tests/test-classifier.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2009, 2010, 2011 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 "ofp-util.h"
  36 #include "packets.h"
  37 #include "unaligned.h"
  38
  39 #undef NDEBUG
  40 #include <assert.h>
  41
  42 /* Fields in a rule. */
  43 #define CLS_FIELDS                                                  \
  44     /*                                    struct flow  all-caps */  \
  45     /*        FWW_* bit(s)                member name  name     */  \
  46     /*        --------------------------  -----------  -------- */  \
  47     CLS_FIELD(0,                          tun_id,      TUN_ID)      \
  48     CLS_FIELD(0,                          nw_src,      NW_SRC)      \
  49     CLS_FIELD(0,                          nw_dst,      NW_DST)      \
  50     CLS_FIELD(FWW_IN_PORT,                in_port,     IN_PORT)     \
  51     CLS_FIELD(0,                          vlan_tci,    VLAN_TCI)    \
  52     CLS_FIELD(FWW_DL_TYPE,                dl_type,     DL_TYPE)     \
  53     CLS_FIELD(FWW_TP_SRC,                 tp_src,      TP_SRC)      \
  54     CLS_FIELD(FWW_TP_DST,                 tp_dst,      TP_DST)      \
  55     CLS_FIELD(FWW_DL_SRC,                 dl_src,      DL_SRC)      \
  56     CLS_FIELD(FWW_DL_DST | FWW_ETH_MCAST, dl_dst,      DL_DST)      \
  57     CLS_FIELD(FWW_NW_PROTO,               nw_proto,    NW_PROTO)    \
  58     CLS_FIELD(FWW_NW_TOS,                 nw_tos,      NW_TOS)
  59
  60 /* Field indexes.
  61  *
  62  * (These are also indexed into struct classifier's 'tables' array.) */
  63 enum {
  64 #define CLS_FIELD(WILDCARDS, MEMBER, NAME) CLS_F_IDX_##NAME,
  65     CLS_FIELDS
  66 #undef CLS_FIELD
  67     CLS_N_FIELDS
  68 };
  69
  70 /* Field information. */
  71 struct cls_field {
  72     int ofs;                    /* Offset in struct flow. */
  73     int len;                    /* Length in bytes. */
  74     flow_wildcards_t wildcards; /* FWW_* bit or bits for this field. */
  75     const char *name;           /* Name (for debugging). */
  76 };
  77
  78 static const struct cls_field cls_fields[CLS_N_FIELDS] = {
  79 #define CLS_FIELD(WILDCARDS, MEMBER, NAME)      \
  80     { offsetof(struct flow, MEMBER),            \
  81       sizeof ((struct flow *)0)->MEMBER,        \
  82       WILDCARDS,                                \
  83       #NAME },
  84     CLS_FIELDS
  85 #undef CLS_FIELD
  86 };
  87
  88 struct test_rule {
  89     int aux;                    /* Auxiliary data. */
  90     struct cls_rule cls_rule;   /* Classifier rule data. */
  91 };
  92
  93 static struct test_rule *
  94 test_rule_from_cls_rule(const struct cls_rule *rule)
  95 {
  96     return rule ? CONTAINER_OF(rule, struct test_rule, cls_rule) : NULL;
  97 }
  98
  99 /* Trivial (linear) classifier. */
 100 struct tcls {
 101     size_t n_rules;
 102     size_t allocated_rules;
 103     struct test_rule **rules;
 104 };
 105
 106 static void
 107 tcls_init(struct tcls *tcls)
 108 {
 109     tcls->n_rules = 0;
 110     tcls->allocated_rules = 0;
 111     tcls->rules = NULL;
 112 }
 113
 114 static void
 115 tcls_destroy(struct tcls *tcls)
 116 {
 117     if (tcls) {
 118         size_t i;
 119
 120         for (i = 0; i < tcls->n_rules; i++) {
 121             free(tcls->rules[i]);
 122         }
 123         free(tcls->rules);
 124     }
 125 }
 126
 127 static bool
 128 tcls_is_empty(const struct tcls *tcls)
 129 {
 130     return tcls->n_rules == 0;
 131 }
 132
 133 static struct test_rule *
 134 tcls_insert(struct tcls *tcls, const struct test_rule *rule)
 135 {
 136     size_t i;
 137
 138     assert(!flow_wildcards_is_exact(&rule->cls_rule.wc)
 139            || rule->cls_rule.priority == UINT_MAX);
 140     for (i = 0; i < tcls->n_rules; i++) {
