ofproto-dpif: LACP registration should cause revalidation.
[sliver-openvswitch.git] / ofproto / ofproto.c
index f259905..1cc1e4e 100644 (file)
 #include "ofp-print.h"
 #include "ofp-util.h"
 #include "ofpbuf.h"
+#include "ofproto-provider.h"
 #include "openflow/nicira-ext.h"
 #include "openflow/openflow.h"
 #include "packets.h"
 #include "pinsched.h"
 #include "pktbuf.h"
 #include "poll-loop.h"
-#include "private.h"
 #include "shash.h"
 #include "sset.h"
 #include "timeval.h"
@@ -59,30 +59,95 @@ COVERAGE_DEFINE(ofproto_reinit_ports);
 COVERAGE_DEFINE(ofproto_uninstallable);
 COVERAGE_DEFINE(ofproto_update_port);
 
+enum ofproto_state {
+    S_OPENFLOW,                 /* Processing OpenFlow commands. */
+    S_FLUSH,                    /* Deleting all flow table rules. */
+};
+
+enum ofoperation_type {
+    OFOPERATION_ADD,
+    OFOPERATION_DELETE,
+    OFOPERATION_MODIFY
+};
+
+/* A single OpenFlow request can execute any number of operations.  The
+ * ofopgroup maintain OpenFlow state common to all of the operations, e.g. the
+ * ofconn to which an error reply should be sent if necessary.
+ *
+ * ofproto initiates some operations internally.  These operations are still
+ * assigned to groups but will not have an associated ofconn. */
+struct ofopgroup {
+    struct ofproto *ofproto;    /* Owning ofproto. */
+    struct list ofproto_node;   /* In ofproto's "pending" list. */
+    struct list ops;            /* List of "struct ofoperation"s. */
+
+    /* Data needed to send OpenFlow reply on failure or to send a buffered
+     * packet on success.
+     *
+     * If list_is_empty(ofconn_node) then this ofopgroup never had an
+     * associated ofconn or its ofconn's connection dropped after it initiated
+     * the operation.  In the latter case 'ofconn' is a wild pointer that
+     * refers to freed memory, so the 'ofconn' member must be used only if
+     * !list_is_empty(ofconn_node).
+     */
+    struct list ofconn_node;    /* In ofconn's list of pending opgroups. */
+    struct ofconn *ofconn;      /* ofconn for reply (but see note above). */
+    struct ofp_header *request; /* Original request (truncated at 64 bytes). */
+    uint32_t buffer_id;         /* Buffer id from original request. */
+    int error;                  /* 0 if no error yet, otherwise error code. */
+};
+
+static struct ofopgroup *ofopgroup_create_unattached(struct ofproto *);
+static struct ofopgroup *ofopgroup_create(struct ofproto *, struct ofconn *,
+                                          const struct ofp_header *,
+                                          uint32_t buffer_id);
+static void ofopgroup_submit(struct ofopgroup *);
+static void ofopgroup_destroy(struct ofopgroup *);
+
+/* A single flow table operation. */
+struct ofoperation {
+    struct ofopgroup *group;    /* Owning group. */
+    struct list group_node;     /* In ofopgroup's "ops" list. */
+    struct hmap_node hmap_node; /* In ofproto's "deletions" hmap. */
+    struct rule *rule;          /* Rule being operated upon. */
+    enum ofoperation_type type; /* Type of operation. */
+    int status;                 /* -1 if pending, otherwise 0 or error code. */
+    struct rule *victim;        /* OFOPERATION_ADDING: Replaced rule. */
+    union ofp_action *actions;  /* OFOPERATION_MODIFYING: Replaced actions. */
+    int n_actions;              /* OFOPERATION_MODIFYING: # of old actions. */
+    ovs_be64 flow_cookie;       /* Rule's old flow cookie. */
+};
+
+static void ofoperation_create(struct ofopgroup *, struct rule *,
+                               enum ofoperation_type);
+static void ofoperation_destroy(struct ofoperation *);
+
 static void ofport_destroy__(struct ofport *);
 static void ofport_destroy(struct ofport *);
 
-static int rule_create(struct ofproto *,
-                       const struct cls_rule *, uint8_t table_id,
-                       const union ofp_action *, size_t n_actions,
-                       uint16_t idle_timeout, uint16_t hard_timeout,
-                       ovs_be64 flow_cookie, bool send_flow_removed,
-                       struct rule **rulep);
-
 static uint64_t pick_datapath_id(const struct ofproto *);
 static uint64_t pick_fallback_dpid(void);
 
 static void ofproto_destroy__(struct ofproto *);
-static void ofproto_flush_flows__(struct ofproto *);
 
 static void ofproto_rule_destroy__(struct rule *);
 static void ofproto_rule_send_removed(struct rule *, uint8_t reason);
 
-static void handle_openflow(struct ofconn *, struct ofpbuf *);
+static void ofopgroup_destroy(struct ofopgroup *);
+
+static int add_flow(struct ofproto *, struct ofconn *,
+                    const struct ofputil_flow_mod *,
+                    const struct ofp_header *);
+
+static bool handle_openflow(struct ofconn *, struct ofpbuf *);
+static int handle_flow_mod__(struct ofproto *, struct ofconn *,
+                             const struct ofputil_flow_mod *,
+                             const struct ofp_header *);
 
 static void update_port(struct ofproto *, const char *devname);
 static int init_ports(struct ofproto *);
 static void reinit_ports(struct ofproto *);
+static void set_internal_devs_mtu(struct ofproto *);
 
 static void ofproto_unixctl_init(void);
 
@@ -220,7 +285,9 @@ ofproto_create(const char *datapath_name, const char *datapath_type,
                struct ofproto **ofprotop)
 {
     const struct ofproto_class *class;
+    struct classifier *table;
     struct ofproto *ofproto;
+    int n_tables;
     int error;
 
     *ofprotop = NULL;
@@ -251,6 +318,9 @@ ofproto_create(const char *datapath_name, const char *datapath_type,
     hmap_insert(&all_ofprotos, &ofproto->hmap_node,
                 hash_string(ofproto->name, 0));
     ofproto->datapath_id = 0;
+    ofproto_set_flow_eviction_threshold(ofproto,
+                                        OFPROTO_FLOW_EVICTON_THRESHOLD_DEFAULT);
+    ofproto->forward_bpdu = false;
     ofproto->fallback_dpid = pick_fallback_dpid();
     ofproto->mfr_desc = xstrdup(DEFAULT_MFR_DESC);
     ofproto->hw_desc = xstrdup(DEFAULT_HW_DESC);
@@ -262,15 +332,25 @@ ofproto_create(const char *datapath_name, const char *datapath_type,
     ofproto->tables = NULL;
     ofproto->n_tables = 0;
     ofproto->connmgr = connmgr_create(ofproto, datapath_name, datapath_name);
+    ofproto->state = S_OPENFLOW;
+    list_init(&ofproto->pending);
+    ofproto->n_pending = 0;
+    hmap_init(&ofproto->deletions);
 
-    error = ofproto->ofproto_class->construct(ofproto);
+    error = ofproto->ofproto_class->construct(ofproto, &n_tables);
     if (error) {
         VLOG_ERR("failed to open datapath %s: %s",
                  datapath_name, strerror(error));
         ofproto_destroy__(ofproto);
         return error;
     }
-    assert(ofproto->n_tables > 0);
+
+    assert(n_tables >= 1 && n_tables <= 255);
+    ofproto->n_tables = n_tables;
+    ofproto->tables = xmalloc(n_tables * sizeof *ofproto->tables);
+    OFPROTO_FOR_EACH_TABLE (table, ofproto) {
+        classifier_init(table);
+    }
 
     ofproto->datapath_id = pick_datapath_id(ofproto);
     VLOG_INFO("using datapath ID %016"PRIx64, ofproto->datapath_id);
@@ -335,6 +415,33 @@ ofproto_set_in_band_queue(struct ofproto *ofproto, int queue_id)
     connmgr_set_in_band_queue(ofproto->connmgr, queue_id);
 }
 
+/* Sets the number of flows at which eviction from the kernel flow table
+ * will occur. */
+void
+ofproto_set_flow_eviction_threshold(struct ofproto *ofproto, unsigned threshold)
+{
+    if (threshold < OFPROTO_FLOW_EVICTION_THRESHOLD_MIN) {
+        ofproto->flow_eviction_threshold = OFPROTO_FLOW_EVICTION_THRESHOLD_MIN;
+    } else {
+        ofproto->flow_eviction_threshold = threshold;
+    }
+}
+
+/* If forward_bpdu is true, the NORMAL action will forward frames with
+ * reserved (e.g. STP) destination Ethernet addresses. if forward_bpdu is false,
+ * the NORMAL action will drop these frames. */
+void
+ofproto_set_forward_bpdu(struct ofproto *ofproto, bool forward_bpdu)
+{
+    bool old_val = ofproto->forward_bpdu;
+    ofproto->forward_bpdu = forward_bpdu;
+    if (old_val != ofproto->forward_bpdu) {
+        if (ofproto->ofproto_class->forward_bpdu_changed) {
+            ofproto->ofproto_class->forward_bpdu_changed(ofproto);
+        }
+    }
+}
+
 void
 ofproto_set_desc(struct ofproto *p,
                  const char *mfr_desc, const char *hw_desc,
@@ -570,10 +677,40 @@ ofproto_get_snoops(const struct ofproto *ofproto, struct sset *snoops)
     connmgr_get_snoops(ofproto->connmgr, snoops);
 }
 
