Setting tag sliver-openvswitch-2.2.90-1
[sliver-openvswitch.git] / DESIGN
diff --git a/DESIGN b/DESIGN
index f9345d1..f864135 100644 (file)
--- a/DESIGN
+++ b/DESIGN
@@ -17,8 +17,14 @@ given controller receives OpenFlow asynchronous messages.  This
 section describes how all of these features interact.
 
 First, a service controller never receives any asynchronous messages
 section describes how all of these features interact.
 
 First, a service controller never receives any asynchronous messages
-unless it explicitly configures a miss_send_len greater than zero with
-an OFPT_SET_CONFIG message.
+unless it changes its miss_send_len from the service controller
+default of zero in one of the following ways:
+
+    - Sending an OFPT_SET_CONFIG message with nonzero miss_send_len.
+
+    - Sending any NXT_SET_ASYNC_CONFIG message: as a side effect, this
+      message changes the miss_send_len to
+      OFP_DEFAULT_MISS_SEND_LEN (128) for service controllers.
 
 Second, OFPT_FLOW_REMOVED and NXT_FLOW_REMOVED messages are generated
 only if the flow that was removed had the OFPFF_SEND_FLOW_REM flag
 
 Second, OFPT_FLOW_REMOVED and NXT_FLOW_REMOVED messages are generated
 only if the flow that was removed had the OFPFF_SEND_FLOW_REM flag
@@ -78,8 +84,8 @@ OFPP_LOCAL as a physical port and support OFPAT_ENQUEUE on it as well.
 OFPT_FLOW_MOD
 =============
 
 OFPT_FLOW_MOD
 =============
 
-The OpenFlow 1.0 specification for the behavior of OFPT_FLOW_MOD is
-confusing.  The following table summarizes the Open vSwitch
+The OpenFlow specification for the behavior of OFPT_FLOW_MOD is
+confusing.  The following tables summarize the Open vSwitch
 implementation of its behavior in the following categories:
 
     - "match on priority": Whether the flow_mod acts only on flows
 implementation of its behavior in the following categories:
 
     - "match on priority": Whether the flow_mod acts only on flows
@@ -87,7 +93,12 @@ implementation of its behavior in the following categories:
 
     - "match on out_port": Whether the flow_mod acts only on flows
       that output to the out_port included in the flow_mod message (if
 
     - "match on out_port": Whether the flow_mod acts only on flows
       that output to the out_port included in the flow_mod message (if
-      out_port is not OFPP_NONE).
+      out_port is not OFPP_NONE).  OpenFlow 1.1 and later have a
+      similar feature (not listed separately here) for out_group.
+
+    - "match on flow_cookie": Whether the flow_mod acts only on flows
+      whose flow_cookie matches an optional controller-specified value
+      and mask.
 
     - "updates flow_cookie": Whether the flow_mod changes the
       flow_cookie of the flow or flows that it matches to the
 
     - "updates flow_cookie": Whether the flow_mod changes the
       flow_cookie of the flow or flows that it matches to the
@@ -114,6 +125,11 @@ implementation of its behavior in the following categories:
     - "zeros counters": Whether the flow_mod resets per-flow packet
       and byte counters to zero.
 
     - "zeros counters": Whether the flow_mod resets per-flow packet
       and byte counters to zero.
 
+    - "may add a new flow": Whether the flow_mod may add a new flow to
+      the flow table.  (Obviously this is always true for "add"
+      commands but in some OpenFlow versions "modify" and
+      "modify-strict" can also add new flows.)
+
     - "sends flow_removed message": Whether the flow_mod generates a
       flow_removed message for the flow or flows that it affects.
 
     - "sends flow_removed message": Whether the flow_mod generates a
       flow_removed message for the flow or flows that it affects.
 
@@ -122,11 +138,17 @@ indicated behavior, "---" means that it does not, an empty cell means
 that the property is not applicable, and other values are explained
 below the table.
 
 that the property is not applicable, and other values are explained
 below the table.
 
