hash: Change mhash_finish() data measurement from words to bytes.
[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 <errno.h>
20 #include <inttypes.h>
21 #include <limits.h>
22 #include <netinet/in.h>
23 #include <netinet/icmp6.h>
24 #include <netinet/ip6.h>
25 #include <stdint.h>
26 #include <stdlib.h>
27 #include <string.h>
28 #include "byte-order.h"
29 #include "coverage.h"
30 #include "csum.h"
31 #include "dynamic-string.h"
32 #include "hash.h"
33 #include "match.h"
34 #include "ofpbuf.h"
35 #include "openflow/openflow.h"
36 #include "packets.h"
37 #include "unaligned.h"
38 #include "vlog.h"
39
40 VLOG_DEFINE_THIS_MODULE(flow);
41
42 COVERAGE_DEFINE(flow_extract);
43 COVERAGE_DEFINE(miniflow_malloc);
44
45 static struct arp_eth_header *
46 pull_arp(struct ofpbuf *packet)
47 {
48     return ofpbuf_try_pull(packet, ARP_ETH_HEADER_LEN);
49 }
50
51 static struct ip_header *
52 pull_ip(struct ofpbuf *packet)
53 {
54     if (packet->size >= IP_HEADER_LEN) {
55         struct ip_header *ip = packet->data;
56         int ip_len = IP_IHL(ip->ip_ihl_ver) * 4;
57         if (ip_len >= IP_HEADER_LEN && packet->size >= ip_len) {
58             return ofpbuf_pull(packet, ip_len);
59         }
60     }
61     return NULL;
62 }
63
64 static struct tcp_header *
65 pull_tcp(struct ofpbuf *packet)
66 {
67     if (packet->size >= TCP_HEADER_LEN) {
68         struct tcp_header *tcp = packet->data;
69         int tcp_len = TCP_OFFSET(tcp->tcp_ctl) * 4;
70         if (tcp_len >= TCP_HEADER_LEN && packet->size >= tcp_len) {
71             return ofpbuf_pull(packet, tcp_len);
72         }
73     }
74     return NULL;
75 }
76
77 static struct udp_header *
78 pull_udp(struct ofpbuf *packet)
79 {
80     return ofpbuf_try_pull(packet, UDP_HEADER_LEN);
81 }
82
83 static struct icmp_header *
84 pull_icmp(struct ofpbuf *packet)
85 {
86     return ofpbuf_try_pull(packet, ICMP_HEADER_LEN);
87 }
88
89 static struct icmp6_hdr *
90 pull_icmpv6(struct ofpbuf *packet)
91 {
92     return ofpbuf_try_pull(packet, sizeof(struct icmp6_hdr));
93 }
94
95 static void
96 parse_vlan(struct ofpbuf *b, struct flow *flow)
97 {
98     struct qtag_prefix {
99         ovs_be16 eth_type;      /* ETH_TYPE_VLAN */
100         ovs_be16 tci;
101     };
102
103     if (b->size >= sizeof(struct qtag_prefix) + sizeof(ovs_be16)) {
104         struct qtag_prefix *qp = ofpbuf_pull(b, sizeof *qp);
105         flow->vlan_tci = qp->tci | htons(VLAN_CFI);
106     }
107 }
108
109 static ovs_be16
110 parse_ethertype(struct ofpbuf *b)
111 {
112     struct llc_snap_header *llc;
113     ovs_be16 proto;
114
115     proto = *(ovs_be16 *) ofpbuf_pull(b, sizeof proto);
116     if (ntohs(proto) >= ETH_TYPE_MIN) {
117         return proto;
118     }
119
120     if (b->size < sizeof *llc) {
121         return htons(FLOW_DL_TYPE_NONE);
122     }
123
124     llc = b->data;
125     if (llc->llc.llc_dsap != LLC_DSAP_SNAP
126         || llc->llc.llc_ssap != LLC_SSAP_SNAP
127         || llc->llc.llc_cntl != LLC_CNTL_SNAP
128         || memcmp(llc->snap.snap_org, SNAP_ORG_ETHERNET,
129                   sizeof llc->snap.snap_org)) {
130         return htons(FLOW_DL_TYPE_NONE);
131     }
132
133     ofpbuf_pull(b, sizeof *llc);
134     return llc->snap.snap_type;
135 }
136
137 static int
138 parse_ipv6(struct ofpbuf *packet, struct flow *flow)
139 {
140     const struct ip6_hdr *nh;
141     ovs_be32 tc_flow;
142     int nexthdr;
143
144     nh = ofpbuf_try_pull(packet, sizeof *nh);
145     if (!nh) {
146         return EINVAL;
147     }
148
149     nexthdr = nh->ip6_nxt;
150
151     flow->ipv6_src = nh->ip6_src;
152     flow->ipv6_dst = nh->ip6_dst;
153
154     tc_flow = get_unaligned_be32(&nh->ip6_flow);
155     flow->nw_tos = ntohl(tc_flow) >> 20;
156     flow->ipv6_label = tc_flow & htonl(IPV6_LABEL_MASK);
157     flow->nw_ttl = nh->ip6_hlim;
158     flow->nw_proto = IPPROTO_NONE;
159
160     while (1) {
161         if ((nexthdr != IPPROTO_HOPOPTS)
162                 && (nexthdr != IPPROTO_ROUTING)
163                 && (nexthdr != IPPROTO_DSTOPTS)
164                 && (nexthdr != IPPROTO_AH)
165                 && (nexthdr != IPPROTO_FRAGMENT)) {
166             /* It's either a terminal header (e.g., TCP, UDP) or one we
167              * don't understand.  In either case, we're done with the
168              * packet, so use it to fill in 'nw_proto'. */
169             break;
170         }
171
172         /* We only verify that at least 8 bytes of the next header are
173          * available, but many of these headers are longer.  Ensure that
174          * accesses within the extension header are within those first 8
175          * bytes. All extension headers are required to be at least 8
176          * bytes. */
177         if (packet->size < 8) {
178             return EINVAL;
179         }
180
181         if ((nexthdr == IPPROTO_HOPOPTS)
182                 || (nexthdr == IPPROTO_ROUTING)
183                 || (nexthdr == IPPROTO_DSTOPTS)) {
184             /* These headers, while different, have the fields we care about
185              * in the same location and with the same interpretation. */
186             const struct ip6_ext *ext_hdr = packet->data;
187             nexthdr = ext_hdr->ip6e_nxt;
188             if (!ofpbuf_try_pull(packet, (ext_hdr->ip6e_len + 1) * 8)) {