+static void
+ofproto_flush__(struct ofproto *ofproto)
+{
+    struct classifier *table;
+    struct ofopgroup *group;
+
+    if (ofproto->ofproto_class->flush) {
+        ofproto->ofproto_class->flush(ofproto);
+    }
+
+    group = ofopgroup_create_unattached(ofproto);
+    OFPROTO_FOR_EACH_TABLE (table, ofproto) {
+        struct rule *rule, *next_rule;
+        struct cls_cursor cursor;
+
+        cls_cursor_init(&cursor, table, NULL);
+        CLS_CURSOR_FOR_EACH_SAFE (rule, next_rule, cr, &cursor) {
+            if (!rule->pending) {
+                ofoperation_create(group, rule, OFOPERATION_DELETE);
+                classifier_remove(table, &rule->cr);
+                ofproto->ofproto_class->rule_destruct(rule);
+            }
+        }
+    }
+    ofopgroup_submit(group);
+}
+
 static void
 ofproto_destroy__(struct ofproto *ofproto)
 {
-    size_t i;
+    struct classifier *table;
+
+    assert(list_is_empty(&ofproto->pending));
+    assert(!ofproto->n_pending);
 
     connmgr_destroy(ofproto->connmgr);
 
@@ -588,11 +725,14 @@ ofproto_destroy__(struct ofproto *ofproto)
     hmap_destroy(&ofproto->ports);
     shash_destroy(&ofproto->port_by_name);
 
-    for (i = 0; i < ofproto->n_tables; i++) {
-        classifier_destroy(&ofproto->tables[i]);
+    OFPROTO_FOR_EACH_TABLE (table, ofproto) {
+        assert(classifier_is_empty(table));
+        classifier_destroy(table);
     }
     free(ofproto->tables);
 
+    hmap_destroy(&ofproto->deletions);
+
     ofproto->ofproto_class->dealloc(ofproto);
 }
 
@@ -605,7 +745,7 @@ ofproto_destroy(struct ofproto *p)
         return;
     }
 
-    ofproto_flush_flows__(p);
+    ofproto_flush__(p);
     HMAP_FOR_EACH_SAFE (ofport, next_ofport, hmap_node, &p->ports) {
         ofport_destroy(ofport);
     }
@@ -672,7 +812,24 @@ ofproto_run(struct ofproto *p)
         }
     }
 
-    connmgr_run(p->connmgr, handle_openflow);
+
+    switch (p->state) {
+    case S_OPENFLOW:
+        connmgr_run(p->connmgr, handle_openflow);
+        break;
+
+    case S_FLUSH:
+        connmgr_run(p->connmgr, NULL);
+        ofproto_flush__(p);
+        if (list_is_empty(&p->pending) && hmap_is_empty(&p->deletions)) {
+            connmgr_flushed(p->connmgr);
+            p->state = S_OPENFLOW;
+        }
+        break;
+
+    default:
+        NOT_REACHED();
+    }
 
     return 0;
 }
@@ -692,7 +849,19 @@ ofproto_wait(struct ofproto *p)
             poll_immediate_wake();
         }
     }
-    connmgr_wait(p->connmgr);
+
+    switch (p->state) {
+    case S_OPENFLOW:
+        connmgr_wait(p->connmgr, true);
+        break;
+
+    case S_FLUSH:
+        connmgr_wait(p->connmgr, false);
+        if (list_is_empty(&p->pending) && hmap_is_empty(&p->deletions)) {
+            poll_immediate_wake();
+        }
+        break;
+    }
 }
 
 bool
@@ -711,16 +880,7 @@ ofproto_get_ofproto_controller_info(const struct ofproto *ofproto,
 void
 ofproto_free_ofproto_controller_info(struct shash *info)
 {
-    struct shash_node *node;
-
-    SHASH_FOR_EACH (node, info) {
-        struct ofproto_controller_info *cinfo = node->data;
-        while (cinfo->pairs.n) {
-            free((char *) cinfo->pairs.values[--cinfo->pairs.n]);
-        }
-        free(cinfo);
-    }
-    shash_destroy(info);
+    connmgr_free_controller_info(info);
 }
 
 /* Makes a deep copy of 'old' into 'port'. */
@@ -877,56 +1037,76 @@ ofproto_port_del(struct ofproto *ofproto, uint16_t ofp_port)
  *
  * This is a helper function for in-band control and fail-open. */
 void
-ofproto_add_flow(struct ofproto *p, const struct cls_rule *cls_rule,
+ofproto_add_flow(struct ofproto *ofproto, const struct cls_rule *cls_rule,
                  const union ofp_action *actions, size_t n_actions)
 {
-    struct rule *rule;
-    rule_create(p, cls_rule, 0, actions, n_actions, 0, 0, 0, false, &rule);
+    const struct rule *rule;
+
+    rule = rule_from_cls_rule(classifier_find_rule_exactly(
+                                    &ofproto->tables[0], cls_rule));
+    if (!rule || !ofputil_actions_equal(rule->actions, rule->n_actions,
+                                        actions, n_actions)) {
+        struct ofputil_flow_mod fm;
+
+        memset(&fm, 0, sizeof fm);
+        fm.cr = *cls_rule;
+        fm.buffer_id = UINT32_MAX;
+        fm.actions = (union ofp_action *) actions;
+        fm.n_actions = n_actions;
+        add_flow(ofproto, NULL, &fm, NULL);
+    }
+}
+
+/* Executes the flow modification specified in 'fm'.  Returns 0 on success, an
+ * OpenFlow error code as encoded by ofp_mkerr() on failure, or
+ * OFPROTO_POSTPONE if the operation cannot be initiated now but may be retried
+ * later.
+ *
+ * This is a helper function for in-band control and fail-open. */
+int
+ofproto_flow_mod(struct ofproto *ofproto, const struct ofputil_flow_mod *fm)
+{
+    return handle_flow_mod__(ofproto, NULL, fm, NULL);
 }
 
 /* Searches for a rule with matching criteria exactly equal to 'target' in
  * ofproto's table 0 and, if it finds one, deletes it.
  *
  * This is a helper function for in-band control and fail-open. */
-void
+bool
 ofproto_delete_flow(struct ofproto *ofproto, const struct cls_rule *target)
 {
     struct rule *rule;
 
     rule = rule_from_cls_rule(classifier_find_rule_exactly(
                                   &ofproto->tables[0], target));
-    ofproto_rule_destroy(rule);
-}
-
-static void
-ofproto_flush_flows__(struct ofproto *ofproto)
-{
-    size_t i;
-
-    COVERAGE_INC(ofproto_flush);
-
-    if (ofproto->ofproto_class->flush) {
-        ofproto->ofproto_class->flush(ofproto);
+    if (!rule) {
+        /* No such rule -> success. */
+        return true;
+    } else if (rule->pending) {
+        /* An operation on the rule is already pending -> failure.
+         * Caller must retry later if it's important. */
+        return false;
+    } else {
+        /* Initiate deletion -> success. */
+        struct ofopgroup *group = ofopgroup_create_unattached(ofproto);
+        ofoperation_create(group, rule, OFOPERATION_DELETE);
+        classifier_remove(&ofproto->tables[rule->table_id], &rule->cr);
+        rule->ofproto->ofproto_class->rule_destruct(rule);
+        ofopgroup_submit(group);
+        return true;
     }
 
-    for (i = 0; i < ofproto->n_tables; i++) {
-        struct rule *rule, *next_rule;
-        struct cls_cursor cursor;
-
-        cls_cursor_init(&cursor, &ofproto->tables[i], NULL);
-        CLS_CURSOR_FOR_EACH_SAFE (rule, next_rule, cr, &cursor) {
-            ofproto_rule_destroy(rule);
-        }
-    }
 }
 
