Change logging format for flows to that accepted by ofproto/trace.
[sliver-openvswitch.git] / lib / flow.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2008, 2009, 2010, 2011, 2012 Nicira, Inc.
3  *
4  * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
5  * you may not use this file except in compliance with the License.
6  * You may obtain a copy of the License at:
7  *
8  *     http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
9  *
10  * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
11  * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
12  * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
13  * See the License for the specific language governing permissions and
14  * limitations under the License.
15  */
16 #include <config.h>
17 #include <sys/types.h>
18 #include "flow.h"
19 #include <assert.h>
20 #include <errno.h>
21 #include <inttypes.h>
22 #include <limits.h>
23 #include <netinet/in.h>
24 #include <netinet/icmp6.h>
25 #include <netinet/ip6.h>
26 #include <stdint.h>
27 #include <stdlib.h>
28 #include <string.h>
29 #include "byte-order.h"
30 #include "coverage.h"
31 #include "csum.h"
32 #include "dynamic-string.h"
33 #include "hash.h"
34 #include "match.h"
35 #include "ofpbuf.h"
36 #include "openflow/openflow.h"
37 #include "packets.h"
38 #include "unaligned.h"
39 #include "vlog.h"
40
41 VLOG_DEFINE_THIS_MODULE(flow);
42
43 COVERAGE_DEFINE(flow_extract);
44 COVERAGE_DEFINE(miniflow_malloc);
45
46 static struct arp_eth_header *
47 pull_arp(struct ofpbuf *packet)
48 {
49     return ofpbuf_try_pull(packet, ARP_ETH_HEADER_LEN);
50 }
51
52 static struct ip_header *
53 pull_ip(struct ofpbuf *packet)
54 {
55     if (packet->size >= IP_HEADER_LEN) {
56         struct ip_header *ip = packet->data;
57         int ip_len = IP_IHL(ip->ip_ihl_ver) * 4;
58         if (ip_len >= IP_HEADER_LEN && packet->size >= ip_len) {
59             return ofpbuf_pull(packet, ip_len);
60         }
61     }
62     return NULL;
63 }
64
65 static struct tcp_header *
66 pull_tcp(struct ofpbuf *packet)
67 {
68     if (packet->size >= TCP_HEADER_LEN) {
69         struct tcp_header *tcp = packet->data;
70         int tcp_len = TCP_OFFSET(tcp->tcp_ctl) * 4;
71         if (tcp_len >= TCP_HEADER_LEN && packet->size >= tcp_len) {
72             return ofpbuf_pull(packet, tcp_len);
73         }
74     }
75     return NULL;
76 }
77
78 static struct udp_header *
79 pull_udp(struct ofpbuf *packet)
80 {
81     return ofpbuf_try_pull(packet, UDP_HEADER_LEN);
82 }
83
84 static struct icmp_header *
85 pull_icmp(struct ofpbuf *packet)
86 {
87     return ofpbuf_try_pull(packet, ICMP_HEADER_LEN);
88 }
89
90 static struct icmp6_hdr *
91 pull_icmpv6(struct ofpbuf *packet)
92 {
93     return ofpbuf_try_pull(packet, sizeof(struct icmp6_hdr));
94 }
95
96 static void
97 parse_vlan(struct ofpbuf *b, struct flow *flow)
98 {
99     struct qtag_prefix {
100         ovs_be16 eth_type;      /* ETH_TYPE_VLAN */
101         ovs_be16 tci;
102     };
103
104     if (b->size >= sizeof(struct qtag_prefix) + sizeof(ovs_be16)) {
105         struct qtag_prefix *qp = ofpbuf_pull(b, sizeof *qp);
106         flow->vlan_tci = qp->tci | htons(VLAN_CFI);
107     }
108 }
109
110 static ovs_be16
111 parse_ethertype(struct ofpbuf *b)
112 {
113     struct llc_snap_header *llc;
114     ovs_be16 proto;
115
116     proto = *(ovs_be16 *) ofpbuf_pull(b, sizeof proto);
117     if (ntohs(proto) >= ETH_TYPE_MIN) {
118         return proto;
119     }
120
121     if (b->size < sizeof *llc) {
122         return htons(FLOW_DL_TYPE_NONE);
123     }
124
125     llc = b->data;
126     if (llc->llc.llc_dsap != LLC_DSAP_SNAP
127         || llc->llc.llc_ssap != LLC_SSAP_SNAP
128         || llc->llc.llc_cntl != LLC_CNTL_SNAP
129         || memcmp(llc->snap.snap_org, SNAP_ORG_ETHERNET,
130                   sizeof llc->snap.snap_org)) {
131         return htons(FLOW_DL_TYPE_NONE);
132     }
133
134     ofpbuf_pull(b, sizeof *llc);
135     return llc->snap.snap_type;
136 }
137
138 static int
139 parse_ipv6(struct ofpbuf *packet, struct flow *flow)
140 {
141     const struct ip6_hdr *nh;
142     ovs_be32 tc_flow;
143     int nexthdr;
144
145     nh = ofpbuf_try_pull(packet, sizeof *nh);
146     if (!nh) {
147         return EINVAL;
148     }
149
150     nexthdr = nh->ip6_nxt;
151
152     flow->ipv6_src = nh->ip6_src;
153     flow->ipv6_dst = nh->ip6_dst;
154
155     tc_flow = get_unaligned_be32(&nh->ip6_flow);
156     flow->nw_tos = ntohl(tc_flow) >> 20;
157     flow->ipv6_label = tc_flow & htonl(IPV6_LABEL_MASK);
158     flow->nw_ttl = nh->ip6_hlim;
159     flow->nw_proto = IPPROTO_NONE;
160
161     while (1) {
162         if ((nexthdr != IPPROTO_HOPOPTS)
163                 && (nexthdr != IPPROTO_ROUTING)
164                 && (nexthdr != IPPROTO_DSTOPTS)
165                 && (nexthdr != IPPROTO_AH)
166                 && (nexthdr != IPPROTO_FRAGMENT)) {
167             /* It's either a terminal header (e.g., TCP, UDP) or one we
168              * don't understand.  In either case, we're done with the
169              * packet, so use it to fill in 'nw_proto'. */
170             break;
171         }
172
173         /* We only verify that at least 8 bytes of the next header are
174          * available, but many of these headers are longer.  Ensure that
175          * accesses within the extension header are within those first 8
176          * bytes. All extension headers are required to be at least 8