 141         const struct cls_rule *pos = &tcls->rules[i]->cls_rule;
 142         if (cls_rule_equal(pos, &rule->cls_rule)) {
 143             /* Exact match. */
 144             free(tcls->rules[i]);
 145             tcls->rules[i] = xmemdup(rule, sizeof *rule);
 146             return tcls->rules[i];
 147         } else if (pos->priority < rule->cls_rule.priority) {
 148             break;
 149         }
 150     }
 151
 152     if (tcls->n_rules >= tcls->allocated_rules) {
 153         tcls->rules = x2nrealloc(tcls->rules, &tcls->allocated_rules,
 154                                  sizeof *tcls->rules);
 155     }
 156     if (i != tcls->n_rules) {
 157         memmove(&tcls->rules[i + 1], &tcls->rules[i],
 158                 sizeof *tcls->rules * (tcls->n_rules - i));
 159     }
 160     tcls->rules[i] = xmemdup(rule, sizeof *rule);
 161     tcls->n_rules++;
 162     return tcls->rules[i];
 163 }
 164
 165 static void
 166 tcls_remove(struct tcls *cls, const struct test_rule *rule)
 167 {
 168     size_t i;
 169
 170     for (i = 0; i < cls->n_rules; i++) {
 171         struct test_rule *pos = cls->rules[i];
 172         if (pos == rule) {
 173             free(pos);
 174             memmove(&cls->rules[i], &cls->rules[i + 1],
 175                     sizeof *cls->rules * (cls->n_rules - i - 1));
 176             cls->n_rules--;
 177             return;
 178         }
 179     }
 180     NOT_REACHED();
 181 }
 182
 183 static bool
 184 match(const struct cls_rule *wild, const struct flow *fixed)
 185 {
 186     int f_idx;
 187
 188     for (f_idx = 0; f_idx < CLS_N_FIELDS; f_idx++) {
 189         const struct cls_field *f = &cls_fields[f_idx];
 190         bool eq;
 191
 192         if (f->wildcards) {
 193             void *wild_field = (char *) &wild->flow + f->ofs;
 194             void *fixed_field = (char *) fixed + f->ofs;
 195             eq = ((wild->wc.wildcards & f->wildcards) == f->wildcards
 196                   || !memcmp(wild_field, fixed_field, f->len));
 197         } else if (f_idx == CLS_F_IDX_NW_SRC) {
 198             eq = !((fixed->nw_src ^ wild->flow.nw_src) & wild->wc.nw_src_mask);
 199         } else if (f_idx == CLS_F_IDX_NW_DST) {
 200             eq = !((fixed->nw_dst ^ wild->flow.nw_dst) & wild->wc.nw_dst_mask);
 201         } else if (f_idx == CLS_F_IDX_VLAN_TCI) {
 202             eq = !((fixed->vlan_tci ^ wild->flow.vlan_tci)
 203                    & wild->wc.vlan_tci_mask);
 204         } else if (f_idx == CLS_F_IDX_TUN_ID) {
 205             eq = !((fixed->tun_id ^ wild->flow.tun_id) & wild->wc.tun_id_mask);
 206         } else {
 207             NOT_REACHED();
 208         }
 209
 210         if (!eq) {
 211             return false;
 212         }
 213     }
 214     return true;
 215 }
 216
 217 static struct cls_rule *
 218 tcls_lookup(const struct tcls *cls, const struct flow *flow)
 219 {
 220     size_t i;
 221
 222     for (i = 0; i < cls->n_rules; i++) {
 223         struct test_rule *pos = cls->rules[i];
 224         if (match(&pos->cls_rule, flow)) {
 225             return &pos->cls_rule;
 226         }
 227     }
 228     return NULL;
 229 }
 230
 231 static void
 232 tcls_delete_matches(struct tcls *cls, const struct cls_rule *target)
 233 {
 234     size_t i;
 235
 236     for (i = 0; i < cls->n_rules; ) {
 237         struct test_rule *pos = cls->rules[i];
 238         if (!flow_wildcards_has_extra(&pos->cls_rule.wc, &target->wc)
 239             && match(target, &pos->cls_rule.flow)) {
 240             tcls_remove(cls, pos);
 241         } else {
 242             i++;
 243         }
 244     }
 245 }
 246 \f
 247 static ovs_be32 nw_src_values[] = { CONSTANT_HTONL(0xc0a80001),
 248                                     CONSTANT_HTONL(0xc0a04455) };
 249 static ovs_be32 nw_dst_values[] = { CONSTANT_HTONL(0xc0a80002),