-/* Deletes all of the flows from all of ofproto's flow tables, then
- * reintroduces rules required by in-band control and fail open. */
+/* Starts the process of deleting all of the flows from all of ofproto's flow
+ * tables and then reintroducing the flows required by in-band control and
+ * fail-open.  The process will complete in a later call to ofproto_run(). */
 void
 ofproto_flush_flows(struct ofproto *ofproto)
 {
-    ofproto_flush_flows__(ofproto);
-    connmgr_flushed(ofproto->connmgr);
+    COVERAGE_INC(ofproto_flush);
+    ofproto->state = S_FLUSH;
 }
 \f
 static void
@@ -960,17 +1140,11 @@ static struct netdev *
 ofport_open(const struct ofproto_port *ofproto_port, struct ofp_phy_port *opp)
 {
     uint32_t curr, advertised, supported, peer;
-    struct netdev_options netdev_options;
     enum netdev_flags flags;
     struct netdev *netdev;
     int error;
 
-    memset(&netdev_options, 0, sizeof netdev_options);
-    netdev_options.name = ofproto_port->name;
-    netdev_options.type = ofproto_port->type;
-    netdev_options.ethertype = NETDEV_ETH_TYPE_NONE;
-
-    error = netdev_open(&netdev_options, &netdev);
+    error = netdev_open(ofproto_port->name, ofproto_port->type, &netdev);
     if (error) {
         VLOG_WARN_RL(&rl, "ignoring port %s (%"PRIu16") because netdev %s "
                      "cannot be opened (%s)",
@@ -1020,6 +1194,7 @@ ofport_install(struct ofproto *p,
 {
     const char *netdev_name = netdev_get_name(netdev);
     struct ofport *ofport;
+    int dev_mtu;
     int error;
 
     /* Create ofport. */
@@ -1038,6 +1213,13 @@ ofport_install(struct ofproto *p,
     hmap_insert(&p->ports, &ofport->hmap_node, hash_int(ofport->ofp_port, 0));
     shash_add(&p->port_by_name, netdev_name, ofport);
 
+    if (!netdev_get_mtu(netdev, &dev_mtu)) {
+        set_internal_devs_mtu(p);
+        ofport->mtu = dev_mtu;
+    } else {
+        ofport->mtu = 0;
+    }
+
     /* Let the ofproto_class initialize its private data. */
     error = p->ofproto_class->port_construct(ofport);
     if (error) {
@@ -1164,12 +1346,22 @@ update_port(struct ofproto *ofproto, const char *name)
         port = ofproto_get_port(ofproto, ofproto_port.ofp_port);
         if (port && !strcmp(netdev_get_name(port->netdev), name)) {
             struct netdev *old_netdev = port->netdev;
+            int dev_mtu;
 
             /* 'name' hasn't changed location.  Any properties changed? */
             if (!ofport_equal(&port->opp, &opp)) {
                 ofport_modified(port, &opp);
             }
 
+            /* If this is a non-internal port and the MTU changed, check
+             * if the datapath's MTU needs to be updated. */
+            if (strcmp(netdev_get_type(netdev), "internal")
+                    && !netdev_get_mtu(netdev, &dev_mtu)
+                    && port->mtu != dev_mtu) {
+                set_internal_devs_mtu(ofproto);
+                port->mtu = dev_mtu;
+            }
+
             /* Install the newly opened netdev in case it has changed.
              * Don't close the old netdev yet in case port_modified has to
              * remove a retained reference to it.*/
@@ -1225,72 +1417,53 @@ init_ports(struct ofproto *p)
 
     return 0;
 }
-\f
-/* Creates a new rule initialized as specified, inserts it into 'ofproto''s
- * flow table, and stores the new rule into '*rulep'.  Returns 0 on success,
- * otherwise a positive errno value or OpenFlow error code. */
+
+/* Find the minimum MTU of all non-datapath devices attached to 'p'.
+ * Returns ETH_PAYLOAD_MAX or the minimum of the ports. */
 static int
-rule_create(struct ofproto *ofproto,
-            const struct cls_rule *cls_rule, uint8_t table_id,
-            const union ofp_action *actions, size_t n_actions,
-            uint16_t idle_timeout, uint16_t hard_timeout,
-            ovs_be64 flow_cookie, bool send_flow_removed,
-            struct rule **rulep)
+find_min_mtu(struct ofproto *p)
 {
-    struct rule *rule;
-    int error;
+    struct ofport *ofport;
+    int mtu = 0;
 
-    if (table_id == 0xff) {
-        if (ofproto->n_tables > 1) {
-            error = ofproto->ofproto_class->rule_choose_table(ofproto,
-                                                              cls_rule,
-                                                              &table_id);
-            if (error) {
-                return error;
-            }
-            assert(table_id < ofproto->n_tables);
-        } else {
-            table_id = 0;
+    HMAP_FOR_EACH (ofport, hmap_node, &p->ports) {
+        struct netdev *netdev = ofport->netdev;
+        int dev_mtu;
+
+        /* Skip any internal ports, since that's what we're trying to
+         * set. */
+        if (!strcmp(netdev_get_type(netdev), "internal")) {
+            continue;
         }
-    }
 
-    rule = ofproto->ofproto_class->rule_alloc();
-    if (!rule) {
-        error = ENOMEM;
-        goto error;
+        if (netdev_get_mtu(netdev, &dev_mtu)) {
+            continue;
+        }
+        if (!mtu || dev_mtu < mtu) {
+            mtu = dev_mtu;
+        }
     }
 
-    rule->ofproto = ofproto;
-    rule->cr = *cls_rule;
-    rule->table_id = table_id;
-    rule->flow_cookie = flow_cookie;
-    rule->created = time_msec();
-    rule->idle_timeout = idle_timeout;
-    rule->hard_timeout = hard_timeout;
-    rule->send_flow_removed = send_flow_removed;
-    if (n_actions > 0) {
-        rule->actions = xmemdup(actions, n_actions * sizeof *actions);
-    } else {
-        rule->actions = NULL;
-    }
-    rule->n_actions = n_actions;
+    return mtu ? mtu: ETH_PAYLOAD_MAX;
+}
 
-    error = ofproto->ofproto_class->rule_construct(rule);
-    if (error) {
-        ofproto_rule_destroy__(rule);
-        goto error;
-    }
+/* Set the MTU of all datapath devices on 'p' to the minimum of the
+ * non-datapath ports. */
+static void
+set_internal_devs_mtu(struct ofproto *p)
+{
+    struct ofport *ofport;
+    int mtu = find_min_mtu(p);
 
-    *rulep = rule;
-    return 0;
+    HMAP_FOR_EACH (ofport, hmap_node, &p->ports) {
+        struct netdev *netdev = ofport->netdev;
 
-error:
-    VLOG_WARN_RL(&rl, "%s: failed to create rule (%s)",
-                 ofproto->name, strerror(error));
-    *rulep = NULL;
-    return error;
+        if (!strcmp(netdev_get_type(netdev), "internal")) {
+            netdev_set_mtu(netdev, mtu);
+        }
+    }
 }
-
+\f
 static void
 ofproto_rule_destroy__(struct rule *rule)
 {
@@ -1298,31 +1471,36 @@ ofproto_rule_destroy__(struct rule *rule)
     rule->ofproto->ofproto_class->rule_dealloc(rule);
 }
 
-/* Destroys 'rule' and removes it from the flow table and the datapath. */
+/* This function allows an ofproto implementation to destroy any rules that
+ * remain when its ->destruct() function is called.  The caller must have
+ * already uninitialized any derived members of 'rule' (step 5 described in the
+ * large comment in ofproto/ofproto-provider.h titled "Life Cycle").
+ * This function implements steps 6 and 7.
+ *
+ * This function should only be called from an ofproto implementation's
+ * ->destruct() function.  It is not suitable elsewhere. */
 void
 ofproto_rule_destroy(struct rule *rule)
 {
-    if (rule) {
-        rule->ofproto->ofproto_class->rule_destruct(rule);
-        ofproto_rule_destroy__(rule);
-    }
+    assert(!rule->pending);
+    classifier_remove(&rule->ofproto->tables[rule->table_id], &rule->cr);
+    ofproto_rule_destroy__(rule);
 }
 
 /* Returns true if 'rule' has an OpenFlow OFPAT_OUTPUT or OFPAT_ENQUEUE action
  * that outputs to 'out_port' (output to OFPP_FLOOD and OFPP_ALL doesn't
  * count). */
 static bool
-rule_has_out_port(const struct rule *rule, ovs_be16 out_port)
+rule_has_out_port(const struct rule *rule, uint16_t out_port)
 {
     const union ofp_action *oa;
-    struct actions_iterator i;
+    size_t left;
 
-    if (out_port == htons(OFPP_NONE)) {
+    if (out_port == OFPP_NONE) {
         return true;
     }
-    for (oa = actions_first(&i, rule->actions, rule->n_actions); oa;
-         oa = actions_next(&i)) {
-        if (action_outputs_to_port(oa, out_port)) {
+    OFPUTIL_ACTION_FOR_EACH_UNSAFE (oa, left, rule->actions, rule->n_actions) {
+        if (action_outputs_to_port(oa, htons(out_port))) {
             return true;
         }
     }
@@ -1477,7 +1655,6 @@ handle_packet_out(struct ofconn *ofconn, const struct ofp_header *oh)
     struct ofpbuf request;
     struct flow flow;
     size_t n_ofp_actions;
-    uint16_t in_port;
     int error;
 
