tests/test-classifier.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2009, 2010 Nicira Networks.
   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
  17 /* "White box" tests for classifier.
  18  *
  19  * With very few exceptions, these tests obtain complete coverage of every
  20  * basic block and every branch in the classifier implementation, e.g. a clean
  21  * report from "gcov -b".  (Covering the exceptions would require finding
  22  * collisions in the hash function used for flow data, etc.)
  23  *
  24  * This test should receive a clean report from "valgrind --leak-check=full":
  25  * it frees every heap block that it allocates.
  26  */
  27
  28 #include <config.h>
  29 #include "classifier.h"
  30 #include <errno.h>
  31 #include <limits.h>
  32 #include "byte-order.h"
  33 #include "command-line.h"
  34 #include "flow.h"
  35 #include "packets.h"
  36
  37 #undef NDEBUG
  38 #include <assert.h>
  39
  40 /* Fields in a rule. */
  41 #define CLS_FIELDS                                          \
  42     /*                           struct flow  all-caps */   \
  43     /*        wildcard bit(s)    member name  name     */   \
  44     /*        -----------------  -----------  -------- */   \
  45     CLS_FIELD(NXFW_TUN_ID,       tun_id,      TUN_ID)       \
  46     CLS_FIELD(OFPFW_NW_SRC_MASK, nw_src,      NW_SRC)       \
  47     CLS_FIELD(OFPFW_NW_DST_MASK, nw_dst,      NW_DST)       \
  48     CLS_FIELD(OFPFW_IN_PORT,     in_port,     IN_PORT)      \
  49     CLS_FIELD(OFPFW_DL_VLAN,     dl_vlan,     DL_VLAN)      \
  50     CLS_FIELD(OFPFW_DL_TYPE,     dl_type,     DL_TYPE)      \
  51     CLS_FIELD(OFPFW_TP_SRC,      tp_src,      TP_SRC)       \
  52     CLS_FIELD(OFPFW_TP_DST,      tp_dst,      TP_DST)       \
  53     CLS_FIELD(OFPFW_DL_SRC,      dl_src,      DL_SRC)       \
  54     CLS_FIELD(OFPFW_DL_DST,      dl_dst,      DL_DST)       \
  55     CLS_FIELD(OFPFW_NW_PROTO,    nw_proto,    NW_PROTO)     \
  56     CLS_FIELD(OFPFW_DL_VLAN_PCP, dl_vlan_pcp, DL_VLAN_PCP)  \
  57     CLS_FIELD(OFPFW_NW_TOS,      nw_tos,      NW_TOS)
  58
  59 /* Field indexes.
  60  *
  61  * (These are also indexed into struct classifier's 'tables' array.) */
  62 enum {
  63 #define CLS_FIELD(WILDCARDS, MEMBER, NAME) CLS_F_IDX_##NAME,
  64     CLS_FIELDS
  65 #undef CLS_FIELD
  66     CLS_N_FIELDS
  67 };
  68
  69 /* Field information. */
  70 struct cls_field {
  71     int ofs;                    /* Offset in struct flow. */
  72     int len;                    /* Length in bytes. */
  73     uint32_t wildcards;         /* OFPFW_* bit or bits for this field. */
  74     const char *name;           /* Name (for debugging). */
  75 };
  76
  77 static const struct cls_field cls_fields[CLS_N_FIELDS] = {
  78 #define CLS_FIELD(WILDCARDS, MEMBER, NAME)      \
  79     { offsetof(struct flow, MEMBER),            \
  80       sizeof ((struct flow *)0)->MEMBER,        \
  81       WILDCARDS,                                \
  82       #NAME },
  83     CLS_FIELDS
  84 #undef CLS_FIELD
  85 };
  86
  87 struct test_rule {
  88     int aux;                    /* Auxiliary data. */
  89     struct cls_rule cls_rule;   /* Classifier rule data. */
  90 };
  91
  92 static struct test_rule *
  93 test_rule_from_cls_rule(const struct cls_rule *rule)
  94 {
  95     return rule ? CONTAINER_OF(rule, struct test_rule, cls_rule) : NULL;
  96 }
  97
  98 /* Trivial (linear) classifier. */
  99 struct tcls {
 100     size_t n_rules;
 101     size_t allocated_rules;
 102     struct test_rule **rules;
 103 };
 104
 105 static void
 106 tcls_init(struct tcls *tcls)
 107 {
 108     tcls->n_rules = 0;
 109     tcls->allocated_rules = 0;
 110     tcls->rules = NULL;
 111 }
 112
 113 static void
 114 tcls_destroy(struct tcls *tcls)
 115 {
 116     if (tcls) {
 117         size_t i;
 118
 119         for (i = 0; i < tcls->n_rules; i++) {
 120             free(tcls->rules[i]);
 121         }
 122         free(tcls->rules);
 123     }
 124 }
 125
 126 static int
 127 tcls_count_exact(const struct tcls *tcls)
 128 {
 129     int n_exact;
 130     size_t i;
 131
 132     n_exact = 0;
 133     for (i = 0; i < tcls->n_rules; i++) {
 134         n_exact += tcls->rules[i]->cls_rule.wc.wildcards == 0;
 135     }
 136     return n_exact;
 137 }
 138
 139 static bool
 140 tcls_is_empty(const struct tcls *tcls)
 141 {
 142     return tcls->n_rules == 0;
 143 }
 144
 145 static struct test_rule *
 146 tcls_insert(struct tcls *tcls, const struct test_rule *rule)
 147 {
 148     size_t i;
 149
 150     assert(rule->cls_rule.wc.wildcards || rule->cls_rule.priority == UINT_MAX);
 151     for (i = 0; i < tcls->n_rules; i++) {
 152         const struct cls_rule *pos = &tcls->rules[i]->cls_rule;
 153         if (pos->priority == rule->cls_rule.priority
 154             && pos->wc.wildcards == rule->cls_rule.wc.wildcards
 155             && flow_equal(&pos->flow, &rule->cls_rule.flow)) {
 156             /* Exact match.