177          * bytes. */
178         if (packet->size < 8) {
179             return EINVAL;
180         }
181
182         if ((nexthdr == IPPROTO_HOPOPTS)
183                 || (nexthdr == IPPROTO_ROUTING)
184                 || (nexthdr == IPPROTO_DSTOPTS)) {
185             /* These headers, while different, have the fields we care about
186              * in the same location and with the same interpretation. */
187             const struct ip6_ext *ext_hdr = packet->data;
188             nexthdr = ext_hdr->ip6e_nxt;
189             if (!ofpbuf_try_pull(packet, (ext_hdr->ip6e_len + 1) * 8)) {
190                 return EINVAL;
191             }
192         } else if (nexthdr == IPPROTO_AH) {
193             /* A standard AH definition isn't available, but the fields
194              * we care about are in the same location as the generic
195              * option header--only the header length is calculated
196              * differently. */
197             const struct ip6_ext *ext_hdr = packet->data;
198             nexthdr = ext_hdr->ip6e_nxt;
199             if (!ofpbuf_try_pull(packet, (ext_hdr->ip6e_len + 2) * 4)) {
200                return EINVAL;
201             }
202         } else if (nexthdr == IPPROTO_FRAGMENT) {
203             const struct ip6_frag *frag_hdr = packet->data;
204
205             nexthdr = frag_hdr->ip6f_nxt;
206             if (!ofpbuf_try_pull(packet, sizeof *frag_hdr)) {
207                 return EINVAL;
208             }
209
210             /* We only process the first fragment. */
211             if (frag_hdr->ip6f_offlg != htons(0)) {
212                 if ((frag_hdr->ip6f_offlg & IP6F_OFF_MASK) == htons(0)) {
213                     flow->nw_frag = FLOW_NW_FRAG_ANY;
214                 } else {
215                     flow->nw_frag |= FLOW_NW_FRAG_LATER;
216                     nexthdr = IPPROTO_FRAGMENT;
217                     break;
218                 }
219             }
220         }
221     }
222
223     flow->nw_proto = nexthdr;
224     return 0;
225 }
226
227 static void
228 parse_tcp(struct ofpbuf *packet, struct ofpbuf *b, struct flow *flow)
229 {
230     const struct tcp_header *tcp = pull_tcp(b);
231     if (tcp) {
232         flow->tp_src = tcp->tcp_src;
233         flow->tp_dst = tcp->tcp_dst;
234         packet->l7 = b->data;
235     }
236 }
237
238 static void
239 parse_udp(struct ofpbuf *packet, struct ofpbuf *b, struct flow *flow)
240 {
241     const struct udp_header *udp = pull_udp(b);
242     if (udp) {
243         flow->tp_src = udp->udp_src;
244         flow->tp_dst = udp->udp_dst;
245         packet->l7 = b->data;
246     }
247 }
248
249 static bool
250 parse_icmpv6(struct ofpbuf *b, struct flow *flow)
251 {
252     const struct icmp6_hdr *icmp = pull_icmpv6(b);
253
254     if (!icmp) {
255         return false;
256     }
257
258     /* The ICMPv6 type and code fields use the 16-bit transport port
259      * fields, so we need to store them in 16-bit network byte order. */
260     flow->tp_src = htons(icmp->icmp6_type);
261     flow->tp_dst = htons(icmp->icmp6_code);
262
263     if (icmp->icmp6_code == 0 &&
264         (icmp->icmp6_type == ND_NEIGHBOR_SOLICIT ||
265          icmp->icmp6_type == ND_NEIGHBOR_ADVERT)) {
266         const struct in6_addr *nd_target;
267
268         nd_target = ofpbuf_try_pull(b, sizeof *nd_target);
269         if (!nd_target) {
270             return false;
271         }
272         flow->nd_target = *nd_target;
273
274         while (b->size >= 8) {
275             /* The minimum size of an option is 8 bytes, which also is
276              * the size of Ethernet link-layer options. */
277             const struct nd_opt_hdr *nd_opt = b->data;
278             int opt_len = nd_opt->nd_opt_len * 8;
279
280             if (!opt_len || opt_len > b->size) {
281                 goto invalid;
282             }
283
284             /* Store the link layer address if the appropriate option is
285              * provided.  It is considered an error if the same link
286              * layer option is specified twice. */
287             if (nd_opt->nd_opt_type == ND_OPT_SOURCE_LINKADDR
288                     && opt_len == 8) {
289                 if (eth_addr_is_zero(flow->arp_sha)) {
290                     memcpy(flow->arp_sha, nd_opt + 1, ETH_ADDR_LEN);
291                 } else {
292                     goto invalid;
293                 }
294             } else if (nd_opt->nd_opt_type == ND_OPT_TARGET_LINKADDR
295                     && opt_len == 8) {
296                 if (eth_addr_is_zero(flow->arp_tha)) {
297                     memcpy(flow->arp_tha, nd_opt + 1, ETH_ADDR_LEN);
298                 } else {
299                     goto invalid;
300                 }
301             }
302
303             if (!ofpbuf_try_pull(b, opt_len)) {
304                 goto invalid;
305             }
306         }
307     }
308
309     return true;
310
311 invalid:
312     memset(&flow->nd_target, 0, sizeof(flow->nd_target));
313     memset(flow->arp_sha, 0, sizeof(flow->arp_sha));
314     memset(flow->arp_tha, 0, sizeof(flow->arp_tha));
315
316     return false;
317
318 }
319
320 /* Initializes 'flow' members from 'packet', 'skb_priority', 'tnl', and
321  * 'ofp_in_port'.
322  *
323  * Initializes 'packet' header pointers as follows:
324  *
325  *    - packet->l2 to the start of the Ethernet header.