189                 return EINVAL;
190             }
191         } else if (nexthdr == IPPROTO_AH) {
192             /* A standard AH definition isn't available, but the fields
193              * we care about are in the same location as the generic
194              * option header--only the header length is calculated
195              * differently. */
196             const struct ip6_ext *ext_hdr = packet->data;
197             nexthdr = ext_hdr->ip6e_nxt;
198             if (!ofpbuf_try_pull(packet, (ext_hdr->ip6e_len + 2) * 4)) {
199                return EINVAL;
200             }
201         } else if (nexthdr == IPPROTO_FRAGMENT) {
202             const struct ip6_frag *frag_hdr = packet->data;
203
204             nexthdr = frag_hdr->ip6f_nxt;
205             if (!ofpbuf_try_pull(packet, sizeof *frag_hdr)) {
206                 return EINVAL;
207             }
208
209             /* We only process the first fragment. */
210             if (frag_hdr->ip6f_offlg != htons(0)) {
211                 if ((frag_hdr->ip6f_offlg & IP6F_OFF_MASK) == htons(0)) {
212                     flow->nw_frag = FLOW_NW_FRAG_ANY;
213                 } else {
214                     flow->nw_frag |= FLOW_NW_FRAG_LATER;
215                     nexthdr = IPPROTO_FRAGMENT;
216                     break;
217                 }
218             }
219         }
220     }
221
222     flow->nw_proto = nexthdr;
223     return 0;
224 }
225
226 static void
227 parse_tcp(struct ofpbuf *packet, struct ofpbuf *b, struct flow *flow)
228 {
229     const struct tcp_header *tcp = pull_tcp(b);
230     if (tcp) {
231         flow->tp_src = tcp->tcp_src;
232         flow->tp_dst = tcp->tcp_dst;
233         packet->l7 = b->data;
234     }
235 }
236
237 static void
238 parse_udp(struct ofpbuf *packet, struct ofpbuf *b, struct flow *flow)
239 {
240     const struct udp_header *udp = pull_udp(b);
241     if (udp) {
242         flow->tp_src = udp->udp_src;
243         flow->tp_dst = udp->udp_dst;
244         packet->l7 = b->data;
245     }
246 }
247
248 static bool
249 parse_icmpv6(struct ofpbuf *b, struct flow *flow)
250 {
251     const struct icmp6_hdr *icmp = pull_icmpv6(b);
252
253     if (!icmp) {
254         return false;
255     }
256
257     /* The ICMPv6 type and code fields use the 16-bit transport port
258      * fields, so we need to store them in 16-bit network byte order. */
259     flow->tp_src = htons(icmp->icmp6_type);
260     flow->tp_dst = htons(icmp->icmp6_code);
261
262     if (icmp->icmp6_code == 0 &&
263         (icmp->icmp6_type == ND_NEIGHBOR_SOLICIT ||
264          icmp->icmp6_type == ND_NEIGHBOR_ADVERT)) {
265         const struct in6_addr *nd_target;
266
267         nd_target = ofpbuf_try_pull(b, sizeof *nd_target);
268         if (!nd_target) {
269             return false;
270         }
271         flow->nd_target = *nd_target;
272
273         while (b->size >= 8) {
274             /* The minimum size of an option is 8 bytes, which also is
275              * the size of Ethernet link-layer options. */
276             const struct nd_opt_hdr *nd_opt = b->data;
277             int opt_len = nd_opt->nd_opt_len * 8;
278
279             if (!opt_len || opt_len > b->size) {
280                 goto invalid;
281             }
282
283             /* Store the link layer address if the appropriate option is
284              * provided.  It is considered an error if the same link
285              * layer option is specified twice. */
286             if (nd_opt->nd_opt_type == ND_OPT_SOURCE_LINKADDR
287                     && opt_len == 8) {
288                 if (eth_addr_is_zero(flow->arp_sha)) {
289                     memcpy(flow->arp_sha, nd_opt + 1, ETH_ADDR_LEN);
290                 } else {
291                     goto invalid;
292                 }
293             } else if (nd_opt->nd_opt_type == ND_OPT_TARGET_LINKADDR
294                     && opt_len == 8) {
295                 if (eth_addr_is_zero(flow->arp_tha)) {
296                     memcpy(flow->arp_tha, nd_opt + 1, ETH_ADDR_LEN);
297                 } else {
298                     goto invalid;
299                 }
300             }
301
302             if (!ofpbuf_try_pull(b, opt_len)) {
303                 goto invalid;
304             }
305         }
306     }
307
308     return true;
309
310 invalid:
311     memset(&flow->nd_target, 0, sizeof(flow->nd_target));
312     memset(flow->arp_sha, 0, sizeof(flow->arp_sha));
313     memset(flow->arp_tha, 0, sizeof(flow->arp_tha));
314
315     return false;
316
317 }
318
319 /* Initializes 'flow' members from 'packet', 'skb_priority', 'tnl', and
320  * 'ofp_in_port'.
321  *
322  * Initializes 'packet' header pointers as follows:
323  *
324  *    - packet->l2 to the start of the Ethernet header.
325  *
326  *    - packet->l3 to just past the Ethernet header, or just past the
327  *      vlan_header if one is present, to the first byte of the payload of the
328  *      Ethernet frame.
329  *
330  *    - packet->l4 to just past the IPv4 header, if one is present and has a
331  *      correct length, and otherwise NULL.
332  *
333  *    - packet->l7 to just past the TCP or UDP or ICMP header, if one is
334  *      present and has a correct length, and otherwise NULL.
