datapath: Move table destroy to dp-rcu callback.
[sliver-openvswitch.git] / datapath / flow_table.c
index e8e8511..be2d7d5 100644 (file)
@@ -25,7 +25,7 @@
 #include <linux/if_vlan.h>
 #include <net/llc_pdu.h>
 #include <linux/kernel.h>
-#include <linux/jhash.h>
+#include <linux/hash.h>
 #include <linux/jiffies.h>
 #include <linux/llc.h>
 #include <linux/module.h>
 
 #include "vlan.h"
 
+#define TBL_MIN_BUCKETS                1024
+#define REHASH_INTERVAL                (10 * 60 * HZ)
+
 static struct kmem_cache *flow_cache;
+struct kmem_cache *flow_stats_cache __read_mostly;
 
 static u16 range_n_bytes(const struct sw_flow_key_range *range)
 {
@@ -56,8 +60,10 @@ static u16 range_n_bytes(const struct sw_flow_key_range *range)
 void ovs_flow_mask_key(struct sw_flow_key *dst, const struct sw_flow_key *src,
                       const struct sw_flow_mask *mask)
 {
-       const long *m = (long *)((u8 *)&mask->key + mask->range.start);
-       const long *s = (long *)((u8 *)src + mask->range.start);
+       const long *m = (const long *)((const u8 *)&mask->key +
+                               mask->range.start);
+       const long *s = (const long *)((const u8 *)src +
+                               mask->range.start);
        long *d = (long *)((u8 *)dst + mask->range.start);
        int i;
 
@@ -72,16 +78,40 @@ void ovs_flow_mask_key(struct sw_flow_key *dst, const struct sw_flow_key *src,
 struct sw_flow *ovs_flow_alloc(void)
 {
        struct sw_flow *flow;
+       struct flow_stats *stats;
+       int node;
 
        flow = kmem_cache_alloc(flow_cache, GFP_KERNEL);
        if (!flow)
                return ERR_PTR(-ENOMEM);
 
-       spin_lock_init(&flow->lock);
        flow->sf_acts = NULL;
        flow->mask = NULL;
+       flow->stats_last_writer = NUMA_NO_NODE;
+
+       /* Initialize the default stat node. */
+       stats = kmem_cache_alloc_node(flow_stats_cache,
+                                     GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, 0);
+       if (!stats)
+               goto err;
+
+       spin_lock_init(&stats->lock);
+
+       RCU_INIT_POINTER(flow->stats[0], stats);
+
+       for_each_node(node)
+               if (node != 0)
+                       RCU_INIT_POINTER(flow->stats[node], NULL);
 
        return flow;
+err:
+       kmem_cache_free(flow_cache, flow);
+       return ERR_PTR(-ENOMEM);
+}
+
+int ovs_flow_tbl_count(struct flow_table *table)
+{
+       return table->count;
 }
 
 static struct flex_array *alloc_buckets(unsigned int n_buckets)
@@ -109,7 +139,13 @@ static struct flex_array *alloc_buckets(unsigned int n_buckets)
 
 static void flow_free(struct sw_flow *flow)
 {
-       kfree((struct sf_flow_acts __force *)flow->sf_acts);
+       int node;
+
+       kfree((struct sw_flow_actions __force *)flow->sf_acts);
+       for_each_node(node)
+               if (flow->stats[node])
+                       kmem_cache_free(flow_stats_cache,
+                                       (struct flow_stats __force *)flow->stats[node]);
        kmem_cache_free(flow_cache, flow);
 }
 
@@ -120,13 +156,18 @@ static void rcu_free_flow_callback(struct rcu_head *rcu)
        flow_free(flow);
 }
 
+static void rcu_free_sw_flow_mask_cb(struct rcu_head *rcu)
+{
+       struct sw_flow_mask *mask = container_of(rcu, struct sw_flow_mask, rcu);
+
+       kfree(mask);
+}
+
 void ovs_flow_free(struct sw_flow *flow, bool deferred)
 {
        if (!flow)
                return;
 