     COVERAGE_INC(ofproto_packet_out);
@@ -1501,7 +1678,7 @@ handle_packet_out(struct ofconn *ofconn, const struct ofp_header *oh)
     /* Get payload. */
     if (opo->buffer_id != htonl(UINT32_MAX)) {
         error = ofconn_pktbuf_retrieve(ofconn, ntohl(opo->buffer_id),
-                                       &buffer, &in_port);
+                                       &buffer, NULL);
         if (error || !buffer) {
             return error;
         }
@@ -1719,48 +1896,115 @@ next_matching_table(struct ofproto *ofproto,
          (CLS) != NULL;                                         \
          (CLS) = next_matching_table(OFPROTO, CLS, TABLE_ID))
 
+/* Searches 'ofproto' for rules in table 'table_id' (or in all tables, if
+ * 'table_id' is 0xff) that match 'match' in the "loose" way required for
+ * OpenFlow OFPFC_MODIFY and OFPFC_DELETE requests and puts them on list
+ * 'rules'.
+ *
+ * If 'out_port' is anything other than OFPP_NONE, then only rules that output
+ * to 'out_port' are included.
+ *
+ * Hidden rules are always omitted.
+ *
+ * Returns 0 on success, otherwise an OpenFlow error code. */
+static int
+collect_rules_loose(struct ofproto *ofproto, uint8_t table_id,
+                    const struct cls_rule *match, uint16_t out_port,
+                    struct list *rules)
+{
+    struct classifier *cls;
+
+    list_init(rules);
+    FOR_EACH_MATCHING_TABLE (cls, table_id, ofproto) {
+        struct cls_cursor cursor;
+        struct rule *rule;
+
+        cls_cursor_init(&cursor, cls, match);
+        CLS_CURSOR_FOR_EACH (rule, cr, &cursor) {
+            if (rule->pending) {
+                return OFPROTO_POSTPONE;
+            }
+            if (!rule_is_hidden(rule) && rule_has_out_port(rule, out_port)) {
+                list_push_back(rules, &rule->ofproto_node);
+            }
+        }
+    }
+    return 0;
+}
+
+/* Searches 'ofproto' for rules in table 'table_id' (or in all tables, if
+ * 'table_id' is 0xff) that match 'match' in the "strict" way required for
+ * OpenFlow OFPFC_MODIFY_STRICT and OFPFC_DELETE_STRICT requests and puts them
+ * on list 'rules'.
+ *
+ * If 'out_port' is anything other than OFPP_NONE, then only rules that output
+ * to 'out_port' are included.
+ *
+ * Hidden rules are always omitted.
+ *
+ * Returns 0 on success, otherwise an OpenFlow error code. */
+static int
+collect_rules_strict(struct ofproto *ofproto, uint8_t table_id,
+                     const struct cls_rule *match, uint16_t out_port,
+                     struct list *rules)
+{
+    struct classifier *cls;
+
+    list_init(rules);
+    FOR_EACH_MATCHING_TABLE (cls, table_id, ofproto) {
+        struct rule *rule;
+
+        rule = rule_from_cls_rule(classifier_find_rule_exactly(cls, match));
+        if (rule) {
+            if (rule->pending) {
+                return OFPROTO_POSTPONE;
+            }
+            if (!rule_is_hidden(rule) && rule_has_out_port(rule, out_port)) {
+                list_push_back(rules, &rule->ofproto_node);
+            }
+        }
+    }
+    return 0;
+}
+
 static int
 handle_flow_stats_request(struct ofconn *ofconn,
                           const struct ofp_stats_msg *osm)
 {
     struct ofproto *ofproto = ofconn_get_ofproto(ofconn);
-    struct flow_stats_request fsr;
-    struct classifier *cls;
+    struct ofputil_flow_stats_request fsr;
     struct list replies;
-    ovs_be16 out_port;
+    struct list rules;
+    struct rule *rule;
     int error;
 
     error = ofputil_decode_flow_stats_request(&fsr, &osm->header);
     if (error) {
         return error;
     }
-    out_port = htons(fsr.out_port);
 
-    list_init(&replies);
-    ofputil_start_stats_reply(osm, &replies);
-    FOR_EACH_MATCHING_TABLE (cls, fsr.table_id, ofproto) {
-        struct cls_cursor cursor;
-        struct rule *rule;
+    error = collect_rules_loose(ofproto, fsr.table_id, &fsr.match,
+                                fsr.out_port, &rules);
+    if (error) {
+        return error;
+    }
 
-        cls_cursor_init(&cursor, cls, &fsr.match);
-        CLS_CURSOR_FOR_EACH (rule, cr, &cursor) {
-            if (!rule_is_hidden(rule) && rule_has_out_port(rule, out_port)) {
-                struct ofputil_flow_stats fs;
-
-                fs.rule = rule->cr;
-                fs.cookie = rule->flow_cookie;
-                fs.table_id = rule->table_id;
-                calc_flow_duration__(rule->created, &fs.duration_sec,
-                                     &fs.duration_nsec);
-                fs.idle_timeout = rule->idle_timeout;
-                fs.hard_timeout = rule->hard_timeout;
-                ofproto->ofproto_class->rule_get_stats(rule, &fs.packet_count,
-                                                       &fs.byte_count);
-                fs.actions = rule->actions;
-                fs.n_actions = rule->n_actions;
-                ofputil_append_flow_stats_reply(&fs, &replies);
-            }
-        }
+    ofputil_start_stats_reply(osm, &replies);
+    LIST_FOR_EACH (rule, ofproto_node, &rules) {
+        struct ofputil_flow_stats fs;
+
+        fs.rule = rule->cr;
+        fs.cookie = rule->flow_cookie;
+        fs.table_id = rule->table_id;
+        calc_flow_duration__(rule->created, &fs.duration_sec,
+                             &fs.duration_nsec);
+        fs.idle_timeout = rule->idle_timeout;
+        fs.hard_timeout = rule->hard_timeout;
+        ofproto->ofproto_class->rule_get_stats(rule, &fs.packet_count,
+                                               &fs.byte_count);
+        fs.actions = rule->actions;
+        fs.n_actions = rule->n_actions;
+        ofputil_append_flow_stats_reply(&fs, &replies);
     }
     ofconn_send_replies(ofconn, &replies);
 
@@ -1771,7 +2015,6 @@ static void
 flow_stats_ds(struct rule *rule, struct ds *results)
 {
     uint64_t packet_count, byte_count;
-    size_t act_len = sizeof *rule->actions * rule->n_actions;
 
     rule->ofproto->ofproto_class->rule_get_stats(rule,
                                                  &packet_count, &byte_count);
@@ -1786,8 +2029,8 @@ flow_stats_ds(struct rule *rule, struct ds *results)
     ds_put_format(results, "n_bytes=%"PRIu64", ", byte_count);
     cls_rule_format(&rule->cr, results);
     ds_put_char(results, ',');
-    if (act_len > 0) {
-        ofp_print_actions(results, &rule->actions->header, act_len);
+    if (rule->n_actions > 0) {
+        ofp_print_actions(results, rule->actions, rule->n_actions);
     } else {
         ds_put_cstr(results, "drop");
     }
@@ -1801,7 +2044,7 @@ ofproto_get_all_flows(struct ofproto *p, struct ds *results)
 {
     struct classifier *cls;
 
-    for (cls = &p->tables[0]; cls < &p->tables[p->n_tables]; cls++) {
+    OFPROTO_FOR_EACH_TABLE (cls, p) {
         struct cls_cursor cursor;
         struct rule *rule;
 
@@ -1833,43 +2076,77 @@ ofproto_port_get_cfm_fault(const struct ofproto *ofproto, uint16_t ofp_port)
             : -1);
 }
 