335  */
336 void
337 flow_extract(struct ofpbuf *packet, uint32_t skb_priority, uint32_t skb_mark,
338              const struct flow_tnl *tnl, uint16_t ofp_in_port,
339              struct flow *flow)
340 {
341     struct ofpbuf b = *packet;
342     struct eth_header *eth;
343
344     COVERAGE_INC(flow_extract);
345
346     memset(flow, 0, sizeof *flow);
347
348     if (tnl) {
349         ovs_assert(tnl != &flow->tunnel);
350         flow->tunnel = *tnl;
351     }
352     flow->in_port = ofp_in_port;
353     flow->skb_priority = skb_priority;
354     flow->skb_mark = skb_mark;
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     packet->l3 = b.data;
378     flow_extract_l3_onwards(packet, flow, flow->dl_type);
379 }
380
381 /* Initializes l3 and higher 'flow' members from 'packet'
382  *
383  * This should be called by or after flow_extract()
384  *
385  * Initializes 'packet' header pointers as follows:
386  *
387  *    - packet->l4 to just past the IPv4 header, if one is present and has a
388  *      correct length, and otherwise NULL.
389  *
390  *    - packet->l7 to just past the TCP or UDP or ICMP header, if one is
391  *      present and has a correct length, and otherwise NULL.
392  */
393 void
394 flow_extract_l3_onwards(struct ofpbuf *packet, struct flow *flow,
395                         ovs_be16 dl_type)
396 {
397     struct ofpbuf b;
398
399     ofpbuf_use_const(&b, packet->l3, packet->size -
400                      (size_t)((char *)packet->l3 - (char *)packet->l2));
401
402     /* Network layer. */
403     if (dl_type == htons(ETH_TYPE_IP)) {
404         const struct ip_header *nh = pull_ip(&b);
405         if (nh) {
406             packet->l4 = b.data;
407
408             flow->nw_src = get_unaligned_be32(&nh->ip_src);
409             flow->nw_dst = get_unaligned_be32(&nh->ip_dst);
410             flow->nw_proto = nh->ip_proto;
411
412             flow->nw_tos = nh->ip_tos;
413             if (IP_IS_FRAGMENT(nh->ip_frag_off)) {
414                 flow->nw_frag = FLOW_NW_FRAG_ANY;
415                 if (nh->ip_frag_off & htons(IP_FRAG_OFF_MASK)) {
416                     flow->nw_frag |= FLOW_NW_FRAG_LATER;
417                 }
418             }
419             flow->nw_ttl = nh->ip_ttl;
420
421             if (!(nh->ip_frag_off & htons(IP_FRAG_OFF_MASK))) {
422                 if (flow->nw_proto == IPPROTO_TCP) {
423                     parse_tcp(packet, &b, flow);
424                 } else if (flow->nw_proto == IPPROTO_UDP) {
425                     parse_udp(packet, &b, flow);
426                 } else if (flow->nw_proto == IPPROTO_ICMP) {
427                     const struct icmp_header *icmp = pull_icmp(&b);
428                     if (icmp) {
429                         flow->tp_src = htons(icmp->icmp_type);
430                         flow->tp_dst = htons(icmp->icmp_code);
431                         packet->l7 = b.data;
432                     }
433                 }
434             }
435         }
436     } else if (dl_type == htons(ETH_TYPE_IPV6)) {
437         if (parse_ipv6(&b, flow)) {
438             return;
439         }
440
441         packet->l4 = b.data;
442         if (flow->nw_proto == IPPROTO_TCP) {
443             parse_tcp(packet, &b, flow);
444         } else if (flow->nw_proto == IPPROTO_UDP) {
445             parse_udp(packet, &b, flow);
446         } else if (flow->nw_proto == IPPROTO_ICMPV6) {
447             if (parse_icmpv6(&b, flow)) {
448                 packet->l7 = b.data;
449             }
450         }
451     } else if (dl_type == htons(ETH_TYPE_ARP) ||
452                dl_type == htons(ETH_TYPE_RARP)) {
453         const struct arp_eth_header *arp = pull_arp(&b);
454         if (arp && arp->ar_hrd == htons(1)
455             && arp->ar_pro == htons(ETH_TYPE_IP)
456             && arp->ar_hln == ETH_ADDR_LEN
457             && arp->ar_pln == 4) {
458             /* We only match on the lower 8 bits of the opcode. */
459             if (ntohs(arp->ar_op) <= 0xff) {
460                 flow->nw_proto = ntohs(arp->ar_op);
461             }
462
463             flow->nw_src = arp->ar_spa;
464             flow->nw_dst = arp->ar_tpa;
465             memcpy(flow->arp_sha, arp->ar_sha, ETH_ADDR_LEN);
466             memcpy(flow->arp_tha, arp->ar_tha, ETH_ADDR_LEN);
467         }
468     }
469 }
470
471 /* For every bit of a field that is wildcarded in 'wildcards', sets the
472  * corresponding bit in 'flow' to zero. */
473 void
474 flow_zero_wildcards(struct flow *flow, const struct flow_wildcards *wildcards)
475 {
476     uint32_t *flow_u32 = (uint32_t *) flow;
477     const uint32_t *wc_u32 = (const uint32_t *) &wildcards->masks;
478     size_t i;
479
480     for (i = 0; i < FLOW_U32S; i++) {
481         flow_u32[i] &= wc_u32[i];
482     }
483 }
484
485 /* Initializes 'fmd' with the metadata found in 'flow'. */
486 void
487 flow_get_metadata(const struct flow *flow, struct flow_metadata *fmd)
488 {
489     BUILD_ASSERT_DECL(FLOW_WC_SEQ == 18);
490
491     fmd->tun_id = flow->tunnel.tun_id;
492     fmd->metadata = flow->metadata;