 157              * XXX flow_equal should ignore wildcarded fields */
 158             free(tcls->rules[i]);
 159             tcls->rules[i] = xmemdup(rule, sizeof *rule);
 160             return tcls->rules[i];
 161         } else if (pos->priority < rule->cls_rule.priority) {
 162             break;
 163         }
 164     }
 165
 166     if (tcls->n_rules >= tcls->allocated_rules) {
 167         tcls->rules = x2nrealloc(tcls->rules, &tcls->allocated_rules,
 168                                  sizeof *tcls->rules);
 169     }
 170     if (i != tcls->n_rules) {
 171         memmove(&tcls->rules[i + 1], &tcls->rules[i],
 172                 sizeof *tcls->rules * (tcls->n_rules - i));
 173     }
 174     tcls->rules[i] = xmemdup(rule, sizeof *rule);
 175     tcls->n_rules++;
 176     return tcls->rules[i];
 177 }
 178
 179 static void
 180 tcls_remove(struct tcls *cls, const struct test_rule *rule)
 181 {
 182     size_t i;
 183
 184     for (i = 0; i < cls->n_rules; i++) {
 185         struct test_rule *pos = cls->rules[i];
 186         if (pos == rule) {
 187             free(pos);
 188             memmove(&cls->rules[i], &cls->rules[i + 1],
 189                     sizeof *cls->rules * (cls->n_rules - i - 1));
 190             cls->n_rules--;
 191             return;
 192         }
 193     }
 194     NOT_REACHED();
 195 }
 196
 197 static uint32_t
 198 read_uint32(const void *p)
 199 {
 200     uint32_t x;
 201     memcpy(&x, p, sizeof x);
 202     return x;
 203 }
 204
 205 static bool
 206 match(const struct cls_rule *wild, const struct flow *fixed)
 207 {
 208     int f_idx;
 209
 210     for (f_idx = 0; f_idx < CLS_N_FIELDS; f_idx++) {
 211         const struct cls_field *f = &cls_fields[f_idx];
 212         void *wild_field = (char *) &wild->flow + f->ofs;
 213         void *fixed_field = (char *) fixed + f->ofs;
 214
 215         if ((wild->wc.wildcards & f->wildcards) == f->wildcards ||
 216             !memcmp(wild_field, fixed_field, f->len)) {
 217             /* Definite match. */
 218             continue;
 219         }
 220
 221         if (wild->wc.wildcards & f->wildcards) {
 222             uint32_t test = read_uint32(wild_field);
 223             uint32_t ip = read_uint32(fixed_field);
 224             int shift = (f_idx == CLS_F_IDX_NW_SRC
 225                          ? OFPFW_NW_SRC_SHIFT : OFPFW_NW_DST_SHIFT);
 226             uint32_t mask = flow_nw_bits_to_mask(wild->wc.wildcards, shift);
 227             if (!((test ^ ip) & mask)) {
 228                 continue;
 229             }
 230         }
 231
 232         return false;
 233     }
 234     return true;
 235 }
 236
 237 static struct cls_rule *
 238 tcls_lookup(const struct tcls *cls, const struct flow *flow, int include)
 239 {
 240     size_t i;
 241
 242     for (i = 0; i < cls->n_rules; i++) {
 243         struct test_rule *pos = cls->rules[i];
 244         uint32_t wildcards = pos->cls_rule.wc.wildcards;
 245         if (include & (wildcards ? CLS_INC_WILD : CLS_INC_EXACT)
 246             && match(&pos->cls_rule, flow)) {
 247             return &pos->cls_rule;
 248         }
 249     }
 250     return NULL;
 251 }
 252
 253 static void
 254 tcls_delete_matches(struct tcls *cls,
 255                     const struct cls_rule *target,
 256                     int include)
 257 {
 258     size_t i;
 259
 260     for (i = 0; i < cls->n_rules; ) {
 261         struct test_rule *pos = cls->rules[i];
 262         uint32_t wildcards = pos->cls_rule.wc.wildcards;
 263         if (include & (wildcards ? CLS_INC_WILD : CLS_INC_EXACT)
 264             && !flow_wildcards_has_extra(&pos->cls_rule.wc, &target->wc)
 265             && match(target, &pos->cls_rule.flow)) {
 266             tcls_remove(cls, pos);
 267         } else {
 268             i++;
 269         }
 270     }
 271 }
 272 \f
 273 static uint32_t nw_src_values[] = { CONSTANT_HTONL(0xc0a80001),