+OpenFlow 1.0
+------------
+
                                           MODIFY          DELETE
                              ADD  MODIFY  STRICT  DELETE  STRICT
                              ===  ======  ======  ======  ======
                                           MODIFY          DELETE
                              ADD  MODIFY  STRICT  DELETE  STRICT
                              ===  ======  ======  ======  ======
-match on priority            ---    ---     yes     ---     yes
+match on priority            yes    ---     yes     ---     yes
 match on out_port            ---    ---     ---     yes     yes
 match on out_port            ---    ---     ---     yes     yes
+match on flow_cookie         ---    ---     ---     ---     ---
+match on table_id            ---    ---     ---     ---     ---
+controller chooses table_id  ---    ---     ---
 updates flow_cookie          yes    yes     yes
 updates OFPFF_SEND_FLOW_REM  yes     +       +
 honors OFPFF_CHECK_OVERLAP   yes     +       +
 updates flow_cookie          yes    yes     yes
 updates OFPFF_SEND_FLOW_REM  yes     +       +
 honors OFPFF_CHECK_OVERLAP   yes     +       +
@@ -135,6 +157,7 @@ updates hard_timeout         yes     +       +
 resets idle timer            yes     +       +
 resets hard timer            yes    yes     yes
 zeros counters               yes     +       +
 resets idle timer            yes     +       +
 resets hard timer            yes    yes     yes
 zeros counters               yes     +       +
+may add a new flow           yes    yes     yes
 sends flow_removed message   ---    ---     ---      %       %
 
 (+) "modify" and "modify-strict" only take these actions when they
 sends flow_removed message   ---    ---     ---      %       %
 
 (+) "modify" and "modify-strict" only take these actions when they
@@ -145,6 +168,271 @@ sends flow_removed message   ---    ---     ---      %       %
     (Each controller can separately control whether it wants to
     receive the generated messages.)
 
     (Each controller can separately control whether it wants to
     receive the generated messages.)
 