+/* Gets the MPIDs of the remote maintenance points broadcasting to 'ofp_port'
+ * within 'ofproto'.  Populates 'rmps' with an array of MPIDs owned by
+ * 'ofproto', and 'n_rmps' with the number of MPIDs in 'rmps'.  Returns a
+ * number less than 0 if CFM is not enabled on 'ofp_port'. */
+int
+ofproto_port_get_cfm_remote_mpids(const struct ofproto *ofproto,
+                                  uint16_t ofp_port, const uint64_t **rmps,
+                                  size_t *n_rmps)
+{
+    struct ofport *ofport = ofproto_get_port(ofproto, ofp_port);
+
+    *rmps = NULL;
+    *n_rmps = 0;
+    return (ofport && ofproto->ofproto_class->get_cfm_remote_mpids
+            ? ofproto->ofproto_class->get_cfm_remote_mpids(ofport, rmps,
+                                                           n_rmps)
+            : -1);
+}
+
 static int
 handle_aggregate_stats_request(struct ofconn *ofconn,
                                const struct ofp_stats_msg *osm)
 {
     struct ofproto *ofproto = ofconn_get_ofproto(ofconn);
-    struct flow_stats_request request;
+    struct ofputil_flow_stats_request request;
     struct ofputil_aggregate_stats stats;
-    struct classifier *cls;
+    bool unknown_packets, unknown_bytes;
     struct ofpbuf *reply;
-    ovs_be16 out_port;
+    struct list rules;
+    struct rule *rule;
     int error;
 
     error = ofputil_decode_flow_stats_request(&request, &osm->header);
     if (error) {
         return error;
     }
-    out_port = htons(request.out_port);
+
+    error = collect_rules_loose(ofproto, request.table_id, &request.match,
+                                request.out_port, &rules);
+    if (error) {
+        return error;
+    }
 
     memset(&stats, 0, sizeof stats);
-    FOR_EACH_MATCHING_TABLE (cls, request.table_id, ofproto) {
-        struct cls_cursor cursor;
-        struct rule *rule;
+    unknown_packets = unknown_bytes = false;
+    LIST_FOR_EACH (rule, ofproto_node, &rules) {
+        uint64_t packet_count;
+        uint64_t byte_count;
 
-        cls_cursor_init(&cursor, cls, &request.match);
-        CLS_CURSOR_FOR_EACH (rule, cr, &cursor) {
-            if (!rule_is_hidden(rule) && rule_has_out_port(rule, out_port)) {
-                uint64_t packet_count;
-                uint64_t byte_count;
+        ofproto->ofproto_class->rule_get_stats(rule, &packet_count,
+                                               &byte_count);
 
-                ofproto->ofproto_class->rule_get_stats(rule, &packet_count,
-                                                       &byte_count);
+        if (packet_count == UINT64_MAX) {
+            unknown_packets = true;
+        } else {
+            stats.packet_count += packet_count;
+        }
 
-                stats.packet_count += packet_count;
-                stats.byte_count += byte_count;
-                stats.flow_count++;
-            }
+        if (byte_count == UINT64_MAX) {
+            unknown_bytes = true;
+        } else {
+            stats.byte_count += byte_count;
         }
+
+        stats.flow_count++;
+    }
+    if (unknown_packets) {
+        stats.packet_count = UINT64_MAX;
+    }
+    if (unknown_bytes) {
+        stats.byte_count = UINT64_MAX;
     }
 
     reply = ofputil_encode_aggregate_stats_reply(&stats, osm);
@@ -1959,272 +2236,265 @@ handle_queue_stats_request(struct ofconn *ofconn,
     return 0;
 }
 
+static bool
+is_flow_deletion_pending(const struct ofproto *ofproto,
+                         const struct cls_rule *cls_rule,
+                         uint8_t table_id)
+{
+    if (!hmap_is_empty(&ofproto->deletions)) {
+        struct ofoperation *op;
+
+        HMAP_FOR_EACH_WITH_HASH (op, hmap_node,
+                                 cls_rule_hash(cls_rule, table_id),
+                                 &ofproto->deletions) {
+            if (cls_rule_equal(cls_rule, &op->rule->cr)) {
+                return true;
+            }
+        }
+    }
+
+    return false;
+}
+
 /* Implements OFPFC_ADD and the cases for OFPFC_MODIFY and OFPFC_MODIFY_STRICT
  * in which no matching flow already exists in the flow table.
  *
  * Adds the flow specified by 'ofm', which is followed by 'n_actions'
- * ofp_actions, to the ofproto's flow table.  Returns 0 on success or an
- * OpenFlow error code as encoded by ofp_mkerr() on failure.
+ * ofp_actions, to the ofproto's flow table.  Returns 0 on success, an OpenFlow
+ * error code as encoded by ofp_mkerr() on failure, or OFPROTO_POSTPONE if the
+ * operation cannot be initiated now but may be retried later.
  *
  * 'ofconn' is used to retrieve the packet buffer specified in ofm->buffer_id,
  * if any. */
 static int
-add_flow(struct ofconn *ofconn, struct flow_mod *fm)
+add_flow(struct ofproto *ofproto, struct ofconn *ofconn,
+         const struct ofputil_flow_mod *fm, const struct ofp_header *request)
 {
-    struct ofproto *p = ofconn_get_ofproto(ofconn);
-    struct ofpbuf *packet;
+    struct classifier *table;
+    struct ofopgroup *group;
+    struct rule *victim;
     struct rule *rule;
-    uint16_t in_port;
-    int buf_err;
     int error;
 
+    /* Check for overlap, if requested. */
     if (fm->flags & OFPFF_CHECK_OVERLAP) {
         struct classifier *cls;
 
-        FOR_EACH_MATCHING_TABLE (cls, fm->table_id, p) {
+        FOR_EACH_MATCHING_TABLE (cls, fm->table_id, ofproto) {
             if (classifier_rule_overlaps(cls, &fm->cr)) {
                 return ofp_mkerr(OFPET_FLOW_MOD_FAILED, OFPFMFC_OVERLAP);
             }
         }
     }
 
-    buf_err = ofconn_pktbuf_retrieve(ofconn, fm->buffer_id, &packet, &in_port);
-    error = rule_create(p, &fm->cr, fm->table_id, fm->actions, fm->n_actions,
-                        fm->idle_timeout, fm->hard_timeout, fm->cookie,
-                        fm->flags & OFPFF_SEND_FLOW_REM, &rule);
-    if (error) {
-        ofpbuf_delete(packet);
-        return error;
+    /* Pick table. */
+    if (fm->table_id == 0xff) {
+        uint8_t table_id;
+        if (ofproto->ofproto_class->rule_choose_table) {
+            error = ofproto->ofproto_class->rule_choose_table(ofproto, &fm->cr,
+                                                              &table_id);
+            if (error) {
+                return error;
+            }
+            assert(table_id < ofproto->n_tables);
+            table = &ofproto->tables[table_id];
+        } else {
+            table = &ofproto->tables[0];
+        }
+    } else if (fm->table_id < ofproto->n_tables) {
+        table = &ofproto->tables[fm->table_id];
+    } else {
+        return ofp_mkerr_nicira(OFPET_FLOW_MOD_FAILED, NXFMFC_BAD_TABLE_ID);
     }
 
-    if (packet) {
-        assert(!buf_err);
-        return rule_execute(rule, in_port, packet);
+    /* Serialize against pending deletion. */
+    if (is_flow_deletion_pending(ofproto, &fm->cr, table - ofproto->tables)) {
+        return OFPROTO_POSTPONE;
     }
-    return buf_err;
-}
 
-/* Searches 'p' for an exact match for 'fm', in the table or tables indicated
- * by fm->table_id.  Returns 0 if no match was found, 1 if exactly one match
- * was found, 2 if more than one match was found.  If exactly one match is
- * found, sets '*rulep' to the match, otherwise to NULL.
- *
- * This implements the rules for "strict" matching explained in the comment on
- * struct nxt_flow_mod_table_id in nicira-ext.h.
- *
- * Ignores hidden rules. */
-static int
-find_flow_strict(struct ofproto *p, const struct flow_mod *fm,
-                 struct rule **rulep)
-{
-    struct classifier *cls;
+    /* Allocate new rule. */
+    rule = ofproto->ofproto_class->rule_alloc();
+    if (!rule) {
+        VLOG_WARN_RL(&rl, "%s: failed to create rule (%s)",
+                     ofproto->name, strerror(error));
+        return ENOMEM;
+    }
+    rule->ofproto = ofproto;
+    rule->cr = fm->cr;
+    rule->pending = NULL;
+    rule->flow_cookie = fm->cookie;
+    rule->created = rule->modified = time_msec();
+    rule->idle_timeout = fm->idle_timeout;
+    rule->hard_timeout = fm->hard_timeout;
+    rule->table_id = table - ofproto->tables;
+    rule->send_flow_removed = (fm->flags & OFPFF_SEND_FLOW_REM) != 0;
+    rule->actions = ofputil_actions_clone(fm->actions, fm->n_actions);
+    rule->n_actions = fm->n_actions;
+
+    /* Insert new rule. */
+    victim = rule_from_cls_rule(classifier_replace(table, &rule->cr));
+    if (victim && victim->pending) {
+        error = OFPROTO_POSTPONE;
+    } else {
+        group = ofopgroup_create(ofproto, ofconn, request, fm->buffer_id);
+        ofoperation_create(group, rule, OFOPERATION_ADD);
+        rule->pending->victim = victim;
 
-    *rulep = NULL;
-    FOR_EACH_MATCHING_TABLE (cls, fm->table_id, p) {
-        struct rule *rule;
+        error = ofproto->ofproto_class->rule_construct(rule);
+        if (error) {
+            ofoperation_destroy(rule->pending);
+        }
+        ofopgroup_submit(group);
+    }
 