 274                                     CONSTANT_HTONL(0xc0a04455) };
 275 static uint32_t nw_dst_values[] = { CONSTANT_HTONL(0xc0a80002),
 276                                     CONSTANT_HTONL(0xc0a04455) };
 277 static uint32_t tun_id_values[] = { 0, 0xffff0000 };
 278 static uint16_t in_port_values[] = { CONSTANT_HTONS(1),
 279                                      CONSTANT_HTONS(OFPP_LOCAL) };
 280 static uint16_t dl_vlan_values[] = { CONSTANT_HTONS(101), CONSTANT_HTONS(0) };
 281 static uint8_t dl_vlan_pcp_values[] = { 7, 0 };
 282 static uint16_t dl_type_values[]
 283             = { CONSTANT_HTONS(ETH_TYPE_IP), CONSTANT_HTONS(ETH_TYPE_ARP) };
 284 static uint16_t tp_src_values[] = { CONSTANT_HTONS(49362),
 285                                     CONSTANT_HTONS(80) };
 286 static uint16_t tp_dst_values[] = { CONSTANT_HTONS(6667), CONSTANT_HTONS(22) };
 287 static uint8_t dl_src_values[][6] = { { 0x00, 0x02, 0xe3, 0x0f, 0x80, 0xa4 },
 288                                       { 0x5e, 0x33, 0x7f, 0x5f, 0x1e, 0x99 } };
 289 static uint8_t dl_dst_values[][6] = { { 0x4a, 0x27, 0x71, 0xae, 0x64, 0xc1 },
 290                                       { 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff } };
 291 static uint8_t nw_proto_values[] = { IP_TYPE_TCP, IP_TYPE_ICMP };
 292 static uint8_t nw_tos_values[] = { 49, 0 };
 293
 294 static void *values[CLS_N_FIELDS][2];
 295
 296 static void
 297 init_values(void)
 298 {
 299     values[CLS_F_IDX_TUN_ID][0] = &tun_id_values[0];
 300     values[CLS_F_IDX_TUN_ID][1] = &tun_id_values[1];
 301
 302     values[CLS_F_IDX_IN_PORT][0] = &in_port_values[0];
 303     values[CLS_F_IDX_IN_PORT][1] = &in_port_values[1];
 304
 305     values[CLS_F_IDX_DL_VLAN][0] = &dl_vlan_values[0];
 306     values[CLS_F_IDX_DL_VLAN][1] = &dl_vlan_values[1];
 307
 308     values[CLS_F_IDX_DL_VLAN_PCP][0] = &dl_vlan_pcp_values[0];
 309     values[CLS_F_IDX_DL_VLAN_PCP][1] = &dl_vlan_pcp_values[1];
 310
 311     values[CLS_F_IDX_DL_SRC][0] = dl_src_values[0];
 312     values[CLS_F_IDX_DL_SRC][1] = dl_src_values[1];
 313
 314     values[CLS_F_IDX_DL_DST][0] = dl_dst_values[0];
 315     values[CLS_F_IDX_DL_DST][1] = dl_dst_values[1];
 316
 317     values[CLS_F_IDX_DL_TYPE][0] = &dl_type_values[0];
 318     values[CLS_F_IDX_DL_TYPE][1] = &dl_type_values[1];
 319
 320     values[CLS_F_IDX_NW_SRC][0] = &nw_src_values[0];
 321     values[CLS_F_IDX_NW_SRC][1] = &nw_src_values[1];
 322
 323     values[CLS_F_IDX_NW_DST][0] = &nw_dst_values[0];
 324     values[CLS_F_IDX_NW_DST][1] = &nw_dst_values[1];
 325
 326     values[CLS_F_IDX_NW_PROTO][0] = &nw_proto_values[0];
 327     values[CLS_F_IDX_NW_PROTO][1] = &nw_proto_values[1];
 328
 329     values[CLS_F_IDX_NW_TOS][0] = &nw_tos_values[0];
 330     values[CLS_F_IDX_NW_TOS][1] = &nw_tos_values[1];
 331
 332     values[CLS_F_IDX_TP_SRC][0] = &tp_src_values[0];
 333     values[CLS_F_IDX_TP_SRC][1] = &tp_src_values[1];
 334
 335     values[CLS_F_IDX_TP_DST][0] = &tp_dst_values[0];
 336     values[CLS_F_IDX_TP_DST][1] = &tp_dst_values[1];
 337 }
 338
 339 #define N_NW_SRC_VALUES ARRAY_SIZE(nw_src_values)
 340 #define N_NW_DST_VALUES ARRAY_SIZE(nw_dst_values)
 341 #define N_TUN_ID_VALUES ARRAY_SIZE(tun_id_values)
 342 #define N_IN_PORT_VALUES ARRAY_SIZE(in_port_values)
 343 #define N_DL_VLAN_VALUES ARRAY_SIZE(dl_vlan_values)
 344 #define N_DL_VLAN_PCP_VALUES ARRAY_SIZE(dl_vlan_pcp_values)
 345 #define N_DL_TYPE_VALUES ARRAY_SIZE(dl_type_values)
 346 #define N_TP_SRC_VALUES ARRAY_SIZE(tp_src_values)
 347 #define N_TP_DST_VALUES ARRAY_SIZE(tp_dst_values)
 348 #define N_DL_SRC_VALUES ARRAY_SIZE(dl_src_values)
 349 #define N_DL_DST_VALUES ARRAY_SIZE(dl_dst_values)
 350 #define N_NW_PROTO_VALUES ARRAY_SIZE(nw_proto_values)
 351 #define N_NW_TOS_VALUES ARRAY_SIZE(nw_tos_values)
 352
 353 #define N_FLOW_VALUES (N_NW_SRC_VALUES *        \