+OpenFlow 1.1
+------------
+
+OpenFlow 1.1 makes these changes:
+
+    - The controller now must specify the table_id of the flow match
+      searched and into which a flow may be inserted.  Behavior for a
+      table_id of 255 is undefined.
+
+    - A flow_mod, except an "add", can now match on the flow_cookie.
+
+    - When a flow_mod matches on the flow_cookie, "modify" and
+      "modify-strict" never insert a new flow.
+
+                                          MODIFY          DELETE
+                             ADD  MODIFY  STRICT  DELETE  STRICT
+                             ===  ======  ======  ======  ======
+match on priority            yes    ---     yes     ---     yes
+match on out_port            ---    ---     ---     yes     yes
+match on flow_cookie         ---    yes     yes     yes     yes
+match on table_id            yes    yes     yes     yes     yes
+controller chooses table_id  yes    yes     yes
+updates flow_cookie          yes    ---     ---
+updates OFPFF_SEND_FLOW_REM  yes     +       +
+honors OFPFF_CHECK_OVERLAP   yes     +       +
+updates idle_timeout         yes     +       +
+updates hard_timeout         yes     +       +
+resets idle timer            yes     +       +
+resets hard timer            yes    yes     yes
+zeros counters               yes     +       +
+may add a new flow           yes     #       #
+sends flow_removed message   ---    ---     ---      %       %
+
+(+) "modify" and "modify-strict" only take these actions when they
+    create a new flow, not when they update an existing flow.
+
+(%) "delete" and "delete_strict" generates a flow_removed message if
+    the deleted flow or flows have the OFPFF_SEND_FLOW_REM flag set.
+    (Each controller can separately control whether it wants to
+    receive the generated messages.)
+
+(#) "modify" and "modify-strict" only add a new flow if the flow_mod
+    does not match on any bits of the flow cookie
+
+OpenFlow 1.2
+------------
+
+OpenFlow 1.2 makes these changes:
+
+    - Only "add" commands ever add flows, "modify" and "modify-strict"
+      never do.
+
+    - A new flag OFPFF_RESET_COUNTS now controls whether "modify" and
+      "modify-strict" reset counters, whereas previously they never
+      reset counters (except when they inserted a new flow).
+
+                                          MODIFY          DELETE
+                             ADD  MODIFY  STRICT  DELETE  STRICT
+                             ===  ======  ======  ======  ======
+match on priority            yes    ---     yes     ---     yes
+match on out_port            ---    ---     ---     yes     yes
+match on flow_cookie         ---    yes     yes     yes     yes
+match on table_id            yes    yes     yes     yes     yes
+controller chooses table_id  yes    yes     yes
+updates flow_cookie          yes    ---     ---
+updates OFPFF_SEND_FLOW_REM  yes    ---     ---
+honors OFPFF_CHECK_OVERLAP   yes    ---     ---
+updates idle_timeout         yes    ---     ---
+updates hard_timeout         yes    ---     ---
+resets idle timer            yes    ---     ---
+resets hard timer            yes    yes     yes
+zeros counters               yes     &       &
+may add a new flow           yes    ---     ---
+sends flow_removed message   ---    ---     ---      %       %
+
+(%) "delete" and "delete_strict" generates a flow_removed message if
+    the deleted flow or flows have the OFPFF_SEND_FLOW_REM flag set.
+    (Each controller can separately control whether it wants to
+    receive the generated messages.)
+
+(&) "modify" and "modify-strict" reset counters if the
+    OFPFF_RESET_COUNTS flag is specified.
+
+OpenFlow 1.3
+------------
+
+OpenFlow 1.3 makes these changes:
+
+    - Behavior for a table_id of 255 is now defined, for "delete" and
+      "delete-strict" commands, as meaning to delete from all tables.
+      A table_id of 255 is now explicitly invalid for other commands.
+
+    - New flags OFPFF_NO_PKT_COUNTS and OFPFF_NO_BYT_COUNTS for "add"
+      operations.
+
+The table for 1.3 is the same as the one shown above for 1.2.
+
+
+OpenFlow 1.4
+------------
+
+OpenFlow 1.4 does not change flow_mod semantics.
+
+
+OFPT_PACKET_IN
+==============
+
+The OpenFlow 1.1 specification for OFPT_PACKET_IN is confusing.  The
+definition in OF1.1 openflow.h is[*]:
+
+  /* Packet received on port (datapath -> controller). */
+  struct ofp_packet_in {
+      struct ofp_header header;
+      uint32_t buffer_id;     /* ID assigned by datapath. */
+      uint32_t in_port;       /* Port on which frame was received. */
+      uint32_t in_phy_port;   /* Physical Port on which frame was received. */
+      uint16_t total_len;     /* Full length of frame. */
+      uint8_t reason;         /* Reason packet is being sent (one of OFPR_*) */
+      uint8_t table_id;       /* ID of the table that was looked up */
+      uint8_t data[0];        /* Ethernet frame, halfway through 32-bit word,
+                                 so the IP header is 32-bit aligned.  The
+                                 amount of data is inferred from the length
+                                 field in the header.  Because of padding,
+                                 offsetof(struct ofp_packet_in, data) ==
+                                 sizeof(struct ofp_packet_in) - 2. */
+  };
+  OFP_ASSERT(sizeof(struct ofp_packet_in) == 24);
+
+The confusing part is the comment on the data[] member.  This comment
+is a leftover from OF1.0 openflow.h, in which the comment was correct:
+sizeof(struct ofp_packet_in) is 20 in OF1.0 and offsetof(struct
+ofp_packet_in, data) is 18.  When OF1.1 was written, the structure