 250                                     CONSTANT_HTONL(0xc0a04455) };
 251 static ovs_be64 tun_id_values[] = {
 252     0,
 253     CONSTANT_HTONLL(UINT64_C(0xfedcba9876543210)) };
 254 static uint16_t in_port_values[] = { 1, OFPP_LOCAL };
 255 static ovs_be16 vlan_tci_values[] = { CONSTANT_HTONS(101), CONSTANT_HTONS(0) };
 256 static ovs_be16 dl_type_values[]
 257             = { CONSTANT_HTONS(ETH_TYPE_IP), CONSTANT_HTONS(ETH_TYPE_ARP) };
 258 static ovs_be16 tp_src_values[] = { CONSTANT_HTONS(49362),
 259                                     CONSTANT_HTONS(80) };
 260 static ovs_be16 tp_dst_values[] = { CONSTANT_HTONS(6667), CONSTANT_HTONS(22) };
 261 static uint8_t dl_src_values[][6] = { { 0x00, 0x02, 0xe3, 0x0f, 0x80, 0xa4 },
 262                                       { 0x5e, 0x33, 0x7f, 0x5f, 0x1e, 0x99 } };
 263 static uint8_t dl_dst_values[][6] = { { 0x4a, 0x27, 0x71, 0xae, 0x64, 0xc1 },
 264                                       { 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff } };
 265 static uint8_t nw_proto_values[] = { IPPROTO_TCP, IPPROTO_ICMP };
 266 static uint8_t nw_tos_values[] = { 49, 0 };
 267
 268 static void *values[CLS_N_FIELDS][2];
 269
 270 static void
 271 init_values(void)
 272 {
 273     values[CLS_F_IDX_TUN_ID][0] = &tun_id_values[0];
 274     values[CLS_F_IDX_TUN_ID][1] = &tun_id_values[1];
 275
 276     values[CLS_F_IDX_IN_PORT][0] = &in_port_values[0];
 277     values[CLS_F_IDX_IN_PORT][1] = &in_port_values[1];
 278
 279     values[CLS_F_IDX_VLAN_TCI][0] = &vlan_tci_values[0];
 280     values[CLS_F_IDX_VLAN_TCI][1] = &vlan_tci_values[1];
 281
 282     values[CLS_F_IDX_DL_SRC][0] = dl_src_values[0];
 283     values[CLS_F_IDX_DL_SRC][1] = dl_src_values[1];
 284
 285     values[CLS_F_IDX_DL_DST][0] = dl_dst_values[0];
 286     values[CLS_F_IDX_DL_DST][1] = dl_dst_values[1];
 287
 288     values[CLS_F_IDX_DL_TYPE][0] = &dl_type_values[0];
 289     values[CLS_F_IDX_DL_TYPE][1] = &dl_type_values[1];
 290
 291     values[CLS_F_IDX_NW_SRC][0] = &nw_src_values[0];
 292     values[CLS_F_IDX_NW_SRC][1] = &nw_src_values[1];
 293
 294     values[CLS_F_IDX_NW_DST][0] = &nw_dst_values[0];
 295     values[CLS_F_IDX_NW_DST][1] = &nw_dst_values[1];
 296
 297     values[CLS_F_IDX_NW_PROTO][0] = &nw_proto_values[0];
 298     values[CLS_F_IDX_NW_PROTO][1] = &nw_proto_values[1];
 299
 300     values[CLS_F_IDX_NW_TOS][0] = &nw_tos_values[0];
 301     values[CLS_F_IDX_NW_TOS][1] = &nw_tos_values[1];
 302
 303     values[CLS_F_IDX_TP_SRC][0] = &tp_src_values[0];
 304     values[CLS_F_IDX_TP_SRC][1] = &tp_src_values[1];
 305
 306     values[CLS_F_IDX_TP_DST][0] = &tp_dst_values[0];
 307     values[CLS_F_IDX_TP_DST][1] = &tp_dst_values[1];
 308 }
 309
 310 #define N_NW_SRC_VALUES ARRAY_SIZE(nw_src_values)
 311 #define N_NW_DST_VALUES ARRAY_SIZE(nw_dst_values)
 312 #define N_TUN_ID_VALUES ARRAY_SIZE(tun_id_values)
 313 #define N_IN_PORT_VALUES ARRAY_SIZE(in_port_values)
 314 #define N_VLAN_TCI_VALUES ARRAY_SIZE(vlan_tci_values)
 315 #define N_DL_TYPE_VALUES ARRAY_SIZE(dl_type_values)
 316 #define N_TP_SRC_VALUES ARRAY_SIZE(tp_src_values)
 317 #define N_TP_DST_VALUES ARRAY_SIZE(tp_dst_values)
 318 #define N_DL_SRC_VALUES ARRAY_SIZE(dl_src_values)
 319 #define N_DL_DST_VALUES ARRAY_SIZE(dl_dst_values)
 320 #define N_NW_PROTO_VALUES ARRAY_SIZE(nw_proto_values)
 321 #define N_NW_TOS_VALUES ARRAY_SIZE(nw_tos_values)
 322
 323 #define N_FLOW_VALUES (N_NW_SRC_VALUES *        \
 324                        N_NW_DST_VALUES *        \
 325                        N_TUN_ID_VALUES *        \
 326                        N_IN_PORT_VALUES *       \
 327                        N_VLAN_TCI_VALUES *       \
 328                        N_DL_TYPE_VALUES *       \
 329                        N_TP_SRC_VALUES *        \
 330                        N_TP_DST_VALUES *        \