326  *
327  *    - packet->l3 to just past the Ethernet header, or just past the
328  *      vlan_header if one is present, to the first byte of the payload of the
329  *      Ethernet frame.
330  *
331  *    - packet->l4 to just past the IPv4 header, if one is present and has a
332  *      correct length, and otherwise NULL.
333  *
334  *    - packet->l7 to just past the TCP or UDP or ICMP header, if one is
335  *      present and has a correct length, and otherwise NULL.
336  */
337 void
338 flow_extract(struct ofpbuf *packet, uint32_t skb_priority,
339              const struct flow_tnl *tnl, uint16_t ofp_in_port,
340              struct flow *flow)
341 {
342     struct ofpbuf b = *packet;
343     struct eth_header *eth;
344
345     COVERAGE_INC(flow_extract);
346
347     memset(flow, 0, sizeof *flow);
348
349     if (tnl) {
350         assert(tnl != &flow->tunnel);
351         flow->tunnel = *tnl;
352     }
353     flow->in_port = ofp_in_port;
354     flow->skb_priority = skb_priority;
355
356     packet->l2 = b.data;
357     packet->l3 = NULL;
358     packet->l4 = NULL;
359     packet->l7 = NULL;
360
361     if (b.size < sizeof *eth) {
362         return;
363     }
364
365     /* Link layer. */
366     eth = b.data;
367     memcpy(flow->dl_src, eth->eth_src, ETH_ADDR_LEN);
368     memcpy(flow->dl_dst, eth->eth_dst, ETH_ADDR_LEN);
369
370     /* dl_type, vlan_tci. */
371     ofpbuf_pull(&b, ETH_ADDR_LEN * 2);
372     if (eth->eth_type == htons(ETH_TYPE_VLAN)) {
373         parse_vlan(&b, flow);
374     }
375     flow->dl_type = parse_ethertype(&b);
376
377     /* Network layer. */
378     packet->l3 = b.data;
379     if (flow->dl_type == htons(ETH_TYPE_IP)) {
380         const struct ip_header *nh = pull_ip(&b);
381         if (nh) {
382             packet->l4 = b.data;
383
384             flow->nw_src = get_unaligned_be32(&nh->ip_src);
385             flow->nw_dst = get_unaligned_be32(&nh->ip_dst);
386             flow->nw_proto = nh->ip_proto;
387
388             flow->nw_tos = nh->ip_tos;
389             if (IP_IS_FRAGMENT(nh->ip_frag_off)) {
390                 flow->nw_frag = FLOW_NW_FRAG_ANY;
391                 if (nh->ip_frag_off & htons(IP_FRAG_OFF_MASK)) {
392                     flow->nw_frag |= FLOW_NW_FRAG_LATER;
393                 }
394             }
395             flow->nw_ttl = nh->ip_ttl;
396
397             if (!(nh->ip_frag_off & htons(IP_FRAG_OFF_MASK))) {
398                 if (flow->nw_proto == IPPROTO_TCP) {
399                     parse_tcp(packet, &b, flow);
400                 } else if (flow->nw_proto == IPPROTO_UDP) {
401                     parse_udp(packet, &b, flow);
402                 } else if (flow->nw_proto == IPPROTO_ICMP) {
403                     const struct icmp_header *icmp = pull_icmp(&b);
404                     if (icmp) {
405                         flow->tp_src = htons(icmp->icmp_type);
406                         flow->tp_dst = htons(icmp->icmp_code);
407                         packet->l7 = b.data;
408                     }
409                 }
410             }
411         }
412     } else if (flow->dl_type == htons(ETH_TYPE_IPV6)) {
413         if (parse_ipv6(&b, flow)) {
414             return;
415         }
416
417         packet->l4 = b.data;
418         if (flow->nw_proto == IPPROTO_TCP) {
419             parse_tcp(packet, &b, flow);
420         } else if (flow->nw_proto == IPPROTO_UDP) {
421             parse_udp(packet, &b, flow);
422         } else if (flow->nw_proto == IPPROTO_ICMPV6) {
423             if (parse_icmpv6(&b, flow)) {
424                 packet->l7 = b.data;
425             }
426         }
427     } else if (flow->dl_type == htons(ETH_TYPE_ARP)) {
428         const struct arp_eth_header *arp = pull_arp(&b);
429         if (arp && arp->ar_hrd == htons(1)
430             && arp->ar_pro == htons(ETH_TYPE_IP)
431             && arp->ar_hln == ETH_ADDR_LEN
432             && arp->ar_pln == 4) {
433             /* We only match on the lower 8 bits of the opcode. */
434             if (ntohs(arp->ar_op) <= 0xff) {
435                 flow->nw_proto = ntohs(arp->ar_op);
436             }
437
438             if ((flow->nw_proto == ARP_OP_REQUEST)
439                 || (flow->nw_proto == ARP_OP_REPLY)) {
440                 flow->nw_src = arp->ar_spa;
441                 flow->nw_dst = arp->ar_tpa;
442                 memcpy(flow->arp_sha, arp->ar_sha, ETH_ADDR_LEN);
443                 memcpy(flow->arp_tha, arp->ar_tha, ETH_ADDR_LEN);
444             }
445         }
446     }
447 }
448
449 /* For every bit of a field that is wildcarded in 'wildcards', sets the
450  * corresponding bit in 'flow' to zero. */
451 void