+members were changed but the comment was carelessly not updated, and
+the comment became wrong: sizeof(struct ofp_packet_in) and
+offsetof(struct ofp_packet_in, data) are both 24 in OF1.1.
+
+That leaves the question of how to implement ofp_packet_in in OF1.1.
+The OpenFlow reference implementation for OF1.1 does not include any
+padding, that is, the first byte of the encapsulated frame immediately
+follows the 'table_id' member without a gap.  Open vSwitch therefore
+implements it the same way for compatibility.
+
+For an earlier discussion, please see the thread archived at:
+https://mailman.stanford.edu/pipermail/openflow-discuss/2011-August/002604.html
+
+[*] The quoted definition is directly from OF1.1.  Definitions used
+    inside OVS omit the 8-byte ofp_header members, so the sizes in
+    this discussion are 8 bytes larger than those declared in OVS
+    header files.
+
+
+VLAN Matching
+=============
+
+The 802.1Q VLAN header causes more trouble than any other 4 bytes in
+networking.  More specifically, three versions of OpenFlow and Open
+vSwitch have among them four different ways to match the contents and
+presence of the VLAN header.  The following table describes how each
+version works.
+
+       Match        NXM        OF1.0        OF1.1         OF1.2
+       -----  ---------  -----------  -----------  ------------
+         [1]  0000/0000  ????/1,??/?  ????/1,??/?  0000/0000,--
+         [2]  0000/ffff  ffff/0,??/?  ffff/0,??/?  0000/ffff,--
+         [3]  1xxx/1fff  0xxx/0,??/1  0xxx/0,??/1  1xxx/ffff,--
+         [4]  z000/f000  ????/1,0y/0  fffe/0,0y/0  1000/1000,0y
+         [5]  zxxx/ffff  0xxx/0,0y/0  0xxx/0,0y/0  1xxx/ffff,0y
+         [6]  0000/0fff    <none>       <none>        <none>
+         [7]  0000/f000    <none>       <none>        <none>
+         [8]  0000/efff    <none>       <none>        <none>
+         [9]  1001/1001    <none>       <none>     1001/1001,--
+        [10]  3000/3000    <none>       <none>        <none>
+
+Each column is interpreted as follows.
+
+    - Match: See the list below.
+
+    - NXM: xxxx/yyyy means NXM_OF_VLAN_TCI_W with value xxxx and mask
+      yyyy.  A mask of 0000 is equivalent to omitting
+      NXM_OF_VLAN_TCI(_W), a mask of ffff is equivalent to
+      NXM_OF_VLAN_TCI.
+
+    - OF1.0 and OF1.1: wwww/x,yy/z means dl_vlan wwww, OFPFW_DL_VLAN
+      x, dl_vlan_pcp yy, and OFPFW_DL_VLAN_PCP z.  ? means that the
+      given nibble is ignored (and conventionally 0 for wwww or yy,
+      conventionally 1 for x or z).  <none> means that the given match
+      is not supported.
+
+    - OF1.2: xxxx/yyyy,zz means OXM_OF_VLAN_VID_W with value xxxx and
+      mask yyyy, and OXM_OF_VLAN_PCP (which is not maskable) with
+      value zz.  A mask of 0000 is equivalent to omitting
+      OXM_OF_VLAN_VID(_W), a mask of ffff is equivalent to
+      OXM_OF_VLAN_VID.  -- means that OXM_OF_VLAN_PCP is omitted.
+      <none> means that the given match is not supported.
+
+The matches are:
+
+ [1] Matches any packet, that is, one without an 802.1Q header or with
+     an 802.1Q header with any TCI value.
+
+ [2] Matches only packets without an 802.1Q header.
+
+     NXM: Any match with (vlan_tci == 0) and (vlan_tci_mask & 0x1000)
+     != 0 is equivalent to the one listed in the table.
+
+     OF1.0: The spec doesn't define behavior if dl_vlan is set to
+     0xffff and OFPFW_DL_VLAN_PCP is not set.
+
+     OF1.1: The spec says explicitly to ignore dl_vlan_pcp when
+     dl_vlan is set to 0xffff.
+
+     OF1.2: The spec doesn't say what should happen if (vlan_vid == 0)
+     and (vlan_vid_mask & 0x1000) != 0 but (vlan_vid_mask != 0x1000),
+     but it would be straightforward to also interpret as [2].
+
+ [3] Matches only packets that have an 802.1Q header with VID xxx (and
+     any PCP).
+
+ [4] Matches only packets that have an 802.1Q header with PCP y (and
+     any VID).
+
+     NXM: z is ((y << 1) | 1).
+
+     OF1.0: The spec isn't very clear, but OVS implements it this way.
+
+     OF1.2: Presumably other masks such that (vlan_vid_mask & 0x1fff)
+     == 0x1000 would also work, but the spec doesn't define their
+     behavior.
+
+ [5] Matches only packets that have an 802.1Q header with VID xxx and
+     PCP y.
+
+     NXM: z is ((y << 1) | 1).
+
+     OF1.2: Presumably other masks such that (vlan_vid_mask & 0x1fff)
+     == 0x1fff would also work.
+
+ [6] Matches packets with no 802.1Q header or with an 802.1Q header
+     with a VID of 0.  Only possible with NXM.
+
+ [7] Matches packets with no 802.1Q header or with an 802.1Q header
+     with a PCP of 0.  Only possible with NXM.
+
+ [8] Matches packets with no 802.1Q header or with an 802.1Q header
+     with both VID and PCP of 0.  Only possible with NXM.
+
+ [9] Matches only packets that have an 802.1Q header with an
+     odd-numbered VID (and any PCP).  Only possible with NXM and
+     OF1.2.  (This is just an example; one can match on any desired
+     VID bit pattern.)
+
+[10] Matches only packets that have an 802.1Q header with an
+     odd-numbered PCP (and any VID).  Only possible with NXM.  (This
+     is just an example; one can match on any desired VID bit
+     pattern.)
+
+Additional notes:
+
+    - OF1.2: The top three bits of OXM_OF_VLAN_VID are fixed to zero,
+      so bits 13, 14, and 15 in the masks listed in the table may be
+      set to arbitrary values, as long as the corresponding value bits
+      are also zero.  The suggested ffff mask for [2], [3], and [5]
+      allows a shorter OXM representation (the mask is omitted) than
+      the minimal 1fff mask.
+
 