 331                        N_DL_SRC_VALUES *        \
 332                        N_DL_DST_VALUES *        \
 333                        N_NW_PROTO_VALUES *      \
 334                        N_NW_TOS_VALUES)
 335
 336 static unsigned int
 337 get_value(unsigned int *x, unsigned n_values)
 338 {
 339     unsigned int rem = *x % n_values;
 340     *x /= n_values;
 341     return rem;
 342 }
 343
 344 static void
 345 compare_classifiers(struct classifier *cls, struct tcls *tcls)
 346 {
 347     static const int confidence = 500;
 348     unsigned int i;
 349
 350     assert(classifier_count(cls) == tcls->n_rules);
 351     for (i = 0; i < confidence; i++) {
 352         struct cls_rule *cr0, *cr1;
 353         struct flow flow;
 354         unsigned int x;
 355
 356         x = rand () % N_FLOW_VALUES;
 357         flow.nw_src = nw_src_values[get_value(&x, N_NW_SRC_VALUES)];
 358         flow.nw_dst = nw_dst_values[get_value(&x, N_NW_DST_VALUES)];
 359         flow.tun_id = tun_id_values[get_value(&x, N_TUN_ID_VALUES)];
 360         flow.in_port = in_port_values[get_value(&x, N_IN_PORT_VALUES)];
 361         flow.vlan_tci = vlan_tci_values[get_value(&x, N_VLAN_TCI_VALUES)];
 362         flow.dl_type = dl_type_values[get_value(&x, N_DL_TYPE_VALUES)];
 363         flow.tp_src = tp_src_values[get_value(&x, N_TP_SRC_VALUES)];
 364         flow.tp_dst = tp_dst_values[get_value(&x, N_TP_DST_VALUES)];
 365         memcpy(flow.dl_src, dl_src_values[get_value(&x, N_DL_SRC_VALUES)],
 366                ETH_ADDR_LEN);
 367         memcpy(flow.dl_dst, dl_dst_values[get_value(&x, N_DL_DST_VALUES)],
 368                ETH_ADDR_LEN);
 369         flow.nw_proto = nw_proto_values[get_value(&x, N_NW_PROTO_VALUES)];
 370         flow.nw_tos = nw_tos_values[get_value(&x, N_NW_TOS_VALUES)];
 371
 372         cr0 = classifier_lookup(cls, &flow);
 373         cr1 = tcls_lookup(tcls, &flow);
 374         assert((cr0 == NULL) == (cr1 == NULL));
 375         if (cr0 != NULL) {
 376             const struct test_rule *tr0 = test_rule_from_cls_rule(cr0);
 377             const struct test_rule *tr1 = test_rule_from_cls_rule(cr1);
 378
 379             assert(cls_rule_equal(cr0, cr1));
 380             assert(tr0->aux == tr1->aux);
 381         }
 382     }
 383 }
 384
 385 static void
 386 destroy_classifier(struct classifier *cls)
 387 {
 388     struct test_rule *rule, *next_rule;
 389     struct cls_cursor cursor;
 390
 391     cls_cursor_init(&cursor, cls, NULL);
 392     CLS_CURSOR_FOR_EACH_SAFE (rule, next_rule, cls_rule, &cursor) {
 393         classifier_remove(cls, &rule->cls_rule);
 394         free(rule);
 395     }
 396     classifier_destroy(cls);
 397 }
 398
 399 static void
 400 check_tables(const struct classifier *cls,
 401              int n_tables, int n_rules, int n_dups)
 402 {
 403     const struct cls_table *table;
 404     struct test_rule *test_rule;
 405     struct cls_cursor cursor;
 406     int found_tables = 0;
 407     int found_rules = 0;
 408     int found_dups = 0;
 409     int found_rules2 = 0;
 410
 411     HMAP_FOR_EACH (table, hmap_node, &cls->tables) {
 412         const struct cls_rule *head;
 413
 414         assert(!hmap_is_empty(&table->rules));
 415
 416         found_tables++;
 417         HMAP_FOR_EACH (head, hmap_node, &table->rules) {
 418             unsigned int prev_priority = UINT_MAX;
 419             const struct cls_rule *rule;
 420
 421             found_rules++;
 422             LIST_FOR_EACH (rule, list, &head->list) {
 423                 assert(rule->priority < prev_priority);
 424                 prev_priority = rule->priority;
 425                 found_rules++;
 426                 found_dups++;
 427                 assert(classifier_find_rule_exactly(cls, rule) == rule);
 428             }
 429         }
 430     }
 431