452 flow_zero_wildcards(struct flow *flow, const struct flow_wildcards *wildcards)
453 {
454     uint32_t *flow_u32 = (uint32_t *) flow;
455     const uint32_t *wc_u32 = (const uint32_t *) &wildcards->masks;
456     size_t i;
457
458     for (i = 0; i < FLOW_U32S; i++) {
459         flow_u32[i] &= wc_u32[i];
460     }
461 }
462
463 /* Initializes 'fmd' with the metadata found in 'flow'. */
464 void
465 flow_get_metadata(const struct flow *flow, struct flow_metadata *fmd)
466 {
467     BUILD_ASSERT_DECL(FLOW_WC_SEQ == 17);
468
469     fmd->tun_id = flow->tunnel.tun_id;
470     fmd->metadata = flow->metadata;
471     memcpy(fmd->regs, flow->regs, sizeof fmd->regs);
472     fmd->in_port = flow->in_port;
473 }
474
475 char *
476 flow_to_string(const struct flow *flow)
477 {
478     struct ds ds = DS_EMPTY_INITIALIZER;
479     flow_format(&ds, flow);
480     return ds_cstr(&ds);
481 }
482
483 void
484 flow_format(struct ds *ds, const struct flow *flow)
485 {
486     struct match match;
487
488     match_wc_init(&match, flow);
489     match_format(&match, ds, flow->skb_priority);
490 }
491
492 void
493 flow_print(FILE *stream, const struct flow *flow)
494 {
495     char *s = flow_to_string(flow);
496     fputs(s, stream);
497     free(s);
498 }
499 \f
500 /* flow_wildcards functions. */
501
502 /* Initializes 'wc' as a set of wildcards that matches every packet. */
503 void
504 flow_wildcards_init_catchall(struct flow_wildcards *wc)
505 {
506     memset(&wc->masks, 0, sizeof wc->masks);
507 }
508
509 /* Initializes 'wc' as an exact-match set of wildcards; that is, 'wc' does not
510  * wildcard any bits or fields. */
511 void
512 flow_wildcards_init_exact(struct flow_wildcards *wc)
513 {
514     memset(&wc->masks, 0xff, sizeof wc->masks);
515     memset(wc->masks.zeros, 0, sizeof wc->masks.zeros);
516 }
517
518 /* Returns true if 'wc' matches every packet, false if 'wc' fixes any bits or
519  * fields. */
520 bool
521 flow_wildcards_is_catchall(const struct flow_wildcards *wc)
522 {
523     const uint32_t *wc_u32 = (const uint32_t *) &wc->masks;
524     size_t i;
525
526     for (i = 0; i < FLOW_U32S; i++) {
527         if (wc_u32[i]) {
528             return false;
529         }
530     }
531     return true;
532 }
533
534 /* Initializes 'dst' as the combination of wildcards in 'src1' and 'src2'.
535  * That is, a bit or a field is wildcarded in 'dst' if it is wildcarded in
536  * 'src1' or 'src2' or both.  */
537 void
538 flow_wildcards_combine(struct flow_wildcards *dst,
539                        const struct flow_wildcards *src1,
540                        const struct flow_wildcards *src2)
541 {
542     uint32_t *dst_u32 = (uint32_t *) &dst->masks;
543     const uint32_t *src1_u32 = (const uint32_t *) &src1->masks;
544     const uint32_t *src2_u32 = (const uint32_t *) &src2->masks;
545     size_t i;
546
547     for (i = 0; i < FLOW_U32S; i++) {
548         dst_u32[i] = src1_u32[i] & src2_u32[i];
549     }
550 }
551
552 /* Returns a hash of the wildcards in 'wc'. */
553 uint32_t
554 flow_wildcards_hash(const struct flow_wildcards *wc, uint32_t basis)
555 {
556     return flow_hash(&wc->masks, basis);;
557 }
558
559 /* Returns true if 'a' and 'b' represent the same wildcards, false if they are
560  * different. */
561 bool
562 flow_wildcards_equal(const struct flow_wildcards *a,
563                      const struct flow_wildcards *b)
564 {
565     return flow_equal(&a->masks, &b->masks);
566 }
567
568 /* Returns true if at least one bit or field is wildcarded in 'a' but not in
569  * 'b', false otherwise. */
570 bool
571 flow_wildcards_has_extra(const struct flow_wildcards *a,
572                          const struct flow_wildcards *b)
573 {
574     const uint32_t *a_u32 = (const uint32_t *) &a->masks;
575     const uint32_t *b_u32 = (const uint32_t *) &b->masks;
576     size_t i;
577
578     for (i = 0; i < FLOW_U32S; i++) {
579         if ((a_u32[i] & b_u32[i]) != b_u32[i]) {
580             return true;
581         }
582     }
583     return false;
584 }
585
586 /* Returns true if 'a' and 'b' are equal, except that 0-bits (wildcarded bits)
587  * in 'wc' do not need to be equal in 'a' and 'b'. */
588 bool
589 flow_equal_except(const struct flow *a, const struct flow *b,
590                   const struct flow_wildcards *wc)
591 {
592     const uint32_t *a_u32 = (const uint32_t *) a;
593     const uint32_t *b_u32 = (const uint32_t *) b;
594     const uint32_t *wc_u32 = (const uint32_t *) &wc->masks;
595     size_t i;
596
597     for (i = 0; i < FLOW_U32S; i++) {
598         if ((a_u32[i] ^ b_u32[i]) & wc_u32[i]) {
599             return false;
600         }
601     }
602     return true;
603 }
604
605 /* Sets the wildcard mask for register 'idx' in 'wc' to 'mask'.