-        rule = rule_from_cls_rule(classifier_find_rule_exactly(cls, &fm->cr));
-        if (rule && !rule_is_hidden(rule)) {
-            if (*rulep) {
-                *rulep = NULL;
-                return 2;
-            }
-            *rulep = rule;
+    /* Back out if an error occurred. */
+    if (error) {
+        if (victim) {
+            classifier_replace(table, &victim->cr);
+        } else {
+            classifier_remove(table, &rule->cr);
         }
+        ofproto_rule_destroy__(rule);
     }
-    return *rulep != NULL;
+    return error;
 }
+\f
+/* OFPFC_MODIFY and OFPFC_MODIFY_STRICT. */
 
+/* Modifies the rules listed in 'rules', changing their actions to match those
+ * in 'fm'.
+ *
+ * 'ofconn' is used to retrieve the packet buffer specified in fm->buffer_id,
+ * if any.
+ *
+ * Returns 0 on success, otherwise an OpenFlow error code. */
 static int
-send_buffered_packet(struct ofconn *ofconn,
-                     struct rule *rule, uint32_t buffer_id)
+modify_flows__(struct ofproto *ofproto, struct ofconn *ofconn,
+               const struct ofputil_flow_mod *fm,
+               const struct ofp_header *request, struct list *rules)
 {
-    struct ofpbuf *packet;
-    uint16_t in_port;
-    int error;
-
-    if (buffer_id == UINT32_MAX) {
-        return 0;
-    }
+    struct ofopgroup *group;
+    struct rule *rule;
 
-    error = ofconn_pktbuf_retrieve(ofconn, buffer_id, &packet, &in_port);
-    if (error) {
-        return error;
+    group = ofopgroup_create(ofproto, ofconn, request, fm->buffer_id);
+    LIST_FOR_EACH (rule, ofproto_node, rules) {
+        if (!ofputil_actions_equal(fm->actions, fm->n_actions,
+                                   rule->actions, rule->n_actions)) {
+            ofoperation_create(group, rule, OFOPERATION_MODIFY);
+            rule->pending->actions = rule->actions;
+            rule->pending->n_actions = rule->n_actions;
+            rule->actions = ofputil_actions_clone(fm->actions, fm->n_actions);
+            rule->n_actions = fm->n_actions;
+            rule->ofproto->ofproto_class->rule_modify_actions(rule);
+        } else {
+            rule->modified = time_msec();
+        }
+        rule->flow_cookie = fm->cookie;
     }
+    ofopgroup_submit(group);
 
-    return rule_execute(rule, in_port, packet);
+    return 0;
 }
-\f
-/* OFPFC_MODIFY and OFPFC_MODIFY_STRICT. */
-
-struct modify_flows_cbdata {
-    struct ofproto *ofproto;
-    const struct flow_mod *fm;
-    struct rule *match;
-};
-
-static int modify_flow(const struct flow_mod *, struct rule *);
 
 /* Implements OFPFC_MODIFY.  Returns 0 on success or an OpenFlow error code as
  * encoded by ofp_mkerr() on failure.
  *
- * 'ofconn' is used to retrieve the packet buffer specified in ofm->buffer_id,
+ * 'ofconn' is used to retrieve the packet buffer specified in fm->buffer_id,
  * if any. */
 static int
-modify_flows_loose(struct ofconn *ofconn, struct flow_mod *fm)
+modify_flows_loose(struct ofproto *ofproto, struct ofconn *ofconn,
+                   const struct ofputil_flow_mod *fm,
+                   const struct ofp_header *request)
 {
-    struct ofproto *p = ofconn_get_ofproto(ofconn);
-    struct rule *match = NULL;
-    struct classifier *cls;
+    struct list rules;
     int error;
 
-    error = 0;
-    FOR_EACH_MATCHING_TABLE (cls, fm->table_id, p) {
-        struct cls_cursor cursor;
-        struct rule *rule;
-
-        cls_cursor_init(&cursor, cls, &fm->cr);
-        CLS_CURSOR_FOR_EACH (rule, cr, &cursor) {
-            if (!rule_is_hidden(rule)) {
-                int retval = modify_flow(fm, rule);
-                if (!retval) {
-                    match = rule;
-                } else {
-                    error = retval;
-                }
-            }
-        }
-    }
-
-    if (error) {
-        return error;
-    } else if (match) {
-        /* This credits the packet to whichever flow happened to match last.
-         * That's weird.  Maybe we should do a lookup for the flow that
-         * actually matches the packet?  Who knows. */
-        send_buffered_packet(ofconn, match, fm->buffer_id);
-        return 0;
-    } else {
-        return add_flow(ofconn, fm);
-    }
+    error = collect_rules_loose(ofproto, fm->table_id, &fm->cr, OFPP_NONE,
+                                &rules);
+    return (error ? error
+            : list_is_empty(&rules) ? add_flow(ofproto, ofconn, fm, request)
+            : modify_flows__(ofproto, ofconn, fm, request, &rules));
 }
 
 /* Implements OFPFC_MODIFY_STRICT.  Returns 0 on success or an OpenFlow error
  * code as encoded by ofp_mkerr() on failure.
  *
- * 'ofconn' is used to retrieve the packet buffer specified in ofm->buffer_id,
+ * 'ofconn' is used to retrieve the packet buffer specified in fm->buffer_id,
  * if any. */
 static int
-modify_flow_strict(struct ofconn *ofconn, struct flow_mod *fm)
+modify_flow_strict(struct ofproto *ofproto, struct ofconn *ofconn,
+                   const struct ofputil_flow_mod *fm,
+                   const struct ofp_header *request)
 {
-    struct ofproto *p = ofconn_get_ofproto(ofconn);
-    struct rule *rule;
+    struct list rules;
     int error;
 
-    switch (find_flow_strict(p, fm, &rule)) {
-    case 0:
-        return add_flow(ofconn, fm);
-
-    case 1:
-        error = modify_flow(fm, rule);
-        if (!error) {
-            error = send_buffered_packet(ofconn, rule, fm->buffer_id);
-        }
-        return error;
-
-    case 2:
-        return 0;
-
-    default:
-        NOT_REACHED();
-    }
+    error = collect_rules_strict(ofproto, fm->table_id, &fm->cr, OFPP_NONE,
+                                 &rules);
+    return (error ? error
+            : list_is_empty(&rules) ? add_flow(ofproto, ofconn, fm, request)
+            : list_is_singleton(&rules) ? modify_flows__(ofproto, ofconn,
+                                                         fm, request, &rules)
+            : 0);
 }
+\f
+/* OFPFC_DELETE implementation. */
 
-/* Implements core of OFPFC_MODIFY and OFPFC_MODIFY_STRICT where 'rule' has
- * been identified as a flow to be modified, by changing the rule's actions to
- * match those in 'ofm' (which is followed by 'n_actions' ofp_action[]
- * structures). */
+/* Deletes the rules listed in 'rules'.
+ *
+ * Returns 0 on success, otherwise an OpenFlow error code. */
 static int
-modify_flow(const struct flow_mod *fm, struct rule *rule)
+delete_flows__(struct ofproto *ofproto, struct ofconn *ofconn,
+               const struct ofp_header *request, struct list *rules)
 {
-    size_t actions_len = fm->n_actions * sizeof *rule->actions;
-    int error;
+    struct rule *rule, *next;
+    struct ofopgroup *group;
 
-    if (fm->n_actions == rule->n_actions
-        && (!fm->n_actions
-            || !memcmp(fm->actions, rule->actions, actions_len))) {
-        error = 0;
-    } else {
-        error = rule->ofproto->ofproto_class->rule_modify_actions(
-            rule, fm->actions, fm->n_actions);
-        if (!error) {
-            free(rule->actions);
-            rule->actions = (fm->n_actions
-                             ? xmemdup(fm->actions, actions_len)
-                             : NULL);
-            rule->n_actions = fm->n_actions;
-        }
-    }
+    group = ofopgroup_create(ofproto, ofconn, request, UINT32_MAX);
+    LIST_FOR_EACH_SAFE (rule, next, ofproto_node, rules) {
+        ofproto_rule_send_removed(rule, OFPRR_DELETE);
 
-    if (!error) {
-        rule->flow_cookie = fm->cookie;
+        ofoperation_create(group, rule, OFOPERATION_DELETE);
+        classifier_remove(&ofproto->tables[rule->table_id], &rule->cr);
+        rule->ofproto->ofproto_class->rule_destruct(rule);
     }
+    ofopgroup_submit(group);
 
-    return error;
+    return 0;
 }
-\f
-/* OFPFC_DELETE implementation. */
-
-static void delete_flow(struct rule *, ovs_be16 out_port);
 