-       ovs_sw_flow_mask_del_ref(flow->mask, deferred);
-
        if (deferred)
                call_rcu(&flow->rcu, rcu_free_flow_callback);
        else
@@ -138,93 +179,96 @@ static void free_buckets(struct flex_array *buckets)
        flex_array_free(buckets);
 }
 
-static void __flow_tbl_destroy(struct flow_table *table)
-{
-       int i;
-
-       if (table->keep_flows)
-               goto skip_flows;
-
-       for (i = 0; i < table->n_buckets; i++) {
-               struct sw_flow *flow;
-               struct hlist_head *head = flex_array_get(table->buckets, i);
-               struct hlist_node *n;
-               int ver = table->node_ver;
-
-               hlist_for_each_entry_safe(flow, n, head, hash_node[ver]) {
-                       hlist_del(&flow->hash_node[ver]);
-                       ovs_flow_free(flow, false);
-               }
-       }
-
-       BUG_ON(!list_empty(table->mask_list));
-       kfree(table->mask_list);
 
-skip_flows:
-       free_buckets(table->buckets);
-       kfree(table);
+static void __table_instance_destroy(struct table_instance *ti)
+{
+       free_buckets(ti->buckets);
+       kfree(ti);
 }
 
-static struct flow_table *__flow_tbl_alloc(int new_size)
+static struct table_instance *table_instance_alloc(int new_size)
 {
-       struct flow_table *table = kmalloc(sizeof(*table), GFP_KERNEL);
+       struct table_instance *ti = kmalloc(sizeof(*ti), GFP_KERNEL);
 
-       if (!table)
+       if (!ti)
                return NULL;
 
-       table->buckets = alloc_buckets(new_size);
+       ti->buckets = alloc_buckets(new_size);
 
-       if (!table->buckets) {
-               kfree(table);
+       if (!ti->buckets) {
+               kfree(ti);
                return NULL;
        }
-       table->n_buckets = new_size;
-       table->count = 0;
-       table->node_ver = 0;
-       table->keep_flows = false;
-       get_random_bytes(&table->hash_seed, sizeof(u32));
-       table->mask_list = NULL;
+       ti->n_buckets = new_size;
+       ti->node_ver = 0;
+       ti->keep_flows = false;
+       get_random_bytes(&ti->hash_seed, sizeof(u32));
 
-       return table;
+       return ti;
 }
 
-struct flow_table *ovs_flow_tbl_alloc(int new_size)
+int ovs_flow_tbl_init(struct flow_table *table)
 {
-       struct flow_table *table = __flow_tbl_alloc(new_size);
+       struct table_instance *ti;
 
-       if (!table)
-               return NULL;
+       ti = table_instance_alloc(TBL_MIN_BUCKETS);
 
-       table->mask_list = kmalloc(sizeof(struct list_head), GFP_KERNEL);
-       if (!table->mask_list) {
-               table->keep_flows = true;
-               __flow_tbl_destroy(table);
-               return NULL;
-       }
-       INIT_LIST_HEAD(table->mask_list);
+       if (!ti)
+               return -ENOMEM;
 
-       return table;
+       rcu_assign_pointer(table->ti, ti);
+       INIT_LIST_HEAD(&table->mask_list);
+       table->last_rehash = jiffies;
+       table->count = 0;
+       return 0;
 }
 
 static void flow_tbl_destroy_rcu_cb(struct rcu_head *rcu)
 {
-       struct flow_table *table = container_of(rcu, struct flow_table, rcu);
+       struct table_instance *ti = container_of(rcu, struct table_instance, rcu);
 
-       __flow_tbl_destroy(table);
+       __table_instance_destroy(ti);
 }
 
-void ovs_flow_tbl_destroy(struct flow_table *table, bool deferred)
+static void table_instance_destroy(struct table_instance *ti, bool deferred)
 {
-       if (!table)
+       int i;
+
+       if (!ti)
                return;
 