 432     assert(found_tables == hmap_count(&cls->tables));
 433     assert(n_tables == -1 || n_tables == hmap_count(&cls->tables));
 434     assert(n_rules == -1 || found_rules == n_rules);
 435     assert(n_dups == -1 || found_dups == n_dups);
 436
 437     cls_cursor_init(&cursor, cls, NULL);
 438     CLS_CURSOR_FOR_EACH (test_rule, cls_rule, &cursor) {
 439         found_rules2++;
 440     }
 441     assert(found_rules == found_rules2);
 442 }
 443
 444 static struct test_rule *
 445 make_rule(int wc_fields, unsigned int priority, int value_pat)
 446 {
 447     const struct cls_field *f;
 448     struct test_rule *rule;
 449
 450     rule = xzalloc(sizeof *rule);
 451     cls_rule_init_catchall(&rule->cls_rule, wc_fields ? priority : UINT_MAX);
 452     for (f = &cls_fields[0]; f < &cls_fields[CLS_N_FIELDS]; f++) {
 453         int f_idx = f - cls_fields;
 454         int value_idx = (value_pat & (1u << f_idx)) != 0;
 455         memcpy((char *) &rule->cls_rule.flow + f->ofs,
 456                values[f_idx][value_idx], f->len);
 457
 458         if (f->wildcards) {
 459             rule->cls_rule.wc.wildcards &= ~f->wildcards;
 460         } else if (f_idx == CLS_F_IDX_NW_SRC) {
 461             rule->cls_rule.wc.nw_src_mask = htonl(UINT32_MAX);
 462         } else if (f_idx == CLS_F_IDX_NW_DST) {
 463             rule->cls_rule.wc.nw_dst_mask = htonl(UINT32_MAX);
 464         } else if (f_idx == CLS_F_IDX_VLAN_TCI) {
 465             rule->cls_rule.wc.vlan_tci_mask = htons(UINT16_MAX);
 466         } else if (f_idx == CLS_F_IDX_TUN_ID) {
 467             rule->cls_rule.wc.tun_id_mask = htonll(UINT64_MAX);
 468         } else {
 469             NOT_REACHED();
 470         }
 471     }
 472     return rule;
 473 }
 474
 475 static void
 476 shuffle(unsigned int *p, size_t n)
 477 {
 478     for (; n > 1; n--, p++) {
 479         unsigned int *q = &p[rand() % n];
 480         unsigned int tmp = *p;
 481         *p = *q;
 482         *q = tmp;
 483     }
 484 }
 485 \f
 486 /* Tests an empty classifier. */
 487 static void
 488 test_empty(int argc OVS_UNUSED, char *argv[] OVS_UNUSED)
 489 {
 490     struct classifier cls;
 491     struct tcls tcls;
 492
 493     classifier_init(&cls);
 494     tcls_init(&tcls);
 495     assert(classifier_is_empty(&cls));
 496     assert(tcls_is_empty(&tcls));
 497     compare_classifiers(&cls, &tcls);
 498     classifier_destroy(&cls);
 499     tcls_destroy(&tcls);
 500 }
 501
 502 /* Destroys a null classifier. */
 503 static void
 504 test_destroy_null(int argc OVS_UNUSED, char *argv[] OVS_UNUSED)
 505 {
 506     classifier_destroy(NULL);
 507 }
 508
 509 /* Tests classification with one rule at a time. */
 510 static void
 511 test_single_rule(int argc OVS_UNUSED, char *argv[] OVS_UNUSED)
 512 {
 513     unsigned int wc_fields;     /* Hilarious. */
 514
 515     for (wc_fields = 0; wc_fields < (1u << CLS_N_FIELDS); wc_fields++) {
 516         struct classifier cls;
 517         struct test_rule *rule, *tcls_rule;
 518         struct tcls tcls;
 519
 520         rule = make_rule(wc_fields,
 521                          hash_bytes(&wc_fields, sizeof wc_fields, 0), 0);
 522
 523         classifier_init(&cls);
 524         tcls_init(&tcls);
 525
 526         tcls_rule = tcls_insert(&tcls, rule);
 527         classifier_insert(&cls, &rule->cls_rule);
 528         check_tables(&cls, 1, 1, 0);
 529         compare_classifiers(&cls, &tcls);
 530
 531         classifier_remove(&cls, &rule->cls_rule);
 532         tcls_remove(&tcls, tcls_rule);
 533         assert(classifier_is_empty(&cls));
 534         assert(tcls_is_empty(&tcls));
 535         compare_classifiers(&cls, &tcls);
 536
 537         free(rule);
 538         classifier_destroy(&cls);
 539         tcls_destroy(&tcls);
 540     }
 541 }
 542
 543 /* Tests replacing one rule by another. */