493     memcpy(fmd->regs, flow->regs, sizeof fmd->regs);
494     fmd->in_port = flow->in_port;
495 }
496
497 char *
498 flow_to_string(const struct flow *flow)
499 {
500     struct ds ds = DS_EMPTY_INITIALIZER;
501     flow_format(&ds, flow);
502     return ds_cstr(&ds);
503 }
504
505 const char *
506 flow_tun_flag_to_string(uint32_t flags)
507 {
508     switch (flags) {
509     case FLOW_TNL_F_DONT_FRAGMENT:
510         return "df";
511     case FLOW_TNL_F_CSUM:
512         return "csum";
513     case FLOW_TNL_F_KEY:
514         return "key";
515     default:
516         return NULL;
517     }
518 }
519
520 void
521 format_flags(struct ds *ds, const char *(*bit_to_string)(uint32_t),
522              uint32_t flags, char del)
523 {
524     uint32_t bad = 0;
525
526     if (!flags) {
527         return;
528     }
529     while (flags) {
530         uint32_t bit = rightmost_1bit(flags);
531         const char *s;
532
533         s = bit_to_string(bit);
534         if (s) {
535             ds_put_format(ds, "%s%c", s, del);
536         } else {
537             bad |= bit;
538         }
539
540         flags &= ~bit;
541     }
542
543     if (bad) {
544         ds_put_format(ds, "0x%"PRIx32"%c", bad, del);
545     }
546     ds_chomp(ds, del);
547 }
548
549 void
550 flow_format(struct ds *ds, const struct flow *flow)
551 {
552     struct match match;
553
554     match_wc_init(&match, flow);
555     match_format(&match, ds, OFP_DEFAULT_PRIORITY);
556 }
557
558 void
559 flow_print(FILE *stream, const struct flow *flow)
560 {
561     char *s = flow_to_string(flow);
562     fputs(s, stream);
563     free(s);
564 }
565 \f
566 /* flow_wildcards functions. */
567
568 /* Initializes 'wc' as a set of wildcards that matches every packet. */
569 void
570 flow_wildcards_init_catchall(struct flow_wildcards *wc)
571 {
572     memset(&wc->masks, 0, sizeof wc->masks);
573 }
574
575 /* Initializes 'wc' as an exact-match set of wildcards; that is, 'wc' does not
576  * wildcard any bits or fields. */
577 void
578 flow_wildcards_init_exact(struct flow_wildcards *wc)
579 {
580     memset(&wc->masks, 0xff, sizeof wc->masks);
581     memset(wc->masks.zeros, 0, sizeof wc->masks.zeros);
582 }
583
584 /* Returns true if 'wc' matches every packet, false if 'wc' fixes any bits or
585  * fields. */
586 bool
587 flow_wildcards_is_catchall(const struct flow_wildcards *wc)
588 {
589     const uint32_t *wc_u32 = (const uint32_t *) &wc->masks;
590     size_t i;
591
592     for (i = 0; i < FLOW_U32S; i++) {
593         if (wc_u32[i]) {
594             return false;
595         }
596     }
597     return true;
598 }
599
600 /* Initializes 'dst' as the combination of wildcards in 'src1' and 'src2'.
601  * That is, a bit or a field is wildcarded in 'dst' if it is wildcarded in
602  * 'src1' or 'src2' or both.  */
603 void
604 flow_wildcards_combine(struct flow_wildcards *dst,
605                        const struct flow_wildcards *src1,
606                        const struct flow_wildcards *src2)
607 {
608     uint32_t *dst_u32 = (uint32_t *) &dst->masks;
609     const uint32_t *src1_u32 = (const uint32_t *) &src1->masks;
610     const uint32_t *src2_u32 = (const uint32_t *) &src2->masks;
611     size_t i;
612
613     for (i = 0; i < FLOW_U32S; i++) {
614         dst_u32[i] = src1_u32[i] & src2_u32[i];
615     }
616 }
617
618 /* Returns a hash of the wildcards in 'wc'. */
619 uint32_t
620 flow_wildcards_hash(const struct flow_wildcards *wc, uint32_t basis)
621 {
622     return flow_hash(&wc->masks, basis);
623 }
624
625 /* Returns true if 'a' and 'b' represent the same wildcards, false if they are
626  * different. */
627 bool
628 flow_wildcards_equal(const struct flow_wildcards *a,
629                      const struct flow_wildcards *b)
630 {
631     return flow_equal(&a->masks, &b->masks);
632 }
633
634 /* Returns true if at least one bit or field is wildcarded in 'a' but not in
635  * 'b', false otherwise. */
636 bool
637 flow_wildcards_has_extra(const struct flow_wildcards *a,
638                          const struct flow_wildcards *b)
639 {
640     const uint32_t *a_u32 = (const uint32_t *) &a->masks;
641     const uint32_t *b_u32 = (const uint32_t *) &b->masks;
642     size_t i;
643
644     for (i = 0; i < FLOW_U32S; i++) {
645         if ((a_u32[i] & b_u32[i]) != b_u32[i]) {
646             return true;
647         }
648     }
649     return false;
650 }
651
652 /* Returns true if 'a' and 'b' are equal, except that 0-bits (wildcarded bits)
653  * in 'wc' do not need to be equal in 'a' and 'b'. */
654 bool
655 flow_equal_except(const struct flow *a, const struct flow *b,
656                   const struct flow_wildcards *wc)
657 {
658     const uint32_t *a_u32 = (const uint32_t *) a;
659     const uint32_t *b_u32 = (const uint32_t *) b;
660     const uint32_t *wc_u32 = (const uint32_t *) &wc->masks;
661     size_t i;
662
663     for (i = 0; i < FLOW_U32S; i++) {
664         if ((a_u32[i] ^ b_u32[i]) & wc_u32[i]) {
665             return false;
666         }
667     }
668     return true;
669 }
670
671 /* Sets the wildcard mask for register 'idx' in 'wc' to 'mask'.