+       if (ti->keep_flows)
+               goto skip_flows;
+
+       for (i = 0; i < ti->n_buckets; i++) {
+               struct sw_flow *flow;
+               struct hlist_head *head = flex_array_get(ti->buckets, i);
+               struct hlist_node *n;
+               int ver = ti->node_ver;
+
+               hlist_for_each_entry_safe(flow, n, head, hash_node[ver]) {
+                       hlist_del_rcu(&flow->hash_node[ver]);
+                       ovs_flow_free(flow, deferred);
+               }
+       }
+
+skip_flows:
        if (deferred)
-               call_rcu(&table->rcu, flow_tbl_destroy_rcu_cb);
+               call_rcu(&ti->rcu, flow_tbl_destroy_rcu_cb);
        else
-               __flow_tbl_destroy(table);
+               __table_instance_destroy(ti);
+}
+
+/* No need for locking this function is called from RCU callback or
+ * error path. */
+void ovs_flow_tbl_destroy(struct flow_table *table)
+{
+       struct table_instance *ti = (struct table_instance __force *)table->ti;
+
+       table_instance_destroy(ti, false);
 }
 
-struct sw_flow *ovs_flow_tbl_dump_next(struct flow_table *table,
+struct sw_flow *ovs_flow_tbl_dump_next(struct table_instance *ti,
                                       u32 *bucket, u32 *last)
 {
        struct sw_flow *flow;
@@ -232,10 +276,10 @@ struct sw_flow *ovs_flow_tbl_dump_next(struct flow_table *table,
        int ver;
        int i;
 
-       ver = table->node_ver;
-       while (*bucket < table->n_buckets) {
+       ver = ti->node_ver;
+       while (*bucket < ti->n_buckets) {
                i = 0;
-               head = flex_array_get(table->buckets, *bucket);
+               head = flex_array_get(ti->buckets, *bucket);
                hlist_for_each_entry_rcu(flow, head, hash_node[ver]) {
                        if (i < *last) {
                                i++;
@@ -251,25 +295,23 @@ struct sw_flow *ovs_flow_tbl_dump_next(struct flow_table *table,
        return NULL;
 }
 
-static struct hlist_head *find_bucket(struct flow_table *table, u32 hash)
+static struct hlist_head *find_bucket(struct table_instance *ti, u32 hash)
 {
-       hash = jhash_1word(hash, table->hash_seed);
-       return flex_array_get(table->buckets,
-                               (hash & (table->n_buckets - 1)));
+       hash = jhash_1word(hash, ti->hash_seed);
+       return flex_array_get(ti->buckets,
+                               (hash & (ti->n_buckets - 1)));
 }
 
-static void __tbl_insert(struct flow_table *table, struct sw_flow *flow)
+static void table_instance_insert(struct table_instance *ti, struct sw_flow *flow)
 {
        struct hlist_head *head;
 
-       head = find_bucket(table, flow->hash);
-       hlist_add_head_rcu(&flow->hash_node[table->node_ver], head);
-
-       table->count++;
+       head = find_bucket(ti, flow->hash);
+       hlist_add_head_rcu(&flow->hash_node[ti->node_ver], head);
 }
 
-static void flow_table_copy_flows(struct flow_table *old,
-                                 struct flow_table *new)
+static void flow_table_copy_flows(struct table_instance *old,
+                                 struct table_instance *new)
 {
        int old_ver;
        int i;
@@ -285,47 +327,54 @@ static void flow_table_copy_flows(struct flow_table *old,
                head = flex_array_get(old->buckets, i);
 
                hlist_for_each_entry(flow, head, hash_node[old_ver])
-                       __tbl_insert(new, flow);
+                       table_instance_insert(new, flow);
        }
 
-       new->mask_list = old->mask_list;
        old->keep_flows = true;
 }
 
-static struct flow_table *__flow_tbl_rehash(struct flow_table *table,
+static struct table_instance *table_instance_rehash(struct table_instance *ti,
                                            int n_buckets)
 {
-       struct flow_table *new_table;
+       struct table_instance *new_ti;
 