 544 static void
 545 test_rule_replacement(int argc OVS_UNUSED, char *argv[] OVS_UNUSED)
 546 {
 547     unsigned int wc_fields;
 548
 549     for (wc_fields = 0; wc_fields < (1u << CLS_N_FIELDS); wc_fields++) {
 550         struct classifier cls;
 551         struct test_rule *rule1;
 552         struct test_rule *rule2;
 553         struct tcls tcls;
 554
 555         rule1 = make_rule(wc_fields, OFP_DEFAULT_PRIORITY, UINT_MAX);
 556         rule2 = make_rule(wc_fields, OFP_DEFAULT_PRIORITY, UINT_MAX);
 557         rule2->aux += 5;
 558         rule2->aux += 5;
 559
 560         classifier_init(&cls);
 561         tcls_init(&tcls);
 562         tcls_insert(&tcls, rule1);
 563         classifier_insert(&cls, &rule1->cls_rule);
 564         check_tables(&cls, 1, 1, 0);
 565         compare_classifiers(&cls, &tcls);
 566         tcls_destroy(&tcls);
 567
 568         tcls_init(&tcls);
 569         tcls_insert(&tcls, rule2);
 570         assert(test_rule_from_cls_rule(
 571                    classifier_replace(&cls, &rule2->cls_rule)) == rule1);
 572         free(rule1);
 573         check_tables(&cls, 1, 1, 0);
 574         compare_classifiers(&cls, &tcls);
 575         tcls_destroy(&tcls);
 576         destroy_classifier(&cls);
 577     }
 578 }
 579
 580 static int
 581 factorial(int n_items)
 582 {
 583     int n, i;
 584
 585     n = 1;
 586     for (i = 2; i <= n_items; i++) {
 587         n *= i;
 588     }
 589     return n;
 590 }
 591
 592 static void
 593 swap(int *a, int *b)
 594 {
 595     int tmp = *a;
 596     *a = *b;
 597     *b = tmp;
 598 }
 599
 600 static void
 601 reverse(int *a, int n)
 602 {
 603     int i;
 604
 605     for (i = 0; i < n / 2; i++) {
 606         int j = n - (i + 1);
 607         swap(&a[i], &a[j]);
 608     }
 609 }
 610
 611 static bool
 612 next_permutation(int *a, int n)
 613 {
 614     int k;
 615
 616     for (k = n - 2; k >= 0; k--) {
 617         if (a[k] < a[k + 1]) {
 618             int l;
 619
 620             for (l = n - 1; ; l--) {
 621                 if (a[l] > a[k]) {
 622                     swap(&a[k], &a[l]);
 623                     reverse(a + (k + 1), n - (k + 1));
 624                     return true;
 625                 }
 626             }
 627         }
 628     }
 629     return false;
 630 }
 631
 632 /* Tests classification with rules that have the same matching criteria. */
 633 static void
 634 test_many_rules_in_one_list (int argc OVS_UNUSED, char *argv[] OVS_UNUSED)
 635 {
 636     enum { N_RULES = 3 };
 637     int n_pris;
 638
 639     for (n_pris = N_RULES; n_pris >= 1; n_pris--) {
 640         int ops[N_RULES * 2];
 641         int pris[N_RULES];
 642         int n_permutations;
 643         int i;
 644
 645         pris[0] = 0;
 646         for (i = 1; i < N_RULES; i++) {
 647             pris[i] = pris[i - 1] + (n_pris > i);
 648         }
 649
 650         for (i = 0; i < N_RULES * 2; i++) {
 651             ops[i] = i / 2;
 652         }
 653
 654         n_permutations = 0;
 655         do {
 656             struct test_rule *rules[N_RULES];
 657             struct test_rule *tcls_rules[N_RULES];
 658             int pri_rules[N_RULES];
 659             struct classifier cls;
 660             struct tcls tcls;
 661
 662             n_permutations++;
 663
 664             for (i = 0; i < N_RULES; i++) {
 665                 rules[i] = make_rule(456, pris[i], 0);
 666                 tcls_rules[i] = NULL;
 667                 pri_rules[i] = -1;
 668             }
 669
 670             classifier_init(&cls);
 671             tcls_init(&tcls);
 672
 673             for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(ops); i++) {
 674                 int j = ops[i];
 675                 int m, n;
 676
 677                 if (!tcls_rules[j]) {