 /* Implements OFPFC_DELETE. */
-static void
-delete_flows_loose(struct ofproto *p, const struct flow_mod *fm)
+static int
+delete_flows_loose(struct ofproto *ofproto, struct ofconn *ofconn,
+                   const struct ofputil_flow_mod *fm,
+                   const struct ofp_header *request)
 {
-    struct classifier *cls;
-
-    FOR_EACH_MATCHING_TABLE (cls, fm->table_id, p) {
-        struct rule *rule, *next_rule;
-        struct cls_cursor cursor;
+    struct list rules;
+    int error;
 
-        cls_cursor_init(&cursor, cls, &fm->cr);
-        CLS_CURSOR_FOR_EACH_SAFE (rule, next_rule, cr, &cursor) {
-            delete_flow(rule, htons(fm->out_port));
-        }
-    }
+    error = collect_rules_loose(ofproto, fm->table_id, &fm->cr, fm->out_port,
+                                &rules);
+    return (error ? error
+            : !list_is_empty(&rules) ? delete_flows__(ofproto, ofconn, request,
+                                                      &rules)
+            : 0);
 }
 
 /* Implements OFPFC_DELETE_STRICT. */
-static void
-delete_flow_strict(struct ofproto *p, struct flow_mod *fm)
-{
-    struct rule *rule;
-    if (find_flow_strict(p, fm, &rule) == 1) {
-        delete_flow(rule, htons(fm->out_port));
-    }
-}
-
-/* Implements core of OFPFC_DELETE and OFPFC_DELETE_STRICT where 'rule' has
- * been identified as a flow to delete from 'p''s flow table, by deleting the
- * flow and sending out a OFPT_FLOW_REMOVED message to any interested
- * controller.
- *
- * Will not delete 'rule' if it is hidden.  Will delete 'rule' only if
- * 'out_port' is htons(OFPP_NONE) or if 'rule' actually outputs to the
- * specified 'out_port'. */
-static void
-delete_flow(struct rule *rule, ovs_be16 out_port)
+static int
+delete_flow_strict(struct ofproto *ofproto, struct ofconn *ofconn,
+                   const struct ofputil_flow_mod *fm,
+                   const struct ofp_header *request)
 {
-    if (rule_is_hidden(rule)) {
-        return;
-    }
-
-    if (out_port != htons(OFPP_NONE) && !rule_has_out_port(rule, out_port)) {
-        return;
-    }
+    struct list rules;
+    int error;
 
-    ofproto_rule_send_removed(rule, OFPRR_DELETE);
-    ofproto_rule_destroy(rule);
+    error = collect_rules_strict(ofproto, fm->table_id, &fm->cr, fm->out_port,
+                                 &rules);
+    return (error ? error
+            : list_is_singleton(&rules) ? delete_flows__(ofproto, ofconn,
+                                                         request, &rules)
+            : 0);
 }
 
 static void
@@ -2256,16 +2526,24 @@ ofproto_rule_send_removed(struct rule *rule, uint8_t reason)
 void
 ofproto_rule_expire(struct rule *rule, uint8_t reason)
 {
+    struct ofproto *ofproto = rule->ofproto;
+    struct ofopgroup *group;
+
     assert(reason == OFPRR_HARD_TIMEOUT || reason == OFPRR_IDLE_TIMEOUT);
+
     ofproto_rule_send_removed(rule, reason);
-    ofproto_rule_destroy(rule);
+
+    group = ofopgroup_create_unattached(ofproto);
+    ofoperation_create(group, rule, OFOPERATION_DELETE);
+    classifier_remove(&ofproto->tables[rule->table_id], &rule->cr);
+    rule->ofproto->ofproto_class->rule_destruct(rule);
+    ofopgroup_submit(group);
 }
 \f
 static int
 handle_flow_mod(struct ofconn *ofconn, const struct ofp_header *oh)
 {
-    struct ofproto *p = ofconn_get_ofproto(ofconn);
-    struct flow_mod fm;
+    struct ofputil_flow_mod fm;
     int error;
 
     error = reject_slave_controller(ofconn, "flow_mod");
@@ -2287,26 +2565,37 @@ handle_flow_mod(struct ofconn *ofconn, const struct ofp_header *oh)
         return ofp_mkerr(OFPET_FLOW_MOD_FAILED, OFPFMFC_ALL_TABLES_FULL);
     }
 
-    switch (fm.command) {
+    return handle_flow_mod__(ofconn_get_ofproto(ofconn), ofconn, &fm, oh);
+}
+
+static int
+handle_flow_mod__(struct ofproto *ofproto, struct ofconn *ofconn,
+                  const struct ofputil_flow_mod *fm,
+                  const struct ofp_header *oh)
+{
+    if (ofproto->n_pending >= 50) {
+        assert(!list_is_empty(&ofproto->pending));
+        return OFPROTO_POSTPONE;
+    }
+
+    switch (fm->command) {
     case OFPFC_ADD:
-        return add_flow(ofconn, &fm);
+        return add_flow(ofproto, ofconn, fm, oh);
 
     case OFPFC_MODIFY:
-        return modify_flows_loose(ofconn, &fm);
+        return modify_flows_loose(ofproto, ofconn, fm, oh);
 
     case OFPFC_MODIFY_STRICT:
-        return modify_flow_strict(ofconn, &fm);
+        return modify_flow_strict(ofproto, ofconn, fm, oh);
 
     case OFPFC_DELETE:
-        delete_flows_loose(p, &fm);
-        return 0;
+        return delete_flows_loose(ofproto, ofconn, fm, oh);
 
     case OFPFC_DELETE_STRICT:
-        delete_flow_strict(p, &fm);
-        return 0;
+        return delete_flow_strict(ofproto, ofconn, fm, oh);
 
     default:
-        if (fm.command > 0xff) {
+        if (fm->command > 0xff) {
             VLOG_WARN_RL(&rl, "flow_mod has explicit table_id but "
                          "flow_mod_table_id extension is not enabled");
         }
@@ -2336,6 +2625,11 @@ handle_role_request(struct ofconn *ofconn, const struct ofp_header *oh)
         return ofp_mkerr(OFPET_BAD_REQUEST, -1);
     }
 
+    if (ofconn_get_role(ofconn) != role
+        && ofconn_has_pending_opgroups(ofconn)) {
+        return OFPROTO_POSTPONE;
+    }
+
     ofconn_set_role(ofconn, role);
 
     reply = make_nxmsg_xid(sizeof *reply, NXT_ROLE_REPLY, oh->xid, &buf);
@@ -2364,13 +2658,18 @@ handle_nxt_set_flow_format(struct ofconn *ofconn, const struct ofp_header *oh)
     uint32_t format;
 
     format = ntohl(msg->format);
-    if (format == NXFF_OPENFLOW10
-        || format == NXFF_NXM) {
-        ofconn_set_flow_format(ofconn, format);
-        return 0;
-    } else {
+    if (format != NXFF_OPENFLOW10 && format != NXFF_NXM) {
         return ofp_mkerr(OFPET_BAD_REQUEST, OFPBRC_EPERM);
     }
+
+    if (format != ofconn_get_flow_format(ofconn)
+        && ofconn_has_pending_opgroups(ofconn)) {
+        /* Avoid sending async messages in surprising flow format. */
+        return OFPROTO_POSTPONE;
+    }
+
+    ofconn_set_flow_format(ofconn, format);
+    return 0;
 }
 
 static int
@@ -2379,8 +2678,10 @@ handle_barrier_request(struct ofconn *ofconn, const struct ofp_header *oh)
     struct ofp_header *ob;
     struct ofpbuf *buf;
 
-    /* Currently, everything executes synchronously, so we can just
-     * immediately send the barrier reply. */
+    if (ofconn_has_pending_opgroups(ofconn)) {
+        return OFPROTO_POSTPONE;
+    }
+
     ob = make_openflow_xid(sizeof *ob, OFPT_BARRIER_REPLY, oh->xid, &buf);
     ofconn_send_reply(ofconn, buf);
     return 0;
@@ -2462,7 +2763,7 @@ handle_openflow__(struct ofconn *ofconn, const struct ofpbuf *msg)
     case OFPUTIL_OFPST_QUEUE_REQUEST:
         return handle_queue_stats_request(ofconn, msg->data);
 
-    case OFPUTIL_INVALID:
+    case OFPUTIL_MSG_INVALID:
     case OFPUTIL_OFPT_HELLO:
     case OFPUTIL_OFPT_ERROR:
     case OFPUTIL_OFPT_FEATURES_REPLY:
@@ -2497,14 +2798,253 @@ handle_openflow__(struct ofconn *ofconn, const struct ofpbuf *msg)
     }
 }
 