672  * (A 0-bit indicates a wildcard bit.) */
673 void
674 flow_wildcards_set_reg_mask(struct flow_wildcards *wc, int idx, uint32_t mask)
675 {
676     wc->masks.regs[idx] = mask;
677 }
678
679 /* Hashes 'flow' based on its L2 through L4 protocol information. */
680 uint32_t
681 flow_hash_symmetric_l4(const struct flow *flow, uint32_t basis)
682 {
683     struct {
684         union {
685             ovs_be32 ipv4_addr;
686             struct in6_addr ipv6_addr;
687         };
688         ovs_be16 eth_type;
689         ovs_be16 vlan_tci;
690         ovs_be16 tp_port;
691         uint8_t eth_addr[ETH_ADDR_LEN];
692         uint8_t ip_proto;
693     } fields;
694
695     int i;
696
697     memset(&fields, 0, sizeof fields);
698     for (i = 0; i < ETH_ADDR_LEN; i++) {
699         fields.eth_addr[i] = flow->dl_src[i] ^ flow->dl_dst[i];
700     }
701     fields.vlan_tci = flow->vlan_tci & htons(VLAN_VID_MASK);
702     fields.eth_type = flow->dl_type;
703
704     /* UDP source and destination port are not taken into account because they
705      * will not necessarily be symmetric in a bidirectional flow. */
706     if (fields.eth_type == htons(ETH_TYPE_IP)) {
707         fields.ipv4_addr = flow->nw_src ^ flow->nw_dst;
708         fields.ip_proto = flow->nw_proto;
709         if (fields.ip_proto == IPPROTO_TCP) {
710             fields.tp_port = flow->tp_src ^ flow->tp_dst;
711         }
712     } else if (fields.eth_type == htons(ETH_TYPE_IPV6)) {
713         const uint8_t *a = &flow->ipv6_src.s6_addr[0];
714         const uint8_t *b = &flow->ipv6_dst.s6_addr[0];
715         uint8_t *ipv6_addr = &fields.ipv6_addr.s6_addr[0];
716
717         for (i=0; i<16; i++) {
718             ipv6_addr[i] = a[i] ^ b[i];
719         }
720         fields.ip_proto = flow->nw_proto;
721         if (fields.ip_proto == IPPROTO_TCP) {
722             fields.tp_port = flow->tp_src ^ flow->tp_dst;
723         }
724     }
725     return hash_bytes(&fields, sizeof fields, basis);
726 }
727
728 /* Hashes the portions of 'flow' designated by 'fields'. */
729 uint32_t
730 flow_hash_fields(const struct flow *flow, enum nx_hash_fields fields,
731                  uint16_t basis)
732 {
733     switch (fields) {
734
735     case NX_HASH_FIELDS_ETH_SRC:
736         return hash_bytes(flow->dl_src, sizeof flow->dl_src, basis);
737
738     case NX_HASH_FIELDS_SYMMETRIC_L4:
739         return flow_hash_symmetric_l4(flow, basis);
740     }
741
742     NOT_REACHED();
743 }
744
745 /* Returns a string representation of 'fields'. */
746 const char *
747 flow_hash_fields_to_str(enum nx_hash_fields fields)
748 {
749     switch (fields) {
750     case NX_HASH_FIELDS_ETH_SRC: return "eth_src";
751     case NX_HASH_FIELDS_SYMMETRIC_L4: return "symmetric_l4";
752     default: return "<unknown>";
753     }
754 }
755
756 /* Returns true if the value of 'fields' is supported. Otherwise false. */
757 bool
758 flow_hash_fields_valid(enum nx_hash_fields fields)
759 {
760     return fields == NX_HASH_FIELDS_ETH_SRC
761         || fields == NX_HASH_FIELDS_SYMMETRIC_L4;
762 }
763
764 /* Sets the VLAN VID that 'flow' matches to 'vid', which is interpreted as an
765  * OpenFlow 1.0 "dl_vlan" value:
766  *
767  *      - If it is in the range 0...4095, 'flow->vlan_tci' is set to match
768  *        that VLAN.  Any existing PCP match is unchanged (it becomes 0 if
769  *        'flow' previously matched packets without a VLAN header).
770  *
771  *      - If it is OFP_VLAN_NONE, 'flow->vlan_tci' is set to match a packet
772  *        without a VLAN tag.
773  *
774  *      - Other values of 'vid' should not be used. */
775 void
776 flow_set_dl_vlan(struct flow *flow, ovs_be16 vid)
777 {
778     if (vid == htons(OFP10_VLAN_NONE)) {
779         flow->vlan_tci = htons(0);
780     } else {
781         vid &= htons(VLAN_VID_MASK);
782         flow->vlan_tci &= ~htons(VLAN_VID_MASK);
783         flow->vlan_tci |= htons(VLAN_CFI) | vid;
784     }
785 }
786
787 /* Sets the VLAN VID that 'flow' matches to 'vid', which is interpreted as an
788  * OpenFlow 1.2 "vlan_vid" value, that is, the low 13 bits of 'vlan_tci' (VID
789  * plus CFI). */
790 void
791 flow_set_vlan_vid(struct flow *flow, ovs_be16 vid)
792 {
793     ovs_be16 mask = htons(VLAN_VID_MASK | VLAN_CFI);
794     flow->vlan_tci &= ~mask;
795     flow->vlan_tci |= vid & mask;
796 }
797
798 /* Sets the VLAN PCP that 'flow' matches to 'pcp', which should be in the
799  * range 0...7.
800  *
801  * This function has no effect on the VLAN ID that 'flow' matches.
802  *
803  * After calling this function, 'flow' will not match packets without a VLAN
804  * header. */
805 void
806 flow_set_vlan_pcp(struct flow *flow, uint8_t pcp)
807 {
808     pcp &= 0x07;
809     flow->vlan_tci &= ~htons(VLAN_PCP_MASK);
810     flow->vlan_tci |= htons((pcp << VLAN_PCP_SHIFT) | VLAN_CFI);
811 }
812
813 /* Puts into 'b' a packet that flow_extract() would parse as having the given
814  * 'flow'.