 678                     struct test_rule *displaced_rule;
 679
 680                     tcls_rules[j] = tcls_insert(&tcls, rules[j]);
 681                     displaced_rule = test_rule_from_cls_rule(
 682                         classifier_replace(&cls, &rules[j]->cls_rule));
 683                     if (pri_rules[pris[j]] >= 0) {
 684                         int k = pri_rules[pris[j]];
 685                         assert(displaced_rule != NULL);
 686                         assert(displaced_rule != rules[j]);
 687                         assert(pris[j] == displaced_rule->cls_rule.priority);
 688                         tcls_rules[k] = NULL;
 689                     } else {
 690                         assert(displaced_rule == NULL);
 691                     }
 692                     pri_rules[pris[j]] = j;
 693                 } else {
 694                     classifier_remove(&cls, &rules[j]->cls_rule);
 695                     tcls_remove(&tcls, tcls_rules[j]);
 696                     tcls_rules[j] = NULL;
 697                     pri_rules[pris[j]] = -1;
 698                 }
 699
 700                 n = 0;
 701                 for (m = 0; m < N_RULES; m++) {
 702                     n += tcls_rules[m] != NULL;
 703                 }
 704                 check_tables(&cls, n > 0, n, n - 1);
 705
 706                 compare_classifiers(&cls, &tcls);
 707             }
 708
 709             classifier_destroy(&cls);
 710             tcls_destroy(&tcls);
 711
 712             for (i = 0; i < N_RULES; i++) {
 713                 free(rules[i]);
 714             }
 715         } while (next_permutation(ops, ARRAY_SIZE(ops)));
 716         assert(n_permutations == (factorial(N_RULES * 2) >> N_RULES));
 717     }
 718 }
 719
 720 static int
 721 count_ones(unsigned long int x)
 722 {
 723     int n = 0;
 724
 725     while (x) {
 726         x &= x - 1;
 727         n++;
 728     }
 729
 730     return n;
 731 }
 732
 733 static bool
 734 array_contains(int *array, int n, int value)
 735 {
 736     int i;
 737
 738     for (i = 0; i < n; i++) {
 739         if (array[i] == value) {
 740             return true;
 741         }
 742     }
 743
 744     return false;
 745 }
 746
 747 /* Tests classification with two rules at a time that fall into the same
 748  * table but different lists. */
 749 static void
 750 test_many_rules_in_one_table(int argc OVS_UNUSED, char *argv[] OVS_UNUSED)
 751 {
 752     int iteration;
 753
 754     for (iteration = 0; iteration < 50; iteration++) {
 755         enum { N_RULES = 20 };
 756         struct test_rule *rules[N_RULES];
 757         struct test_rule *tcls_rules[N_RULES];
 758         struct classifier cls;
 759         struct tcls tcls;
 760         int value_pats[N_RULES];
 761         int value_mask;
 762         int wcf;
 763         int i;
 764
 765         do {
 766             wcf = rand() & ((1u << CLS_N_FIELDS) - 1);
 767             value_mask = ~wcf & ((1u << CLS_N_FIELDS) - 1);
 768         } while ((1 << count_ones(value_mask)) < N_RULES);
 769
 770         classifier_init(&cls);
 771         tcls_init(&tcls);
 772
 773         for (i = 0; i < N_RULES; i++) {
 774             unsigned int priority = rand();
 775
 776             do {
 777                 value_pats[i] = rand() & value_mask;
 778             } while (array_contains(value_pats, i, value_pats[i]));
 779
 780             rules[i] = make_rule(wcf, priority, value_pats[i]);
 781             tcls_rules[i] = tcls_insert(&tcls, rules[i]);
 782             classifier_insert(&cls, &rules[i]->cls_rule);
 783
 784             check_tables(&cls, 1, i + 1, 0);
 785             compare_classifiers(&cls, &tcls);
 786         }
 787
 788         for (i = 0; i < N_RULES; i++) {
 789             tcls_remove(&tcls, tcls_rules[i]);
 790             classifier_remove(&cls, &rules[i]->cls_rule);