-       new_table = __flow_tbl_alloc(n_buckets);
-       if (!new_table)
-               return ERR_PTR(-ENOMEM);
+       new_ti = table_instance_alloc(n_buckets);
+       if (!new_ti)
+               return NULL;
 
-       flow_table_copy_flows(table, new_table);
+       flow_table_copy_flows(ti, new_ti);
 
-       return new_table;
+       return new_ti;
 }
 
-struct flow_table *ovs_flow_tbl_rehash(struct flow_table *table)
+int ovs_flow_tbl_flush(struct flow_table *flow_table)
 {
-       return __flow_tbl_rehash(table, table->n_buckets);
-}
+       struct table_instance *old_ti;
+       struct table_instance *new_ti;
 
-struct flow_table *ovs_flow_tbl_expand(struct flow_table *table)
-{
-       return __flow_tbl_rehash(table, table->n_buckets * 2);
+       old_ti = ovsl_dereference(flow_table->ti);
+       new_ti = table_instance_alloc(TBL_MIN_BUCKETS);
+       if (!new_ti)
+               return -ENOMEM;
+
+       rcu_assign_pointer(flow_table->ti, new_ti);
+       flow_table->last_rehash = jiffies;
+       flow_table->count = 0;
+
+       table_instance_destroy(old_ti, true);
+       return 0;
 }
 
 static u32 flow_hash(const struct sw_flow_key *key, int key_start,
                     int key_end)
 {
-       u32 *hash_key = (u32 *)((u8 *)key + key_start);
+       const u32 *hash_key = (const u32 *)((const u8 *)key + key_start);
        int hash_u32s = (key_end - key_start) >> 2;
 
        /* Make sure number of hash bytes are multiple of u32. */
        BUILD_BUG_ON(sizeof(long) % sizeof(u32));
 
-       return jhash2(hash_key, hash_u32s, 0);
+       return arch_fast_hash2(hash_key, hash_u32s, 0);
 }
 
 static int flow_key_start(const struct sw_flow_key *key)
@@ -341,8 +390,8 @@ static bool cmp_key(const struct sw_flow_key *key1,
                    const struct sw_flow_key *key2,
                    int key_start, int key_end)
 {
-       const long *cp1 = (long *)((u8 *)key1 + key_start);
-       const long *cp2 = (long *)((u8 *)key2 + key_start);
+       const long *cp1 = (const long *)((const u8 *)key1 + key_start);
+       const long *cp2 = (const long *)((const u8 *)key2 + key_start);
        long diffs = 0;
        int i;
 
@@ -369,7 +418,7 @@ bool ovs_flow_cmp_unmasked_key(const struct sw_flow *flow,
        return cmp_key(&flow->unmasked_key, key, key_start, key_end);
 }
 
-static struct sw_flow *masked_flow_lookup(struct flow_table *table,
+static struct sw_flow *masked_flow_lookup(struct table_instance *ti,
                                          const struct sw_flow_key *unmasked,
                                          struct sw_flow_mask *mask)
 {
@@ -382,9 +431,9 @@ static struct sw_flow *masked_flow_lookup(struct flow_table *table,
 
        ovs_flow_mask_key(&masked_key, unmasked, mask);
        hash = flow_hash(&masked_key, key_start, key_end);
-       head = find_bucket(table, hash);
-       hlist_for_each_entry_rcu(flow, head, hash_node[table->node_ver]) {
-               if (flow->mask == mask &&
+       head = find_bucket(ti, hash);
+       hlist_for_each_entry_rcu(flow, head, hash_node[ti->node_ver]) {
+               if (flow->mask == mask && flow->hash == hash &&
                    flow_cmp_masked_key(flow, &masked_key,
                                          key_start, key_end))
                        return flow;
@@ -392,92 +441,108 @@ static struct sw_flow *masked_flow_lookup(struct flow_table *table,
        return NULL;
 }
 
