;
 295 }
 296
 297 static int table_hash2_insert(struct sw_table *swt, struct sw_flow *flow)
 298 {
 299     struct sw_table_hash2 *t2 = (struct sw_table_hash2 *) swt;
 300
 301     if (table_hash_insert(t2->subtable[0], flow))
 302         return 1;
 303     return table_hash_insert(t2->subtable[1], flow);
 304 }
 305
 306 static int table_hash2_modify(struct sw_table *swt,
 307         const struct sw_flow_key *key, uint16_t priority, int strict,
 308         const struct ofp_action_header *actions, size_t actions_len)
 309 {
 310     struct sw_table_hash2 *t2 = (struct sw_table_hash2 *) swt;
 311     return (table_hash_modify(t2->subtable[0], key, priority, strict,
 312                     actions, actions_len)
 313             + table_hash_modify(t2->subtable[1], key, priority, strict,
 314                     actions, actions_len));
 315 }
 316
 317 static int table_hash2_delete(struct sw_table *swt,
 318                               const struct sw_flow_key *key,
 319                               uint16_t priority, int strict)
 320 {
 321     struct sw_table_hash2 *t2 = (struct sw_table_hash2 *) swt;
 322     return (table_hash_delete(t2->subtable[0], key, priority, strict)
 323             + table_hash_delete(t2->subtable[1], key, priority, strict));
 324 }
 325
 326 static void table_hash2_timeout(struct sw_table *swt, struct list *deleted)
 327 {
 328     struct sw_table_hash2 *t2 = (struct sw_table_hash2 *) swt;
 329     table_hash_timeout(t2->subtable[0], deleted);
 330     table_hash_timeout(t2->subtable[1], deleted);
 331 }
 332
 333 static void table_hash2_destroy(struct sw_table *swt)
 334 {
 335     struct sw_table_hash2 *t2 = (struct sw_table_hash2 *) swt;
 336     table_hash_destroy(t2->subtable[0]);
 337     table_hash_destroy(t2->subtable[1]);
 338     free(t2);
 339 }
 340
 341 static int table_hash2_iterate(struct sw_table *swt,
 342                                const struct sw_flow_key *key,
 343                                struct sw_table_position *position,
 344                                int (*callback)(struct sw_flow *, void *),
 345                                void *private)
 346 {
 347     struct sw_table_hash2 *t2 = (struct sw_table_hash2 *) swt;
 348     int i;
 349
 350     for (i = position->private[1]; i < 2; i++) {
 351         int error = table_hash_iterate(t2->subtable[i], key, position,
 352                                        callback, private);
 353         if (error) {
 354             return error;
 355         }
 356         position->private[0] = 0;
 357         position->private[1]++;
 358     }
 359     return 0;
 360 }
 361
 362 static void table_hash2_stats(struct sw_table *swt,
 363                               struct sw_table_stats *stats)
 364 {
 365     struct sw_table_hash2 *t2 = (struct sw_table_hash2 *) swt;
 366     struct sw_table_stats substats[2];
 367     int i;
 368
 369     for (i = 0; i < 2; i++)
 370         table_hash_stats(t2->subtable[i], &substats[i]);
 371     stats->name = "hash2";
 372     stats->wildcards = 0;        /* No wildcards are supported. */
 373     stats->n_flows   = substats[0].n_flows + substats[1].n_flows;
 374     stats->max_flows = substats[0].max_flows + substats[1].max_flows;
 375     stats->n_lookup  = swt->n_lookup;
 376     stats->n_matched = swt->n_matched;
 377 }
 378
 379 struct sw_table *table_hash2_create(unsigned int poly0, unsigned int buckets0,
 380                                     unsigned int poly1, unsigned int buckets1)
 381
 382 {
 383     struct sw_table_hash2 *t2;
 384     struct sw_table *swt;
 385
 386     t2 = malloc(sizeof *t2);
 387     if (t2 == NULL)
 388         return NULL;
 389     memset(t2, '\0', sizeof *t2);
 390
 391     t2->subtable[0] = table_hash_create(poly0, buckets0);
 392     if (t2->subtable[0] == NULL)
 393         goto out_free_t2;
 394
 395     t2->subtable[1] = table_hash_create(poly1, buckets1);
 396     if (t2->subtable[1] == NULL)
 397         goto out_free_subtable0;
 398
 399     swt = &t2->swt;
 400     swt->lookup = table_hash2_lookup;
 401     swt->insert = table_hash2_insert;
 402     swt->modify = table_hash2_modify;
 403     swt->delete = table_hash2_delete;
 404     swt->timeout = table_hash2_timeout;
 405     swt->destroy = table_hash2_destroy;
 406     swt->iterate = table_hash2_iterate;
 407     swt->stats = table_hash2_stats;
 408
 409     return swt;
 410
 411 out_free_subtable0:
 412     table_hash_destroy(t2->subtable[0]);
 413 out_free_t2:
 414     free(t2);
 415     return NULL;
 416 }