 354                        N_NW_DST_VALUES *        \
 355                        N_TUN_ID_VALUES *        \
 356                        N_IN_PORT_VALUES *       \
 357                        N_DL_VLAN_VALUES *       \
 358                        N_DL_VLAN_PCP_VALUES *   \
 359                        N_DL_TYPE_VALUES *       \
 360                        N_TP_SRC_VALUES *        \
 361                        N_TP_DST_VALUES *        \
 362                        N_DL_SRC_VALUES *        \
 363                        N_DL_DST_VALUES *        \
 364                        N_NW_PROTO_VALUES *      \
 365                        N_NW_TOS_VALUES)
 366
 367 static unsigned int
 368 get_value(unsigned int *x, unsigned n_values)
 369 {
 370     unsigned int rem = *x % n_values;
 371     *x /= n_values;
 372     return rem;
 373 }
 374
 375 static void
 376 compare_classifiers(struct classifier *cls, struct tcls *tcls)
 377 {
 378     static const int confidence = 500;
 379     unsigned int i;
 380
 381     assert(classifier_count(cls) == tcls->n_rules);
 382     assert(classifier_count_exact(cls) == tcls_count_exact(tcls));
 383     for (i = 0; i < confidence; i++) {
 384         struct cls_rule *cr0, *cr1;
 385         struct flow flow;
 386         unsigned int x;
 387         int include;
 388
 389         x = rand () % N_FLOW_VALUES;
 390         flow.nw_src = nw_src_values[get_value(&x, N_NW_SRC_VALUES)];
 391         flow.nw_dst = nw_dst_values[get_value(&x, N_NW_DST_VALUES)];
 392         flow.tun_id = tun_id_values[get_value(&x, N_TUN_ID_VALUES)];
 393         flow.in_port = in_port_values[get_value(&x, N_IN_PORT_VALUES)];
 394         flow.dl_vlan = dl_vlan_values[get_value(&x, N_DL_VLAN_VALUES)];
 395         flow.dl_vlan_pcp = dl_vlan_pcp_values[get_value(&x,
 396                 N_DL_VLAN_PCP_VALUES)];
 397         flow.dl_type = dl_type_values[get_value(&x, N_DL_TYPE_VALUES)];
 398         flow.tp_src = tp_src_values[get_value(&x, N_TP_SRC_VALUES)];
 399         flow.tp_dst = tp_dst_values[get_value(&x, N_TP_DST_VALUES)];
 400         memcpy(flow.dl_src, dl_src_values[get_value(&x, N_DL_SRC_VALUES)],
 401                ETH_ADDR_LEN);
 402         memcpy(flow.dl_dst, dl_dst_values[get_value(&x, N_DL_DST_VALUES)],
 403                ETH_ADDR_LEN);
 404         flow.nw_proto = nw_proto_values[get_value(&x, N_NW_PROTO_VALUES)];
 405         flow.nw_tos = nw_tos_values[get_value(&x, N_NW_TOS_VALUES)];
 406
 407         for (include = 1; include <= 3; include++) {
 408             cr0 = classifier_lookup(cls, &flow, include);
 409             cr1 = tcls_lookup(tcls, &flow, include);
 410             assert((cr0 == NULL) == (cr1 == NULL));
 411             if (cr0 != NULL) {
 412                 const struct test_rule *tr0 = test_rule_from_cls_rule(cr0);
 413                 const struct test_rule *tr1 = test_rule_from_cls_rule(cr1);
 414
 415                 assert(flow_equal(&cr0->flow, &cr1->flow));
 416                 assert(cr0->wc.wildcards == cr1->wc.wildcards);
 417                 assert(cr0->priority == cr1->priority);
 418                 /* Skip nw_src_mask and nw_dst_mask, because they are derived
 419                  * members whose values are used only for optimization. */
 420                 assert(tr0->aux == tr1->aux);
 421             }
 422         }
 423     }
 424 }
 425
 426 static void
 427 free_rule(struct cls_rule *cls_rule, void *cls)
 428 {
 429     classifier_remove(cls, cls_rule);
 430     free(test_rule_from_cls_rule(cls_rule));
 431 }
 432
 433 static void
 434 destroy_classifier(struct classifier *cls)
 435 {
 436     classifier_for_each(cls, CLS_INC_ALL, free_rule, cls);
 437     classifier_destroy(cls);
 438 }
 439
 440 static void
 441 check_tables(const struct classifier *cls,
 442              int n_tables, int n_rules, int n_dups)
 443 {
 444     const struct cls_table *table;