606  * (A 0-bit indicates a wildcard bit.) */
607 void
608 flow_wildcards_set_reg_mask(struct flow_wildcards *wc, int idx, uint32_t mask)
609 {
610     wc->masks.regs[idx] = mask;
611 }
612
613 /* Hashes 'flow' based on its L2 through L4 protocol information. */
614 uint32_t
615 flow_hash_symmetric_l4(const struct flow *flow, uint32_t basis)
616 {
617     struct {
618         union {
619             ovs_be32 ipv4_addr;
620             struct in6_addr ipv6_addr;
621         };
622         ovs_be16 eth_type;
623         ovs_be16 vlan_tci;
624         ovs_be16 tp_port;
625         uint8_t eth_addr[ETH_ADDR_LEN];
626         uint8_t ip_proto;
627     } fields;
628
629     int i;
630
631     memset(&fields, 0, sizeof fields);
632     for (i = 0; i < ETH_ADDR_LEN; i++) {
633         fields.eth_addr[i] = flow->dl_src[i] ^ flow->dl_dst[i];
634     }
635     fields.vlan_tci = flow->vlan_tci & htons(VLAN_VID_MASK);
636     fields.eth_type = flow->dl_type;
637
638     /* UDP source and destination port are not taken into account because they
639      * will not necessarily be symmetric in a bidirectional flow. */
640     if (fields.eth_type == htons(ETH_TYPE_IP)) {
641         fields.ipv4_addr = flow->nw_src ^ flow->nw_dst;
642         fields.ip_proto = flow->nw_proto;
643         if (fields.ip_proto == IPPROTO_TCP) {
644             fields.tp_port = flow->tp_src ^ flow->tp_dst;
645         }
646     } else if (fields.eth_type == htons(ETH_TYPE_IPV6)) {
647         const uint8_t *a = &flow->ipv6_src.s6_addr[0];
648         const uint8_t *b = &flow->ipv6_dst.s6_addr[0];
649         uint8_t *ipv6_addr = &fields.ipv6_addr.s6_addr[0];
650
651         for (i=0; i<16; i++) {
652             ipv6_addr[i] = a[i] ^ b[i];
653         }
654         fields.ip_proto = flow->nw_proto;
655         if (fields.ip_proto == IPPROTO_TCP) {
656             fields.tp_port = flow->tp_src ^ flow->tp_dst;
657         }
658     }
659     return hash_bytes(&fields, sizeof fields, basis);
660 }
661
662 /* Hashes the portions of 'flow' designated by 'fields'. */
663 uint32_t
664 flow_hash_fields(const struct flow *flow, enum nx_hash_fields fields,
665                  uint16_t basis)
666 {
667     switch (fields) {
668
669     case NX_HASH_FIELDS_ETH_SRC:
670         return hash_bytes(flow->dl_src, sizeof flow->dl_src, basis);
671
672     case NX_HASH_FIELDS_SYMMETRIC_L4:
673         return flow_hash_symmetric_l4(flow, basis);
674     }
675
676     NOT_REACHED();
677 }
678
679 /* Returns a string representation of 'fields'. */
680 const char *
681 flow_hash_fields_to_str(enum nx_hash_fields fields)
682 {
683     switch (fields) {
684     case NX_HASH_FIELDS_ETH_SRC: return "eth_src";
685     case NX_HASH_FIELDS_SYMMETRIC_L4: return "symmetric_l4";
686     default: return "<unknown>";
687     }
688 }
689
690 /* Returns true if the value of 'fields' is supported. Otherwise false. */
691 bool
692 flow_hash_fields_valid(enum nx_hash_fields fields)
693 {
694     return fields == NX_HASH_FIELDS_ETH_SRC
695         || fields == NX_HASH_FIELDS_SYMMETRIC_L4;
696 }
697
698 /* Sets the VLAN VID that 'flow' matches to 'vid', which is interpreted as an
699  * OpenFlow 1.0 "dl_vlan" value:
700  *
701  *      - If it is in the range 0...4095, 'flow->vlan_tci' is set to match
702  *        that VLAN.  Any existing PCP match is unchanged (it becomes 0 if
703  *        'flow' previously matched packets without a VLAN header).
704  *
705  *      - If it is OFP_VLAN_NONE, 'flow->vlan_tci' is set to match a packet
706  *        without a VLAN tag.
707  *
708  *      - Other values of 'vid' should not be used. */
709 void
710 flow_set_dl_vlan(struct flow *flow, ovs_be16 vid)
711 {
712     if (vid == htons(OFP10_VLAN_NONE)) {
713         flow->vlan_tci = htons(0);
714     } else {
715         vid &= htons(VLAN_VID_MASK);
716         flow->vlan_tci &= ~htons(VLAN_VID_MASK);
717         flow->vlan_tci |= htons(VLAN_CFI) | vid;
718     }
719 }
720
721 /* Sets the VLAN VID that 'flow' matches to 'vid', which is interpreted as an
722  * OpenFlow 1.2 "vlan_vid" value, that is, the low 13 bits of 'vlan_tci' (VID
723  * plus CFI). */
724 void
725 flow_set_vlan_vid(struct flow *flow, ovs_be16 vid)
726 {
727     ovs_be16 mask = htons(VLAN_VID_MASK | VLAN_CFI);
728     flow->vlan_tci &= ~mask;
729     flow->vlan_tci |= vid & mask;
730 }
731
732 /* Sets the VLAN PCP that 'flow' matches to 'pcp', which should be in the
733  * range 0...7.
734  *
735  * This function has no effect on the VLAN ID that 'flow' matches.
736  *
737  * After calling this function, 'flow' will not match packets without a VLAN
738  * header. */
739 void
740 flow_set_vlan_pcp(struct flow *flow, uint8_t pcp)
741 {
742     pcp &= 0x07;
743     flow->vlan_tci &= ~htons(VLAN_PCP_MASK);
744     flow->vlan_tci |= htons((pcp << VLAN_PCP_SHIFT) | VLAN_CFI);
745 }
746
747 /* Puts into 'b' a packet that flow_extract() would parse as having the given
748  * 'flow'.