-struct sw_flow *ovs_flow_tbl_lookup(struct flow_table *tbl,
-                                   const struct sw_flow_key *key)
+struct sw_flow *ovs_flow_tbl_lookup_stats(struct flow_table *tbl,
+                                   const struct sw_flow_key *key,
+                                   u32 *n_mask_hit)
 {
-       struct sw_flow *flow = NULL;
+       struct table_instance *ti = rcu_dereference_ovsl(tbl->ti);
        struct sw_flow_mask *mask;
+       struct sw_flow *flow;
 
-       list_for_each_entry_rcu(mask, tbl->mask_list, list) {
-               flow = masked_flow_lookup(tbl, key, mask);
+       *n_mask_hit = 0;
+       list_for_each_entry_rcu(mask, &tbl->mask_list, list) {
+               (*n_mask_hit)++;
+               flow = masked_flow_lookup(ti, key, mask);
                if (flow)  /* Found */
-                       break;
+                       return flow;
        }
-
-       return flow;
+       return NULL;
 }
 
-void ovs_flow_tbl_insert(struct flow_table *table, struct sw_flow *flow)
+struct sw_flow *ovs_flow_tbl_lookup(struct flow_table *tbl,
+                                   const struct sw_flow_key *key)
 {
-       flow->hash = flow_hash(&flow->key, flow->mask->range.start,
-                       flow->mask->range.end);
-       __tbl_insert(table, flow);
-}
+       u32 __always_unused n_mask_hit;
 
-void ovs_flow_tbl_remove(struct flow_table *table, struct sw_flow *flow)
-{
-       BUG_ON(table->count == 0);
-       hlist_del_rcu(&flow->hash_node[table->node_ver]);
-       table->count--;
+       return ovs_flow_tbl_lookup_stats(tbl, key, &n_mask_hit);
 }
 
-struct sw_flow_mask *ovs_sw_flow_mask_alloc(void)
+int ovs_flow_tbl_num_masks(const struct flow_table *table)
 {
        struct sw_flow_mask *mask;
+       int num = 0;
 
-       mask = kmalloc(sizeof(*mask), GFP_KERNEL);
-       if (mask)
-               mask->ref_count = 0;
+       list_for_each_entry(mask, &table->mask_list, list)
+               num++;
 
-       return mask;
+       return num;
 }
 
-void ovs_sw_flow_mask_add_ref(struct sw_flow_mask *mask)
+static struct table_instance *table_instance_expand(struct table_instance *ti)
 {
-       mask->ref_count++;
+       return table_instance_rehash(ti, ti->n_buckets * 2);
 }
 
-static void rcu_free_sw_flow_mask_cb(struct rcu_head *rcu)
+/* Remove 'mask' from the mask list, if it is not needed any more. */
+static void flow_mask_remove(struct flow_table *tbl, struct sw_flow_mask *mask)
 {
-       struct sw_flow_mask *mask = container_of(rcu, struct sw_flow_mask, rcu);
+       if (mask) {
+               /* ovs-lock is required to protect mask-refcount and
+                * mask list.
+                */
+               ASSERT_OVSL();
+               BUG_ON(!mask->ref_count);
+               mask->ref_count--;
 
-       kfree(mask);
+               if (!mask->ref_count) {
+                       list_del_rcu(&mask->list);
+                       call_rcu(&mask->rcu, rcu_free_sw_flow_mask_cb);
+               }
+       }
 }
 
-void ovs_sw_flow_mask_del_ref(struct sw_flow_mask *mask, bool deferred)
+/* Must be called with OVS mutex held. */
+void ovs_flow_tbl_remove(struct flow_table *table, struct sw_flow *flow)
 {
-       if (!mask)
-               return;
+       struct table_instance *ti = ovsl_dereference(table->ti);
+
+       BUG_ON(table->count == 0);
+       hlist_del_rcu(&flow->hash_node[ti->node_ver]);
+       table->count--;
 