 791             free(rules[i]);
 792
 793             check_tables(&cls, i < N_RULES - 1, N_RULES - (i + 1), 0);
 794             compare_classifiers(&cls, &tcls);
 795         }
 796
 797         classifier_destroy(&cls);
 798         tcls_destroy(&tcls);
 799     }
 800 }
 801
 802 /* Tests classification with many rules at a time that fall into random lists
 803  * in 'n' tables. */
 804 static void
 805 test_many_rules_in_n_tables(int n_tables)
 806 {
 807     enum { MAX_RULES = 50 };
 808     int wcfs[10];
 809     int iteration;
 810     int i;
 811
 812     assert(n_tables < 10);
 813     for (i = 0; i < n_tables; i++) {
 814         do {
 815             wcfs[i] = rand() & ((1u << CLS_N_FIELDS) - 1);
 816         } while (array_contains(wcfs, i, wcfs[i]));
 817     }
 818
 819     for (iteration = 0; iteration < 30; iteration++) {
 820         unsigned int priorities[MAX_RULES];
 821         struct classifier cls;
 822         struct tcls tcls;
 823
 824         srand(iteration);
 825         for (i = 0; i < MAX_RULES; i++) {
 826             priorities[i] = i * 129;
 827         }
 828         shuffle(priorities, ARRAY_SIZE(priorities));
 829
 830         classifier_init(&cls);
 831         tcls_init(&tcls);
 832
 833         for (i = 0; i < MAX_RULES; i++) {
 834             struct test_rule *rule;
 835             unsigned int priority = priorities[i];
 836             int wcf = wcfs[rand() % n_tables];
 837             int value_pat = rand() & ((1u << CLS_N_FIELDS) - 1);
 838             rule = make_rule(wcf, priority, value_pat);
 839             tcls_insert(&tcls, rule);
 840             classifier_insert(&cls, &rule->cls_rule);
 841             check_tables(&cls, -1, i + 1, -1);
 842             compare_classifiers(&cls, &tcls);
 843         }
 844
 845         while (!classifier_is_empty(&cls)) {
 846             struct test_rule *rule, *next_rule;
 847             struct test_rule *target;
 848             struct cls_cursor cursor;
 849
 850             target = xmemdup(tcls.rules[rand() % tcls.n_rules],
 851                              sizeof(struct test_rule));
 852
 853             cls_cursor_init(&cursor, &cls, &target->cls_rule);
 854             CLS_CURSOR_FOR_EACH_SAFE (rule, next_rule, cls_rule, &cursor) {
 855                 classifier_remove(&cls, &rule->cls_rule);
 856                 free(rule);
 857             }
 858             tcls_delete_matches(&tcls, &target->cls_rule);
 859             compare_classifiers(&cls, &tcls);
 860             check_tables(&cls, -1, -1, -1);
 861             free(target);
 862         }
 863
 864         destroy_classifier(&cls);
 865         tcls_destroy(&tcls);
 866     }
 867 }
 868
 869 static void
 870 test_many_rules_in_two_tables(int argc OVS_UNUSED, char *argv[] OVS_UNUSED)
 871 {
 872     test_many_rules_in_n_tables(2);
 873 }
 874
 875 static void
 876 test_many_rules_in_five_tables(int argc OVS_UNUSED, char *argv[] OVS_UNUSED)
 877 {
 878     test_many_rules_in_n_tables(5);
 879 }
 880 \f
 881 static const struct command commands[] = {
 882     {"empty", 0, 0, test_empty},
 883     {"destroy-null", 0, 0, test_destroy_null},
 884     {"single-rule", 0, 0, test_single_rule},
 885     {"rule-replacement", 0, 0, test_rule_replacement},
 886     {"many-rules-in-one-list", 0, 0, test_many_rules_in_one_list},
 887     {"many-rules-in-one-table", 0, 0, test_many_rules_in_one_table},
 888     {"many-rules-in-two-tables", 0, 0, test_many_rules_in_two_tables},
 889     {"many-rules-in-five-tables", 0, 0, test_many_rules_in_five_tables},
 890     {NULL, 0, 0, NULL},
 891 };
 892
 893 int
 894 main(int argc, char *argv[])
 895 {
 896     set_program_name(argv[0]);
 897     init_values();
 898     run_command(argc - 1, argv + 1, commands);
 899     return 0;
 900 }