749  *
750  * (This is useful only for testing, obviously, and the packet isn't really
751  * valid. It hasn't got some checksums filled in, for one, and lots of fields
752  * are just zeroed.) */
753 void
754 flow_compose(struct ofpbuf *b, const struct flow *flow)
755 {
756     eth_compose(b, flow->dl_dst, flow->dl_src, ntohs(flow->dl_type), 0);
757     if (flow->dl_type == htons(FLOW_DL_TYPE_NONE)) {
758         struct eth_header *eth = b->l2;
759         eth->eth_type = htons(b->size);
760         return;
761     }
762
763     if (flow->vlan_tci & htons(VLAN_CFI)) {
764         eth_push_vlan(b, flow->vlan_tci);
765     }
766
767     if (flow->dl_type == htons(ETH_TYPE_IP)) {
768         struct ip_header *ip;
769
770         b->l3 = ip = ofpbuf_put_zeros(b, sizeof *ip);
771         ip->ip_ihl_ver = IP_IHL_VER(5, 4);
772         ip->ip_tos = flow->nw_tos;
773         ip->ip_proto = flow->nw_proto;
774         ip->ip_src = flow->nw_src;
775         ip->ip_dst = flow->nw_dst;
776
777         if (flow->nw_frag & FLOW_NW_FRAG_ANY) {
778             ip->ip_frag_off |= htons(IP_MORE_FRAGMENTS);
779             if (flow->nw_frag & FLOW_NW_FRAG_LATER) {
780                 ip->ip_frag_off |= htons(100);
781             }
782         }
783         if (!(flow->nw_frag & FLOW_NW_FRAG_ANY)
784             || !(flow->nw_frag & FLOW_NW_FRAG_LATER)) {
785             if (flow->nw_proto == IPPROTO_TCP) {
786                 struct tcp_header *tcp;
787
788                 b->l4 = tcp = ofpbuf_put_zeros(b, sizeof *tcp);
789                 tcp->tcp_src = flow->tp_src;
790                 tcp->tcp_dst = flow->tp_dst;
791                 tcp->tcp_ctl = TCP_CTL(0, 5);
792             } else if (flow->nw_proto == IPPROTO_UDP) {
793                 struct udp_header *udp;
794
795                 b->l4 = udp = ofpbuf_put_zeros(b, sizeof *udp);
796                 udp->udp_src = flow->tp_src;
797                 udp->udp_dst = flow->tp_dst;
798             } else if (flow->nw_proto == IPPROTO_ICMP) {
799                 struct icmp_header *icmp;
800
801                 b->l4 = icmp = ofpbuf_put_zeros(b, sizeof *icmp);
802                 icmp->icmp_type = ntohs(flow->tp_src);
803                 icmp->icmp_code = ntohs(flow->tp_dst);
804                 icmp->icmp_csum = csum(icmp, ICMP_HEADER_LEN);
805             }
806         }
807
808         ip = b->l3;
809         ip->ip_tot_len = htons((uint8_t *) b->data + b->size
810                                - (uint8_t *) b->l3);
811         ip->ip_csum = csum(ip, sizeof *ip);
812     } else if (flow->dl_type == htons(ETH_TYPE_IPV6)) {
813         /* XXX */
814     } else if (flow->dl_type == htons(ETH_TYPE_ARP)) {
815         struct arp_eth_header *arp;
816
817         b->l3 = arp = ofpbuf_put_zeros(b, sizeof *arp);
818         arp->ar_hrd = htons(1);
819         arp->ar_pro = htons(ETH_TYPE_IP);
820         arp->ar_hln = ETH_ADDR_LEN;
821         arp->ar_pln = 4;
822         arp->ar_op = htons(flow->nw_proto);
823
824         if (flow->nw_proto == ARP_OP_REQUEST ||
825             flow->nw_proto == ARP_OP_REPLY) {
826             arp->ar_spa = flow->nw_src;
827             arp->ar_tpa = flow->nw_dst;
828             memcpy(arp->ar_sha, flow->arp_sha, ETH_ADDR_LEN);
829             memcpy(arp->ar_tha, flow->arp_tha, ETH_ADDR_LEN);
830         }
831     }
832 }
833 \f
834 /* Compressed flow. */
835
836 static int
837 miniflow_n_values(const struct miniflow *flow)
838 {
839     int n, i;
840
841     n = 0;
842     for (i = 0; i < MINI_N_MAPS; i++) {
843         n += popcount(flow->map[i]);
844     }
845     return n;
846 }
847
848 static uint32_t *
849 miniflow_alloc_values(struct miniflow *flow, int n)
850 {
851     if (n <= MINI_N_INLINE) {
852         return flow->inline_values;
853     } else {
854         COVERAGE_INC(miniflow_malloc);
855         return xmalloc(n * sizeof *flow->values);
856     }
857 }
858
859 /* Initializes 'dst' as a copy of 'src'.  The caller must eventually free 'dst'
860  * with miniflow_destroy(). */
861 void
862 miniflow_init(struct miniflow *dst, const struct flow *src)
863 {
864     const uint32_t *src_u32 = (const uint32_t *) src;
865     unsigned int ofs;
866     unsigned int i;
867     int n;
868
869     /* Initialize dst->map, counting the number of nonzero elements. */
870     n = 0;
871     memset(dst->map, 0, sizeof dst->map);
872     for (i = 0; i < FLOW_U32S; i++) {
873         if (src_u32[i]) {
874             dst->map[i / 32] |= 1u << (i % 32);
875             n++;
876         }
877     }
878
879     /* Initialize dst->values. */
880     dst->values = miniflow_alloc_values(dst, n);
881     ofs = 0;
882     for (i = 0; i < MINI_N_MAPS; i++) {
883         uint32_t map;
884
885         for (map = dst->map[i]; map; map = zero_rightmost_1bit(map)) {
886             dst->values[ofs++] = src_u32[raw_ctz(map) + i * 32];
887         }
888     }
889 }
890
891 /* Initializes 'dst' as a copy of 'src'.  The caller must eventually free 'dst'
892  * with miniflow_destroy(). */
893 void
894 miniflow_clone(struct miniflow *dst, const struct miniflow *src)
895 {
896     int n = miniflow_n_values(src);
897     memcpy(dst->map, src->map, sizeof dst->map);
898     dst->values = miniflow_alloc_values(dst, n);
899     memcpy(dst->values, src->values, n * sizeof *dst->values);
900 }
901
902 /* Frees any memory owned by 'flow'.  Does not free the storage in which 'flow'
903  * itself resides; the caller is responsible for that. */
904 void
905 miniflow_destroy(struct miniflow *flow)
906 {
907     if (flow->values != flow->inline_values) {
908         free(flow->values);
909     }
910 }
911
912 /* Initializes 'dst' as a copy of 'src'. */