 445     int found_tables = 0;
 446     int found_rules = 0;
 447     int found_dups = 0;
 448
 449     HMAP_FOR_EACH (table, hmap_node, &cls->tables) {
 450         const struct cls_rule *head;
 451
 452         assert(!hmap_is_empty(&table->rules));
 453
 454         found_tables++;
 455         HMAP_FOR_EACH (head, hmap_node, &table->rules) {
 456             unsigned int prev_priority = UINT_MAX;
 457             const struct cls_rule *rule;
 458
 459             found_rules++;
 460             LIST_FOR_EACH (rule, list, &head->list) {
 461                 assert(rule->priority < prev_priority);
 462                 prev_priority = rule->priority;
 463                 found_rules++;
 464                 found_dups++;
 465                 assert(classifier_find_rule_exactly(cls, rule) == rule);
 466             }
 467         }
 468     }
 469
 470     assert(found_tables == hmap_count(&cls->tables));
 471     assert(n_tables == -1 || n_tables == hmap_count(&cls->tables));
 472     assert(n_rules == -1 || found_rules == n_rules);
 473     assert(n_dups == -1 || found_dups == n_dups);
 474 }
 475
 476 static struct test_rule *
 477 make_rule(int wc_fields, unsigned int priority, int value_pat)
 478 {
 479     const struct cls_field *f;
 480     struct test_rule *rule;
 481     uint32_t wildcards;
 482     struct flow flow;
 483
 484     wildcards = 0;
 485     memset(&flow, 0, sizeof flow);
 486     for (f = &cls_fields[0]; f < &cls_fields[CLS_N_FIELDS]; f++) {
 487         int f_idx = f - cls_fields;
 488         if (wc_fields & (1u << f_idx)) {
 489             wildcards |= f->wildcards;
 490         } else {
 491             int value_idx = (value_pat & (1u << f_idx)) != 0;
 492             memcpy((char *) &flow + f->ofs, values[f_idx][value_idx], f->len);
 493         }
 494     }
 495
 496     rule = xzalloc(sizeof *rule);
 497     cls_rule_from_flow(&flow, wildcards, !wildcards ? UINT_MAX : priority,
 498                        &rule->cls_rule);
 499     return rule;
 500 }
 501
 502 static void
 503 shuffle(unsigned int *p, size_t n)
 504 {
 505     for (; n > 1; n--, p++) {
 506         unsigned int *q = &p[rand() % n];
 507         unsigned int tmp = *p;
 508         *p = *q;
 509         *q = tmp;
 510     }
 511 }
 512 \f
 513 /* Tests an empty classifier. */
 514 static void
 515 test_empty(int argc OVS_UNUSED, char *argv[] OVS_UNUSED)
 516 {
 517     struct classifier cls;
 518     struct tcls tcls;
 519
 520     classifier_init(&cls);
 521     tcls_init(&tcls);
 522     assert(classifier_is_empty(&cls));
 523     assert(tcls_is_empty(&tcls));
 524     compare_classifiers(&cls, &tcls);
 525     classifier_destroy(&cls);
 526     tcls_destroy(&tcls);
 527 }
 528
 529 /* Destroys a null classifier. */
 530 static void
 531 test_destroy_null(int argc OVS_UNUSED, char *argv[] OVS_UNUSED)
 532 {
 533     classifier_destroy(NULL);
 534 }
 535
 536 /* Tests classification with one rule at a time. */
 537 static void
 538 test_single_rule(int argc OVS_UNUSED, char *argv[] OVS_UNUSED)
 539 {
 540     unsigned int wc_fields;     /* Hilarious. */
 541
 542     for (wc_fields = 0; wc_fields < (1u << CLS_N_FIELDS); wc_fields++) {
 543         struct classifier cls;
 544         struct test_rule *rule, *tcls_rule;
 545         struct tcls tcls;
 546
 547         rule = make_rule(wc_fields,
 548                          hash_bytes(&wc_fields, sizeof wc_fields, 0), 0);
 549
 550         classifier_init(&cls);
 551         tcls_init(&tcls);
 552
 553         tcls_rule = tcls_insert(&tcls, rule);
 554         assert(!classifier_insert(&cls, &rule->cls_rule));
 555         check_tables(&cls, 1, 1, 0);
 556         compare_classifiers(&cls, &tcls);
 557
 558         classifier_remove(&cls, &rule->cls_rule);
 559         tcls_remove(&tcls, tcls_rule);
 560         assert(classifier_is_empty(&cls));
 561         assert(tcls_is_empty(&tcls));