-static void
+static bool
 handle_openflow(struct ofconn *ofconn, struct ofpbuf *ofp_msg)
 {
     int error = handle_openflow__(ofconn, ofp_msg);
-    if (error) {
+    if (error && error != OFPROTO_POSTPONE) {
         ofconn_send_error(ofconn, ofp_msg->data, error);
     }
     COVERAGE_INC(ofproto_recv_openflow);
+    return error != OFPROTO_POSTPONE;
+}
+\f
+/* Asynchronous operations. */
+
+/* Creates and returns a new ofopgroup that is not associated with any
+ * OpenFlow connection.
+ *
+ * The caller should add operations to the returned group with
+ * ofoperation_create() and then submit it with ofopgroup_submit(). */
+static struct ofopgroup *
+ofopgroup_create_unattached(struct ofproto *ofproto)
+{
+    struct ofopgroup *group = xzalloc(sizeof *group);
+    group->ofproto = ofproto;
+    list_init(&group->ofproto_node);
+    list_init(&group->ops);
+    list_init(&group->ofconn_node);
+    return group;
+}
+
+/* Creates and returns a new ofopgroup for 'ofproto'.
+ *
+ * If 'ofconn' is NULL, the new ofopgroup is not associated with any OpenFlow
+ * connection.  The 'request' and 'buffer_id' arguments are ignored.
+ *
+ * If 'ofconn' is nonnull, then the new ofopgroup is associated with 'ofconn'.
+ * If the ofopgroup eventually fails, then the error reply will include
+ * 'request'.  If the ofopgroup eventually succeeds, then the packet with
+ * buffer id 'buffer_id' on 'ofconn' will be sent by 'ofconn''s ofproto.
+ *
+ * The caller should add operations to the returned group with
+ * ofoperation_create() and then submit it with ofopgroup_submit(). */
+static struct ofopgroup *
+ofopgroup_create(struct ofproto *ofproto, struct ofconn *ofconn,
+                 const struct ofp_header *request, uint32_t buffer_id)
+{
+    struct ofopgroup *group = ofopgroup_create_unattached(ofproto);
+    if (ofconn) {
+        size_t request_len = ntohs(request->length);
+
+        assert(ofconn_get_ofproto(ofconn) == ofproto);
+
+        ofconn_add_opgroup(ofconn, &group->ofconn_node);
+        group->ofconn = ofconn;
+        group->request = xmemdup(request, MIN(request_len, 64));
+        group->buffer_id = buffer_id;
+    }
+    return group;
+}
+
+/* Submits 'group' for processing.
+ *
+ * If 'group' contains no operations (e.g. none were ever added, or all of the
+ * ones that were added completed synchronously), then it is destroyed
+ * immediately.  Otherwise it is added to the ofproto's list of pending
+ * groups. */
+static void
+ofopgroup_submit(struct ofopgroup *group)
+{
+    if (list_is_empty(&group->ops)) {
+        ofopgroup_destroy(group);
+    } else {
+        list_push_back(&group->ofproto->pending, &group->ofproto_node);
+        group->ofproto->n_pending++;
+    }
+}
+
+static void
+ofopgroup_destroy(struct ofopgroup *group)
+{
+    assert(list_is_empty(&group->ops));
+    if (!list_is_empty(&group->ofproto_node)) {
+        assert(group->ofproto->n_pending > 0);
+        group->ofproto->n_pending--;
+        list_remove(&group->ofproto_node);
+    }
+    if (!list_is_empty(&group->ofconn_node)) {
+        list_remove(&group->ofconn_node);
+        if (group->error) {
+            ofconn_send_error(group->ofconn, group->request, group->error);
+        }
+        connmgr_retry(group->ofproto->connmgr);
+    }
+    free(group->request);
+    free(group);
+}
+
+/* Initiates a new operation on 'rule', of the specified 'type', within
+ * 'group'.  Prior to calling, 'rule' must not have any pending operation. */
+static void
+ofoperation_create(struct ofopgroup *group, struct rule *rule,
+                   enum ofoperation_type type)
+{
+    struct ofoperation *op;
+
+    assert(!rule->pending);
+
+    op = rule->pending = xzalloc(sizeof *op);
+    op->group = group;
+    list_push_back(&group->ops, &op->group_node);
+    op->rule = rule;
+    op->type = type;
+    op->status = -1;
+    op->flow_cookie = rule->flow_cookie;
+
+    if (type == OFOPERATION_DELETE) {
+        hmap_insert(&op->group->ofproto->deletions, &op->hmap_node,
+                    cls_rule_hash(&rule->cr, rule->table_id));
+    }
+}
+
+static void
+ofoperation_destroy(struct ofoperation *op)
+{
+    struct ofopgroup *group = op->group;
+
+    if (op->rule) {
+        op->rule->pending = NULL;
+    }
+    if (op->type == OFOPERATION_DELETE) {
+        hmap_remove(&group->ofproto->deletions, &op->hmap_node);
+    }
+    list_remove(&op->group_node);
+    free(op->actions);
+    free(op);
+
+    if (list_is_empty(&group->ops) && !list_is_empty(&group->ofproto_node)) {
+        ofopgroup_destroy(group);
+    }
+}
+
+/* Indicates that 'op' completed with status 'error', which is either 0 to
+ * indicate success or an OpenFlow error code (constructed with
+ * e.g. ofp_mkerr()).
+ *
+ * If 'error' is 0, indicating success, the operation will be committed
+ * permanently to the flow table.  There is one interesting subcase:
+ *
+ *   - If 'op' is an "add flow" operation that is replacing an existing rule in
+ *     the flow table (the "victim" rule) by a new one, then the caller must
+ *     have uninitialized any derived state in the victim rule, as in step 5 in
+ *     the "Life Cycle" in ofproto/ofproto-provider.h.  ofoperation_complete()
+ *     performs steps 6 and 7 for the victim rule, most notably by calling its
+ *     ->rule_dealloc() function.
+ *
+ * If 'error' is nonzero, then generally the operation will be rolled back:
+ *
+ *   - If 'op' is an "add flow" operation, ofproto removes the new rule or
+ *     restores the original rule.  The caller must have uninitialized any
+ *     derived state in the new rule, as in step 5 of in the "Life Cycle" in
+ *     ofproto/ofproto-provider.h.  ofoperation_complete() performs steps 6 and
+ *     and 7 for the new rule, calling its ->rule_dealloc() function.
+ *
+ *   - If 'op' is a "modify flow" operation, ofproto restores the original
+ *     actions.
+ *
+ *   - 'op' must not be a "delete flow" operation.  Removing a rule is not
+ *     allowed to fail.  It must always succeed.
+ *
+ * Please see the large comment in ofproto/ofproto-provider.h titled
+ * "Asynchronous Operation Support" for more information. */
+void
+ofoperation_complete(struct ofoperation *op, int error)
+{
+    struct ofopgroup *group = op->group;
+    struct rule *rule = op->rule;
+    struct classifier *table = &rule->ofproto->tables[rule->table_id];
+
+    assert(rule->pending == op);
+    assert(op->status < 0);
+    assert(error >= 0);
+
+    if (!error
+        && !group->error
+        && op->type != OFOPERATION_DELETE
+        && group->ofconn
+        && group->buffer_id != UINT32_MAX
+        && list_is_singleton(&op->group_node)) {
+        struct ofpbuf *packet;
+        uint16_t in_port;
+
+        error = ofconn_pktbuf_retrieve(group->ofconn, group->buffer_id,
+                                       &packet, &in_port);
+        if (packet) {
+            assert(!error);
+            error = rule_execute(rule, in_port, packet);
+        }
+    }
+    if (!group->error) {
+        group->error = error;
+    }
+
+    switch (op->type) {
+    case OFOPERATION_ADD:
+        if (!error) {
+            if (op->victim) {
+                ofproto_rule_destroy__(op->victim);
+            }
+        } else {
+            if (op->victim) {
+                classifier_replace(table, &op->victim->cr);
+                op->victim = NULL;
+            } else {
+                classifier_remove(table, &rule->cr);
+            }
+            ofproto_rule_destroy__(rule);
+        }
+        op->victim = NULL;
+        break;
+
+    case OFOPERATION_DELETE:
+        assert(!error);
+        ofproto_rule_destroy__(rule);
+        op->rule = NULL;
+        break;
+
+    case OFOPERATION_MODIFY:
+        if (!error) {
+            rule->modified = time_msec();
+        } else {
+            free(rule->actions);
+            rule->actions = op->actions;
+            rule->n_actions = op->n_actions;
+            op->actions = NULL;
+        }
+        break;
+
+    default:
+        NOT_REACHED();
+    }
+    ofoperation_destroy(op);
+}
+
+struct rule *
+ofoperation_get_victim(struct ofoperation *op)
+{
+    assert(op->type == OFOPERATION_ADD);
+    return op->victim;
 }
 \f
 static uint64_t
@@ -2575,5 +3115,5 @@ ofproto_unixctl_init(void)
     }
     registered = true;
 
-    unixctl_command_register("ofproto/list", ofproto_unixctl_list, NULL);
+    unixctl_command_register("ofproto/list", "", ofproto_unixctl_list, NULL);
 }