 Flow Cookies
 ============
 
 Flow Cookies
 ============
@@ -606,6 +894,39 @@ The following are explicitly *not* supported by in-band control:
      gateway.
 
 
      gateway.
 
 
+Action Reproduction
+===================
+
+It seems likely that many controllers, at least at startup, use the
+OpenFlow "flow statistics" request to obtain existing flows, then
+compare the flows' actions against the actions that they expect to
+find.  Before version 1.8.0, Open vSwitch always returned exact,
+byte-for-byte copies of the actions that had been added to the flow
+table.  The current version of Open vSwitch does not always do this in
+some exceptional cases.  This section lists the exceptions that
+controller authors must keep in mind if they compare actual actions
+against desired actions in a bytewise fashion:
+
+        - Open vSwitch zeros padding bytes in action structures,
+          regardless of their values when the flows were added.
+
+        - Open vSwitch "normalizes" the instructions in OpenFlow 1.1
+          (and later) in the following way:
+
+              * OVS sorts the instructions into the following order:
+                Apply-Actions, Clear-Actions, Write-Actions,
+                Write-Metadata, Goto-Table.
+
+              * OVS drops Apply-Actions instructions that have empty
+                action lists.
+
+              * OVS drops Write-Actions instructions that have empty
+                action sets.
+
+Please report other discrepancies, if you notice any, so that we can
+fix or document them.
+
+
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