913 void
914 miniflow_expand(const struct miniflow *src, struct flow *dst)
915 {
916     uint32_t *dst_u32 = (uint32_t *) dst;
917     int ofs;
918     int i;
919
920     memset(dst_u32, 0, sizeof *dst);
921
922     ofs = 0;
923     for (i = 0; i < MINI_N_MAPS; i++) {
924         uint32_t map;
925
926         for (map = src->map[i]; map; map = zero_rightmost_1bit(map)) {
927             dst_u32[raw_ctz(map) + i * 32] = src->values[ofs++];
928         }
929     }
930 }
931
932 static const uint32_t *
933 miniflow_get__(const struct miniflow *flow, unsigned int u32_ofs)
934 {
935     if (!(flow->map[u32_ofs / 32] & (1u << (u32_ofs % 32)))) {
936         static const uint32_t zero = 0;
937         return &zero;
938     } else {
939         const uint32_t *p = flow->values;
940
941         BUILD_ASSERT(MINI_N_MAPS == 2);
942         if (u32_ofs < 32) {
943             p += popcount(flow->map[0] & ((1u << u32_ofs) - 1));
944         } else {
945             p += popcount(flow->map[0]);
946             p += popcount(flow->map[1] & ((1u << (u32_ofs - 32)) - 1));
947         }
948         return p;
949     }
950 }
951
952 /* Returns the uint32_t that would be at byte offset '4 * u32_ofs' if 'flow'
953  * were expanded into a "struct flow". */
954 uint32_t
955 miniflow_get(const struct miniflow *flow, unsigned int u32_ofs)
956 {
957     return *miniflow_get__(flow, u32_ofs);
958 }
959
960 /* Returns the ovs_be16 that would be at byte offset 'u8_ofs' if 'flow' were
961  * expanded into a "struct flow". */
962 static ovs_be16
963 miniflow_get_be16(const struct miniflow *flow, unsigned int u8_ofs)
964 {
965     const uint32_t *u32p = miniflow_get__(flow, u8_ofs / 4);
966     const ovs_be16 *be16p = (const ovs_be16 *) u32p;
967     return be16p[u8_ofs % 4 != 0];
968 }
969
970 /* Returns the VID within the vlan_tci member of the "struct flow" represented
971  * by 'flow'. */
972 uint16_t
973 miniflow_get_vid(const struct miniflow *flow)
974 {
975     ovs_be16 tci = miniflow_get_be16(flow, offsetof(struct flow, vlan_tci));
976     return vlan_tci_to_vid(tci);
977 }
978
979 /* Returns true if 'a' and 'b' are the same flow, false otherwise.  */
980 bool
981 miniflow_equal(const struct miniflow *a, const struct miniflow *b)
982 {
983     int i;
984
985     for (i = 0; i < MINI_N_MAPS; i++) {
986         if (a->map[i] != b->map[i]) {
987             return false;
988         }
989     }
990
991     return !memcmp(a->values, b->values,
992                    miniflow_n_values(a) * sizeof *a->values);
993 }
994
995 /* Returns true if 'a' and 'b' are equal at the places where there are 1-bits
996  * in 'mask', false if they differ. */
997 bool
998 miniflow_equal_in_minimask(const struct miniflow *a, const struct miniflow *b,
999                            const struct minimask *mask)
1000 {
1001     const uint32_t *p;
1002     int i;
1003
1004     p = mask->masks.values;
1005     for (i = 0; i < MINI_N_MAPS; i++) {
1006         uint32_t map;
1007
1008         for (map = mask->masks.map[i]; map; map = zero_rightmost_1bit(map)) {
1009             int ofs = raw_ctz(map) + i * 32;
1010
1011             if ((miniflow_get(a, ofs) ^ miniflow_get(b, ofs)) & *p) {
1012                 return false;
1013             }
1014             p++;
1015         }
1016     }
1017
1018     return true;
1019 }
1020
1021 /* Returns true if 'a' and 'b' are equal at the places where there are 1-bits
1022  * in 'mask', false if they differ. */
1023 bool
1024 miniflow_equal_flow_in_minimask(const struct miniflow *a, const struct flow *b,
1025                                 const struct minimask *mask)
1026 {
1027     const uint32_t *b_u32 = (const uint32_t *) b;
1028     const uint32_t *p;
1029     int i;
1030
1031     p = mask->masks.values;
1032     for (i = 0; i < MINI_N_MAPS; i++) {
1033         uint32_t map;
1034
1035         for (map = mask->masks.map[i]; map; map = zero_rightmost_1bit(map)) {
1036             int ofs = raw_ctz(map) + i * 32;
1037
1038             if ((miniflow_get(a, ofs) ^ b_u32[ofs]) & *p) {
1039                 return false;
1040             }
1041             p++;
1042         }
1043     }
1044
1045     return true;
1046 }
1047
1048 /* Returns a hash value for 'flow', given 'basis'. */
1049 uint32_t
1050 miniflow_hash(const struct miniflow *flow, uint32_t basis)
1051 {
1052     BUILD_ASSERT_DECL(MINI_N_MAPS == 2);
1053     return hash_3words(flow->map[0], flow->map[1],
1054                        hash_words(flow->values, miniflow_n_values(flow),
1055                                   basis));
1056 }
1057
1058 /* Returns a hash value for the bits of 'flow' where there are 1-bits in
1059  * 'mask', given 'basis'.
1060  *
1061  * The hash values returned by this function are the same as those returned by
1062  * flow_hash_in_minimask(), only the form of the arguments differ. */
1063 uint32_t
1064 miniflow_hash_in_minimask(const struct miniflow *flow,
1065                           const struct minimask *mask, uint32_t basis)
1066 {
1067     const uint32_t *p = mask->masks.values;
1068     uint32_t hash;
1069     int i;
1070
1071     hash = basis;
1072     for (i = 0; i < MINI_N_MAPS; i++) {
1073         uint32_t map;
1074
1075         for (map = mask->masks.map[i]; map; map = zero_rightmost_1bit(map)) {
1076             int ofs = raw_ctz(map) + i * 32;
1077
1078             hash = mhash_add(hash, miniflow_get(flow, ofs) & *p);
1079             p++;
1080         }
1081     }
1082
1083     return mhash_finish(hash, p - mask->masks.values);
1084 }
1085
1086 /* Returns a hash value for the bits of 'flow' where there are 1-bits in
1087  * 'mask', given 'basis'.