 562         compare_classifiers(&cls, &tcls);
 563
 564         free(rule);
 565         classifier_destroy(&cls);
 566         tcls_destroy(&tcls);
 567     }
 568 }
 569
 570 /* Tests replacing one rule by another. */
 571 static void
 572 test_rule_replacement(int argc OVS_UNUSED, char *argv[] OVS_UNUSED)
 573 {
 574     unsigned int wc_fields;
 575
 576     for (wc_fields = 0; wc_fields < (1u << CLS_N_FIELDS); wc_fields++) {
 577         struct classifier cls;
 578         struct test_rule *rule1;
 579         struct test_rule *rule2;
 580         struct tcls tcls;
 581
 582         rule1 = make_rule(wc_fields, OFP_DEFAULT_PRIORITY, UINT_MAX);
 583         rule2 = make_rule(wc_fields, OFP_DEFAULT_PRIORITY, UINT_MAX);
 584         rule2->aux += 5;
 585         rule2->aux += 5;
 586
 587         classifier_init(&cls);
 588         tcls_init(&tcls);
 589         tcls_insert(&tcls, rule1);
 590         assert(!classifier_insert(&cls, &rule1->cls_rule));
 591         check_tables(&cls, 1, 1, 0);
 592         compare_classifiers(&cls, &tcls);
 593         tcls_destroy(&tcls);
 594
 595         tcls_init(&tcls);
 596         tcls_insert(&tcls, rule2);
 597         assert(test_rule_from_cls_rule(
 598                    classifier_insert(&cls, &rule2->cls_rule)) == rule1);
 599         free(rule1);
 600         check_tables(&cls, 1, 1, 0);
 601         compare_classifiers(&cls, &tcls);
 602         tcls_destroy(&tcls);
 603         destroy_classifier(&cls);
 604     }
 605 }
 606
 607 static int
 608 factorial(int n_items)
 609 {
 610     int n, i;
 611
 612     n = 1;
 613     for (i = 2; i <= n_items; i++) {
 614         n *= i;
 615     }
 616     return n;
 617 }
 618
 619 static void
 620 swap(int *a, int *b)
 621 {
 622     int tmp = *a;
 623     *a = *b;
 624     *b = tmp;
 625 }
 626
 627 static void
 628 reverse(int *a, int n)
 629 {
 630     int i;
 631
 632     for (i = 0; i < n / 2; i++) {
 633         int j = n - (i + 1);
 634         swap(&a[i], &a[j]);
 635     }
 636 }
 637
 638 static bool
 639 next_permutation(int *a, int n)
 640 {
 641     int k;
 642
 643     for (k = n - 2; k >= 0; k--) {
 644         if (a[k] < a[k + 1]) {
 645             int l;
 646
 647             for (l = n - 1; ; l--) {
 648                 if (a[l] > a[k]) {
 649                     swap(&a[k], &a[l]);
 650                     reverse(a + (k + 1), n - (k + 1));
 651                     return true;
 652                 }
 653             }
 654         }
 655     }
 656     return false;
 657 }
 658
 659 /* Tests classification with rules that have the same matching criteria. */
 660 static void
 661 test_many_rules_in_one_list (int argc OVS_UNUSED, char *argv[] OVS_UNUSED)
 662 {
 663     enum { N_RULES = 3 };
 664     int n_pris;
 665
 666     for (n_pris = N_RULES; n_pris >= 1; n_pris--) {
 667         int ops[N_RULES * 2];
 668         int pris[N_RULES];
 669         int n_permutations;
 670         int i;
 671
 672         pris[0] = 0;
 673         for (i = 1; i < N_RULES; i++) {
 674             pris[i] = pris[i - 1] + (n_pris > i);
 675         }
 676
 677         for (i = 0; i < N_RULES * 2; i++) {
 678             ops[i] = i / 2;
 679         }
 680
 681         n_permutations = 0;
 682         do {
 683             struct test_rule *rules[N_RULES];
 684             struct test_rule *tcls_rules[N_RULES];
 685             int pri_rules[N_RULES];
 686             struct classifier cls;
 687             struct tcls tcls;
 688
 689             n_permutations++;
 690
 691             for (i = 0; i < N_RULES; i++) {
 692                 rules[i] = make_rule(456, pris[i], 0);
 693                 tcls_rules[i] = NULL;
 694                 pri_rules[i] = -1;
 695             }
 696
 697             classifier_init(&cls);
 698             tcls_init(&tcls);
 699
 700             for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(ops); i++) {