815  *
816  * (This is useful only for testing, obviously, and the packet isn't really
817  * valid. It hasn't got some checksums filled in, for one, and lots of fields
818  * are just zeroed.) */
819 void
820 flow_compose(struct ofpbuf *b, const struct flow *flow)
821 {
822     eth_compose(b, flow->dl_dst, flow->dl_src, ntohs(flow->dl_type), 0);
823     if (flow->dl_type == htons(FLOW_DL_TYPE_NONE)) {
824         struct eth_header *eth = b->l2;
825         eth->eth_type = htons(b->size);
826         return;
827     }
828
829     if (flow->vlan_tci & htons(VLAN_CFI)) {
830         eth_push_vlan(b, flow->vlan_tci);
831     }
832
833     if (flow->dl_type == htons(ETH_TYPE_IP)) {
834         struct ip_header *ip;
835
836         b->l3 = ip = ofpbuf_put_zeros(b, sizeof *ip);
837         ip->ip_ihl_ver = IP_IHL_VER(5, 4);
838         ip->ip_tos = flow->nw_tos;
839         ip->ip_ttl = flow->nw_ttl;
840         ip->ip_proto = flow->nw_proto;
841         ip->ip_src = flow->nw_src;
842         ip->ip_dst = flow->nw_dst;
843
844         if (flow->nw_frag & FLOW_NW_FRAG_ANY) {
845             ip->ip_frag_off |= htons(IP_MORE_FRAGMENTS);
846             if (flow->nw_frag & FLOW_NW_FRAG_LATER) {
847                 ip->ip_frag_off |= htons(100);
848             }
849         }
850         if (!(flow->nw_frag & FLOW_NW_FRAG_ANY)
851             || !(flow->nw_frag & FLOW_NW_FRAG_LATER)) {
852             if (flow->nw_proto == IPPROTO_TCP) {
853                 struct tcp_header *tcp;
854
855                 b->l4 = tcp = ofpbuf_put_zeros(b, sizeof *tcp);
856                 tcp->tcp_src = flow->tp_src;
857                 tcp->tcp_dst = flow->tp_dst;
858                 tcp->tcp_ctl = TCP_CTL(0, 5);
859             } else if (flow->nw_proto == IPPROTO_UDP) {
860                 struct udp_header *udp;
861
862                 b->l4 = udp = ofpbuf_put_zeros(b, sizeof *udp);
863                 udp->udp_src = flow->tp_src;
864                 udp->udp_dst = flow->tp_dst;
865             } else if (flow->nw_proto == IPPROTO_ICMP) {
866                 struct icmp_header *icmp;
867
868                 b->l4 = icmp = ofpbuf_put_zeros(b, sizeof *icmp);
869                 icmp->icmp_type = ntohs(flow->tp_src);
870                 icmp->icmp_code = ntohs(flow->tp_dst);
871                 icmp->icmp_csum = csum(icmp, ICMP_HEADER_LEN);
872             }
873         }
874
875         ip = b->l3;
876         ip->ip_tot_len = htons((uint8_t *) b->data + b->size
877                                - (uint8_t *) b->l3);
878         ip->ip_csum = csum(ip, sizeof *ip);
879     } else if (flow->dl_type == htons(ETH_TYPE_IPV6)) {
880         /* XXX */
881     } else if (flow->dl_type == htons(ETH_TYPE_ARP) ||
882                flow->dl_type == htons(ETH_TYPE_RARP)) {
883         struct arp_eth_header *arp;
884
885         b->l3 = arp = ofpbuf_put_zeros(b, sizeof *arp);
886         arp->ar_hrd = htons(1);
887         arp->ar_pro = htons(ETH_TYPE_IP);
888         arp->ar_hln = ETH_ADDR_LEN;
889         arp->ar_pln = 4;
890         arp->ar_op = htons(flow->nw_proto);
891
892         if (flow->nw_proto == ARP_OP_REQUEST ||
893             flow->nw_proto == ARP_OP_REPLY) {
894             arp->ar_spa = flow->nw_src;
895             arp->ar_tpa = flow->nw_dst;
896             memcpy(arp->ar_sha, flow->arp_sha, ETH_ADDR_LEN);
897             memcpy(arp->ar_tha, flow->arp_tha, ETH_ADDR_LEN);
898         }
899     }
900 }
901 \f
902 /* Compressed flow. */
903
904 static int
905 miniflow_n_values(const struct miniflow *flow)
906 {
907     int n, i;
908
909     n = 0;
910     for (i = 0; i < MINI_N_MAPS; i++) {
911         n += popcount(flow->map[i]);
912     }
913     return n;
914 }
915
916 static uint32_t *
917 miniflow_alloc_values(struct miniflow *flow, int n)
918 {
919     if (n <= MINI_N_INLINE) {
920         return flow->inline_values;
921     } else {
922         COVERAGE_INC(miniflow_malloc);
923         return xmalloc(n * sizeof *flow->values);
924     }
925 }
926
927 /* Initializes 'dst' as a copy of 'src'.  The caller must eventually free 'dst'
928  * with miniflow_destroy(). */
929 void
930 miniflow_init(struct miniflow *dst, const struct flow *src)
931 {
932     const uint32_t *src_u32 = (const uint32_t *) src;
933     unsigned int ofs;
934     unsigned int i;
935     int n;
936
937     /* Initialize dst->map, counting the number of nonzero elements. */
938     n = 0;
939     memset(dst->map, 0, sizeof dst->map);
940     for (i = 0; i < FLOW_U32S; i++) {
941         if (src_u32[i]) {
942             dst->map[i / 32] |= 1u << (i % 32);
943             n++;
944         }
945     }
946
947     /* Initialize dst->values. */
948     dst->values = miniflow_alloc_values(dst, n);
949     ofs = 0;
950     for (i = 0; i < MINI_N_MAPS; i++) {
951         uint32_t map;
952
953         for (map = dst->map[i]; map; map = zero_rightmost_1bit(map)) {
954             dst->values[ofs++] = src_u32[raw_ctz(map) + i * 32];
955         }
956     }
957 }
958
959 /* Initializes 'dst' as a copy of 'src'.  The caller must eventually free 'dst'
960  * with miniflow_destroy(). */
961 void
962 miniflow_clone(struct miniflow *dst, const struct miniflow *src)
963 {
964     int n = miniflow_n_values(src);
965     memcpy(dst->map, src->map, sizeof dst->map);
966     dst->values = miniflow_alloc_values(dst, n);
967     memcpy(dst->values, src->values, n * sizeof *dst->values);
968 }
969
970 /* Frees any memory owned by 'flow'.  Does not free the storage in which 'flow'
971  * itself resides; the caller is responsible for that. */
972 void
973 miniflow_destroy(struct miniflow *flow)
974 {
975     if (flow->values != flow->inline_values) {
976         free(flow->values);
977     }
978 }
979