1088  *
1089  * The hash values returned by this function are the same as those returned by
1090  * miniflow_hash_in_minimask(), only the form of the arguments differ. */
1091 uint32_t
1092 flow_hash_in_minimask(const struct flow *flow, const struct minimask *mask,
1093                       uint32_t basis)
1094 {
1095     const uint32_t *flow_u32 = (const uint32_t *) flow;
1096     const uint32_t *p = mask->masks.values;
1097     uint32_t hash;
1098     int i;
1099
1100     hash = basis;
1101     for (i = 0; i < MINI_N_MAPS; i++) {
1102         uint32_t map;
1103
1104         for (map = mask->masks.map[i]; map; map = zero_rightmost_1bit(map)) {
1105             int ofs = raw_ctz(map) + i * 32;
1106
1107             hash = mhash_add(hash, flow_u32[ofs] & *p);
1108             p++;
1109         }
1110     }
1111
1112     return mhash_finish(hash, p - mask->masks.values);
1113 }
1114 \f
1115 /* Initializes 'dst' as a copy of 'src'.  The caller must eventually free 'dst'
1116  * with minimask_destroy(). */
1117 void
1118 minimask_init(struct minimask *mask, const struct flow_wildcards *wc)
1119 {
1120     miniflow_init(&mask->masks, &wc->masks);
1121 }
1122
1123 /* Initializes 'dst' as a copy of 'src'.  The caller must eventually free 'dst'
1124  * with minimask_destroy(). */
1125 void
1126 minimask_clone(struct minimask *dst, const struct minimask *src)
1127 {
1128     miniflow_clone(&dst->masks, &src->masks);
1129 }
1130
1131 /* Initializes 'dst_' as the bit-wise "and" of 'a_' and 'b_'.
1132  *
1133  * The caller must provide room for FLOW_U32S "uint32_t"s in 'storage', for use
1134  * by 'dst_'.  The caller must *not* free 'dst_' with minimask_destroy(). */
1135 void
1136 minimask_combine(struct minimask *dst_,
1137                  const struct minimask *a_, const struct minimask *b_,
1138                  uint32_t storage[FLOW_U32S])
1139 {
1140     struct miniflow *dst = &dst_->masks;
1141     const struct miniflow *a = &a_->masks;
1142     const struct miniflow *b = &b_->masks;
1143     int i, n;
1144
1145     n = 0;
1146     dst->values = storage;
1147     for (i = 0; i < MINI_N_MAPS; i++) {
1148         uint32_t map;
1149
1150         dst->map[i] = 0;
1151         for (map = a->map[i] & b->map[i]; map;
1152              map = zero_rightmost_1bit(map)) {
1153             int ofs = raw_ctz(map) + i * 32;
1154             uint32_t mask = miniflow_get(a, ofs) & miniflow_get(b, ofs);
1155
1156             if (mask) {
1157                 dst->map[i] |= rightmost_1bit(map);
1158                 dst->values[n++] = mask;
1159             }
1160         }
1161     }
1162 }
1163
1164 /* Frees any memory owned by 'mask'.  Does not free the storage in which 'mask'
1165  * itself resides; the caller is responsible for that. */
1166 void
1167 minimask_destroy(struct minimask *mask)
1168 {
1169     miniflow_destroy(&mask->masks);
1170 }
1171
1172 /* Initializes 'dst' as a copy of 'src'. */
1173 void
1174 minimask_expand(const struct minimask *mask, struct flow_wildcards *wc)
1175 {
1176     miniflow_expand(&mask->masks, &wc->masks);
1177 }
1178
1179 /* Returns the uint32_t that would be at byte offset '4 * u32_ofs' if 'mask'
1180  * were expanded into a "struct flow_wildcards". */
1181 uint32_t
1182 minimask_get(const struct minimask *mask, unsigned int u32_ofs)
1183 {
1184     return miniflow_get(&mask->masks, u32_ofs);
1185 }
1186
1187 /* Returns the VID mask within the vlan_tci member of the "struct
1188  * flow_wildcards" represented by 'mask'. */
1189 uint16_t
1190 minimask_get_vid_mask(const struct minimask *mask)
1191 {
1192     return miniflow_get_vid(&mask->masks);
1193 }
1194
1195 /* Returns true if 'a' and 'b' are the same flow mask, false otherwise.  */
1196 bool
1197 minimask_equal(const struct minimask *a, const struct minimask *b)
1198 {
1199     return miniflow_equal(&a->masks, &b->masks);
1200 }
1201
1202 /* Returns a hash value for 'mask', given 'basis'. */
1203 uint32_t
1204 minimask_hash(const struct minimask *mask, uint32_t basis)
1205 {
1206     return miniflow_hash(&mask->masks, basis);
1207 }
1208
1209 /* Returns true if at least one bit is wildcarded in 'a_' but not in 'b_',
1210  * false otherwise. */
1211 bool
1212 minimask_has_extra(const struct minimask *a_, const struct minimask *b_)
1213 {
1214     const struct miniflow *a = &a_->masks;
1215     const struct miniflow *b = &b_->masks;
1216     int i;
1217
1218     for (i = 0; i < MINI_N_MAPS; i++) {
1219         uint32_t map;
1220
1221         for (map = a->map[i] | b->map[i]; map;
1222              map = zero_rightmost_1bit(map)) {
1223             int ofs = raw_ctz(map) + i * 32;
1224             uint32_t a_u32 = miniflow_get(a, ofs);
1225             uint32_t b_u32 = miniflow_get(b, ofs);
1226
1227             if ((a_u32 & b_u32) != b_u32) {
1228                 return true;
1229             }
1230         }
1231     }
1232
1233     return false;
1234 }
1235
1236 /* Returns true if 'mask' matches every packet, false if 'mask' fixes any bits
1237  * or fields. */
1238 bool
1239 minimask_is_catchall(const struct minimask *mask_)
1240 {
1241     const struct miniflow *mask = &mask_->masks;
1242
1243     BUILD_ASSERT(MINI_N_MAPS == 2);
1244     return !(mask->map[0] | mask->map[1]);
1245 }