 701                 int j = ops[i];
 702                 int m, n;
 703
 704                 if (!tcls_rules[j]) {
 705                     struct test_rule *displaced_rule;
 706
 707                     tcls_rules[j] = tcls_insert(&tcls, rules[j]);
 708                     displaced_rule = test_rule_from_cls_rule(
 709                         classifier_insert(&cls, &rules[j]->cls_rule));
 710                     if (pri_rules[pris[j]] >= 0) {
 711                         int k = pri_rules[pris[j]];
 712                         assert(displaced_rule != NULL);
 713                         assert(displaced_rule != rules[j]);
 714                         assert(pris[j] == displaced_rule->cls_rule.priority);
 715                         tcls_rules[k] = NULL;
 716                     } else {
 717                         assert(displaced_rule == NULL);
 718                     }
 719                     pri_rules[pris[j]] = j;
 720                 } else {
 721                     classifier_remove(&cls, &rules[j]->cls_rule);
 722                     tcls_remove(&tcls, tcls_rules[j]);
 723                     tcls_rules[j] = NULL;
 724                     pri_rules[pris[j]] = -1;
 725                 }
 726
 727                 n = 0;
 728                 for (m = 0; m < N_RULES; m++) {
 729                     n += tcls_rules[m] != NULL;
 730                 }
 731                 check_tables(&cls, n > 0, n, n - 1);
 732
 733                 compare_classifiers(&cls, &tcls);
 734             }
 735
 736             classifier_destroy(&cls);
 737             tcls_destroy(&tcls);
 738
 739             for (i = 0; i < N_RULES; i++) {
 740                 free(rules[i]);
 741             }
 742         } while (next_permutation(ops, ARRAY_SIZE(ops)));
 743         assert(n_permutations == (factorial(N_RULES * 2) >> N_RULES));
 744     }
 745 }
 746
 747 static int
 748 count_ones(unsigned long int x)
 749 {
 750     int n = 0;
 751
 752     while (x) {
 753         x &= x - 1;
 754         n++;
 755     }
 756
 757     return n;
 758 }
 759
 760 static bool
 761 array_contains(int *array, int n, int value)
 762 {
 763     int i;
 764
 765     for (i = 0; i < n; i++) {
 766         if (array[i] == value) {
 767             return true;
 768         }
 769     }
 770
 771     return false;
 772 }
 773
 774 /* Tests classification with two rules at a time that fall into the same
 775  * table but different lists. */
 776 static void
 777 test_many_rules_in_one_table(int argc OVS_UNUSED, char *argv[] OVS_UNUSED)
 778 {
 779     int iteration;
 780
 781     for (iteration = 0; iteration < 50; iteration++) {
 782         enum { N_RULES = 20 };
 783         struct test_rule *rules[N_RULES];
 784         struct test_rule *tcls_rules[N_RULES];
 785         struct classifier cls;
 786         struct tcls tcls;
 787         int value_pats[N_RULES];
 788         int value_mask;
 789         int wcf;
 790         int i;
 791
 792         do {
 793             wcf = rand() & ((1u << CLS_N_FIELDS) - 1);
 794             value_mask = ~wcf & ((1u << CLS_N_FIELDS) - 1);
 795         } while ((1 << count_ones(value_mask)) < N_RULES);
 796
 797         classifier_init(&cls);
 798         tcls_init(&tcls);
 799
 800         for (i = 0; i < N_RULES; i++) {
 801             unsigned int priority = rand();
 802
 803             do {
 804                 value_pats[i] = rand() & value_mask;
 805             } while (array_contains(value_pats, i, value_pats[i]));
 806
 807             rules[i] = make_rule(wcf, priority, value_pats[i]);
 808             tcls_rules[i] = tcls_insert(&tcls, rules[i]);
 809             assert(!classifier_insert(&cls, &rules[i]->cls_rule));
 810
 811             check_tables(&cls, 1, i + 1, 0);
 812             compare_classifiers(&cls, &tcls);
 813         }
 814
 815         for (i = 0; i < N_RULES; i++) {