980 /* Initializes 'dst' as a copy of 'src'. */
981 void
982 miniflow_expand(const struct miniflow *src, struct flow *dst)
983 {
984     uint32_t *dst_u32 = (uint32_t *) dst;
985     int ofs;
986     int i;
987
988     memset(dst_u32, 0, sizeof *dst);
989
990     ofs = 0;
991     for (i = 0; i < MINI_N_MAPS; i++) {
992         uint32_t map;
993
994         for (map = src->map[i]; map; map = zero_rightmost_1bit(map)) {
995             dst_u32[raw_ctz(map) + i * 32] = src->values[ofs++];
996         }
997     }
998 }
999
1000 static const uint32_t *
1001 miniflow_get__(const struct miniflow *flow, unsigned int u32_ofs)
1002 {
1003     if (!(flow->map[u32_ofs / 32] & (1u << (u32_ofs % 32)))) {
1004         static const uint32_t zero = 0;
1005         return &zero;
1006     } else {
1007         const uint32_t *p = flow->values;
1008
1009         BUILD_ASSERT(MINI_N_MAPS == 2);
1010         if (u32_ofs < 32) {
1011             p += popcount(flow->map[0] & ((1u << u32_ofs) - 1));
1012         } else {
1013             p += popcount(flow->map[0]);
1014             p += popcount(flow->map[1] & ((1u << (u32_ofs - 32)) - 1));
1015         }
1016         return p;
1017     }
1018 }
1019
1020 /* Returns the uint32_t that would be at byte offset '4 * u32_ofs' if 'flow'
1021  * were expanded into a "struct flow". */
1022 uint32_t
1023 miniflow_get(const struct miniflow *flow, unsigned int u32_ofs)
1024 {
1025     return *miniflow_get__(flow, u32_ofs);
1026 }
1027
1028 /* Returns the ovs_be16 that would be at byte offset 'u8_ofs' if 'flow' were
1029  * expanded into a "struct flow". */
1030 static ovs_be16
1031 miniflow_get_be16(const struct miniflow *flow, unsigned int u8_ofs)
1032 {
1033     const uint32_t *u32p = miniflow_get__(flow, u8_ofs / 4);
1034     const ovs_be16 *be16p = (const ovs_be16 *) u32p;
1035     return be16p[u8_ofs % 4 != 0];
1036 }
1037
1038 /* Returns the VID within the vlan_tci member of the "struct flow" represented
1039  * by 'flow'. */
1040 uint16_t
1041 miniflow_get_vid(const struct miniflow *flow)
1042 {
1043     ovs_be16 tci = miniflow_get_be16(flow, offsetof(struct flow, vlan_tci));
1044     return vlan_tci_to_vid(tci);
1045 }
1046
1047 /* Returns true if 'a' and 'b' are the same flow, false otherwise.  */
1048 bool
1049 miniflow_equal(const struct miniflow *a, const struct miniflow *b)
1050 {
1051     int i;
1052
1053     for (i = 0; i < MINI_N_MAPS; i++) {
1054         if (a->map[i] != b->map[i]) {
1055             return false;
1056         }
1057     }
1058
1059     return !memcmp(a->values, b->values,
1060                    miniflow_n_values(a) * sizeof *a->values);
1061 }
1062
1063 /* Returns true if 'a' and 'b' are equal at the places where there are 1-bits
1064  * in 'mask', false if they differ. */
1065 bool
1066 miniflow_equal_in_minimask(const struct miniflow *a, const struct miniflow *b,
1067                            const struct minimask *mask)
1068 {
1069     const uint32_t *p;
1070     int i;
1071
1072     p = mask->masks.values;
1073     for (i = 0; i < MINI_N_MAPS; i++) {
1074         uint32_t map;
1075
1076         for (map = mask->masks.map[i]; map; map = zero_rightmost_1bit(map)) {
1077             int ofs = raw_ctz(map) + i * 32;
1078
1079             if ((miniflow_get(a, ofs) ^ miniflow_get(b, ofs)) & *p) {
1080                 return false;
1081             }
1082             p++;
1083         }
1084     }
1085
1086     return true;
1087 }
1088
1089 /* Returns true if 'a' and 'b' are equal at the places where there are 1-bits
1090  * in 'mask', false if they differ. */
1091 bool
1092 miniflow_equal_flow_in_minimask(const struct miniflow *a, const struct flow *b,
1093                                 const struct minimask *mask)
1094 {
1095     const uint32_t *b_u32 = (const uint32_t *) b;
1096     const uint32_t *p;
1097     int i;
1098
1099     p = mask->masks.values;
1100     for (i = 0; i < MINI_N_MAPS; i++) {
1101         uint32_t map;
1102
1103         for (map = mask->masks.map[i]; map; map = zero_rightmost_1bit(map)) {
1104             int ofs = raw_ctz(map) + i * 32;
1105
1106             if ((miniflow_get(a, ofs) ^ b_u32[ofs]) & *p) {
1107                 return false;
1108             }
1109             p++;
1110         }
1111     }
1112
1113     return true;
1114 }
1115
1116 /* Returns a hash value for 'flow', given 'basis'. */
1117 uint32_t
1118 miniflow_hash(const struct miniflow *flow, uint32_t basis)
1119 {
1120     BUILD_ASSERT_DECL(MINI_N_MAPS == 2);
1121     return hash_3words(flow->map[0], flow->map[1],
1122                        hash_words(flow->values, miniflow_n_values(flow),
1123                                   basis));
1124 }
1125
1126 /* Returns a hash value for the bits of 'flow' where there are 1-bits in
1127  * 'mask', given 'basis'.
1128  *
1129  * The hash values returned by this function are the same as those returned by
1130  * flow_hash_in_minimask(), only the form of the arguments differ. */
1131 uint32_t
1132 miniflow_hash_in_minimask(const struct miniflow *flow,
1133                           const struct minimask *mask, uint32_t basis)
1134 {
1135     const uint32_t *p = mask->masks.values;
1136     uint32_t hash;
1137     int i;
1138
1139     hash = basis;
1140     for (i = 0; i < MINI_N_MAPS; i++) {
1141         uint32_t map;
1142
1143         for (map = mask->masks.map[i]; map; map = zero_rightmost_1bit(map)) {
1144             int ofs = raw_ctz(map) + i * 32;
1145
1146             hash = mhash_add(hash, miniflow_get(flow, ofs) & *p);
1147             p++;
1148         }
1149     }
1150
1151     return mhash_finish(hash, (p - mask->masks.values) * 4);
1152 }
1153
1154 /* Returns a hash value for the bits of 'flow' where there are 1-bits in
1155  * 'mask', given 'basis'.