 816             tcls_remove(&tcls, tcls_rules[i]);
 817             classifier_remove(&cls, &rules[i]->cls_rule);
 818             free(rules[i]);
 819
 820             check_tables(&cls, i < N_RULES - 1, N_RULES - (i + 1), 0);
 821             compare_classifiers(&cls, &tcls);
 822         }
 823
 824         classifier_destroy(&cls);
 825         tcls_destroy(&tcls);
 826     }
 827 }
 828
 829 /* Tests classification with many rules at a time that fall into random lists
 830  * in 'n' tables. */
 831 static void
 832 test_many_rules_in_n_tables(int n_tables)
 833 {
 834     enum { MAX_RULES = 50 };
 835     int wcfs[10];
 836     int iteration;
 837     int i;
 838
 839     assert(n_tables < 10);
 840     for (i = 0; i < n_tables; i++) {
 841         do {
 842             wcfs[i] = rand() & ((1u << CLS_N_FIELDS) - 1);
 843         } while (array_contains(wcfs, i, wcfs[i]));
 844     }
 845
 846     for (iteration = 0; iteration < 30; iteration++) {
 847         unsigned int priorities[MAX_RULES];
 848         struct classifier cls;
 849         struct tcls tcls;
 850
 851         srand(iteration);
 852         for (i = 0; i < MAX_RULES; i++) {
 853             priorities[i] = i * 129;
 854         }
 855         shuffle(priorities, ARRAY_SIZE(priorities));
 856
 857         classifier_init(&cls);
 858         tcls_init(&tcls);
 859
 860         for (i = 0; i < MAX_RULES; i++) {
 861             struct test_rule *rule;
 862             unsigned int priority = priorities[i];
 863             int wcf = wcfs[rand() % n_tables];
 864             int value_pat = rand() & ((1u << CLS_N_FIELDS) - 1);
 865             rule = make_rule(wcf, priority, value_pat);
 866             tcls_insert(&tcls, rule);
 867             assert(!classifier_insert(&cls, &rule->cls_rule));
 868             check_tables(&cls, -1, i + 1, -1);
 869             compare_classifiers(&cls, &tcls);
 870         }
 871
 872         while (!classifier_is_empty(&cls)) {
 873             struct test_rule *rule = xmemdup(tcls.rules[rand() % tcls.n_rules],
 874                                              sizeof(struct test_rule));
 875             int include = rand() % 2 ? CLS_INC_WILD : CLS_INC_EXACT;
 876             include |= (rule->cls_rule.wc.wildcards
 877                         ? CLS_INC_WILD : CLS_INC_EXACT);
 878             classifier_for_each_match(&cls, &rule->cls_rule, include,
 879                                       free_rule, &cls);
 880             tcls_delete_matches(&tcls, &rule->cls_rule, include);
 881             compare_classifiers(&cls, &tcls);
 882             check_tables(&cls, -1, -1, -1);
 883             free(rule);
 884         }
 885
 886         destroy_classifier(&cls);
 887         tcls_destroy(&tcls);
 888     }
 889 }
 890
 891 static void
 892 test_many_rules_in_two_tables(int argc OVS_UNUSED, char *argv[] OVS_UNUSED)
 893 {
 894     test_many_rules_in_n_tables(2);
 895 }
 896
 897 static void
 898 test_many_rules_in_five_tables(int argc OVS_UNUSED, char *argv[] OVS_UNUSED)
 899 {
 900     test_many_rules_in_n_tables(5);
 901 }
 902 \f
 903 static const struct command commands[] = {
 904     {"empty", 0, 0, test_empty},
 905     {"destroy-null", 0, 0, test_destroy_null},
 906     {"single-rule", 0, 0, test_single_rule},
 907     {"rule-replacement", 0, 0, test_rule_replacement},
 908     {"many-rules-in-one-list", 0, 0, test_many_rules_in_one_list},
 909     {"many-rules-in-one-table", 0, 0, test_many_rules_in_one_table},
 910     {"many-rules-in-two-tables", 0, 0, test_many_rules_in_two_tables},
 911     {"many-rules-in-five-tables", 0, 0, test_many_rules_in_five_tables},
 912     {NULL, 0, 0, NULL},
 913 };
 914
 915 int
 916 main(int argc, char *argv[])
 917 {
 918     set_program_name(argv[0]);
 919     init_values();
 920     run_command(argc - 1, argv + 1, commands);
 921     return 0;
 922 }