1156  *
1157  * The hash values returned by this function are the same as those returned by
1158  * miniflow_hash_in_minimask(), only the form of the arguments differ. */
1159 uint32_t
1160 flow_hash_in_minimask(const struct flow *flow, const struct minimask *mask,
1161                       uint32_t basis)
1162 {
1163     const uint32_t *flow_u32 = (const uint32_t *) flow;
1164     const uint32_t *p = mask->masks.values;
1165     uint32_t hash;
1166     int i;
1167
1168     hash = basis;
1169     for (i = 0; i < MINI_N_MAPS; i++) {
1170         uint32_t map;
1171
1172         for (map = mask->masks.map[i]; map; map = zero_rightmost_1bit(map)) {
1173             int ofs = raw_ctz(map) + i * 32;
1174
1175             hash = mhash_add(hash, flow_u32[ofs] & *p);
1176             p++;
1177         }
1178     }
1179
1180     return mhash_finish(hash, (p - mask->masks.values) * 4);
1181 }
1182 \f
1183 /* Initializes 'dst' as a copy of 'src'.  The caller must eventually free 'dst'
1184  * with minimask_destroy(). */
1185 void
1186 minimask_init(struct minimask *mask, const struct flow_wildcards *wc)
1187 {
1188     miniflow_init(&mask->masks, &wc->masks);
1189 }
1190
1191 /* Initializes 'dst' as a copy of 'src'.  The caller must eventually free 'dst'
1192  * with minimask_destroy(). */
1193 void
1194 minimask_clone(struct minimask *dst, const struct minimask *src)
1195 {
1196     miniflow_clone(&dst->masks, &src->masks);
1197 }
1198
1199 /* Initializes 'dst_' as the bit-wise "and" of 'a_' and 'b_'.
1200  *
1201  * The caller must provide room for FLOW_U32S "uint32_t"s in 'storage', for use
1202  * by 'dst_'.  The caller must *not* free 'dst_' with minimask_destroy(). */
1203 void
1204 minimask_combine(struct minimask *dst_,
1205                  const struct minimask *a_, const struct minimask *b_,
1206                  uint32_t storage[FLOW_U32S])
1207 {
1208     struct miniflow *dst = &dst_->masks;
1209     const struct miniflow *a = &a_->masks;
1210     const struct miniflow *b = &b_->masks;
1211     int i, n;
1212
1213     n = 0;
1214     dst->values = storage;
1215     for (i = 0; i < MINI_N_MAPS; i++) {
1216         uint32_t map;
1217
1218         dst->map[i] = 0;
1219         for (map = a->map[i] & b->map[i]; map;
1220              map = zero_rightmost_1bit(map)) {
1221             int ofs = raw_ctz(map) + i * 32;
1222             uint32_t mask = miniflow_get(a, ofs) & miniflow_get(b, ofs);
1223
1224             if (mask) {
1225                 dst->map[i] |= rightmost_1bit(map);
1226                 dst->values[n++] = mask;
1227             }
1228         }
1229     }
1230 }
1231
1232 /* Frees any memory owned by 'mask'.  Does not free the storage in which 'mask'
1233  * itself resides; the caller is responsible for that. */
1234 void
1235 minimask_destroy(struct minimask *mask)
1236 {
1237     miniflow_destroy(&mask->masks);
1238 }
1239
1240 /* Initializes 'dst' as a copy of 'src'. */
1241 void
1242 minimask_expand(const struct minimask *mask, struct flow_wildcards *wc)
1243 {
1244     miniflow_expand(&mask->masks, &wc->masks);
1245 }
1246
1247 /* Returns the uint32_t that would be at byte offset '4 * u32_ofs' if 'mask'
1248  * were expanded into a "struct flow_wildcards". */
1249 uint32_t
1250 minimask_get(const struct minimask *mask, unsigned int u32_ofs)
1251 {
1252     return miniflow_get(&mask->masks, u32_ofs);
1253 }
1254
1255 /* Returns the VID mask within the vlan_tci member of the "struct
1256  * flow_wildcards" represented by 'mask'. */
1257 uint16_t
1258 minimask_get_vid_mask(const struct minimask *mask)
1259 {
1260     return miniflow_get_vid(&mask->masks);
1261 }
1262
1263 /* Returns true if 'a' and 'b' are the same flow mask, false otherwise.  */
1264 bool
1265 minimask_equal(const struct minimask *a, const struct minimask *b)
1266 {
1267     return miniflow_equal(&a->masks, &b->masks);
1268 }
1269
1270 /* Returns a hash value for 'mask', given 'basis'. */
1271 uint32_t
1272 minimask_hash(const struct minimask *mask, uint32_t basis)
1273 {
1274     return miniflow_hash(&mask->masks, basis);
1275 }
1276
1277 /* Returns true if at least one bit is wildcarded in 'a_' but not in 'b_',
1278  * false otherwise. */
1279 bool
1280 minimask_has_extra(const struct minimask *a_, const struct minimask *b_)
1281 {
1282     const struct miniflow *a = &a_->masks;
1283     const struct miniflow *b = &b_->masks;
1284     int i;
1285
1286     for (i = 0; i < MINI_N_MAPS; i++) {
1287         uint32_t map;
1288
1289         for (map = a->map[i] | b->map[i]; map;
1290              map = zero_rightmost_1bit(map)) {
1291             int ofs = raw_ctz(map) + i * 32;
1292             uint32_t a_u32 = miniflow_get(a, ofs);
1293             uint32_t b_u32 = miniflow_get(b, ofs);
1294
1295             if ((a_u32 & b_u32) != b_u32) {
1296                 return true;
1297             }
1298         }
1299     }
1300
1301     return false;
1302 }
1303
1304 /* Returns true if 'mask' matches every packet, false if 'mask' fixes any bits
1305  * or fields. */
1306 bool
1307 minimask_is_catchall(const struct minimask *mask_)
1308 {
1309     const struct miniflow *mask = &mask_->masks;
1310
1311     BUILD_ASSERT(MINI_N_MAPS == 2);
1312     return !(mask->map[0] | mask->map[1]);
1313 }