-       BUG_ON(!mask->ref_count);
-       mask->ref_count--;
+       /* RCU delete the mask. 'flow->mask' is not NULLed, as it should be
+        * accessible as long as the RCU read lock is held. */
+       flow_mask_remove(table, flow->mask);
+}
 
-       if (!mask->ref_count) {
-               list_del_rcu(&mask->list);
-               if (deferred)
-                       call_rcu(&mask->rcu, rcu_free_sw_flow_mask_cb);
-               else
-                       kfree(mask);
-       }
+static struct sw_flow_mask *mask_alloc(void)
+{
+       struct sw_flow_mask *mask;
+
+       mask = kmalloc(sizeof(*mask), GFP_KERNEL);
+       if (mask)
+               mask->ref_count = 1;
+
+       return mask;
 }
 
 static bool mask_equal(const struct sw_flow_mask *a,
                       const struct sw_flow_mask *b)
 {
-       u8 *a_ = (u8 *)&a->key + a->range.start;
-       u8 *b_ = (u8 *)&b->key + b->range.start;
+       const u8 *a_ = (const u8 *)&a->key + a->range.start;
+       const u8 *b_ = (const u8 *)&b->key + b->range.start;
 
        return  (a->range.end == b->range.end)
                && (a->range.start == b->range.start)
                && (memcmp(a_, b_, range_n_bytes(&a->range)) == 0);
 }
 
-struct sw_flow_mask *ovs_sw_flow_mask_find(const struct flow_table *tbl,
+static struct sw_flow_mask *flow_mask_find(const struct flow_table *tbl,
                                           const struct sw_flow_mask *mask)
 {
        struct list_head *ml;
 
-       list_for_each(ml, tbl->mask_list) {
+       list_for_each(ml, &tbl->mask_list) {
                struct sw_flow_mask *m;
                m = container_of(ml, struct sw_flow_mask, list);
                if (mask_equal(mask, m))
@@ -487,14 +552,59 @@ struct sw_flow_mask *ovs_sw_flow_mask_find(const struct flow_table *tbl,
        return NULL;
 }
 
-/**
- * add a new mask into the mask list.
- * The caller needs to make sure that 'mask' is not the same
- * as any masks that are already on the list.
- */
-void ovs_sw_flow_mask_insert(struct flow_table *tbl, struct sw_flow_mask *mask)
+/* Add 'mask' into the mask list, if it is not already there. */
+static int flow_mask_insert(struct flow_table *tbl, struct sw_flow *flow,
+                           struct sw_flow_mask *new)
 {
-       list_add_rcu(&mask->list, tbl->mask_list);
+       struct sw_flow_mask *mask;
+       mask = flow_mask_find(tbl, new);
+       if (!mask) {
+               /* Allocate a new mask if none exsits. */
+               mask = mask_alloc();
+               if (!mask)
+                       return -ENOMEM;
+               mask->key = new->key;
+               mask->range = new->range;
+               list_add_rcu(&mask->list, &tbl->mask_list);
+       } else {
+               BUG_ON(!mask->ref_count);
+               mask->ref_count++;
+       }
+
+       flow->mask = mask;
+       return 0;
+}
+
+/* Must be called with OVS mutex held. */
+int ovs_flow_tbl_insert(struct flow_table *table, struct sw_flow *flow,
+                       struct sw_flow_mask *mask)
+{
+       struct table_instance *new_ti = NULL;
+       struct table_instance *ti;
+       int err;
+
+       err = flow_mask_insert(table, flow, mask);
+       if (err)
+               return err;
+
+       flow->hash = flow_hash(&flow->key, flow->mask->range.start,
+                       flow->mask->range.end);
+       ti = ovsl_dereference(table->ti);
+       table_instance_insert(ti, flow);
+       table->count++;
+
+       /* Expand table, if necessary, to make room. */
+       if (table->count > ti->n_buckets)
+               new_ti = table_instance_expand(ti);
+       else if (time_after(jiffies, table->last_rehash + REHASH_INTERVAL))
+               new_ti = table_instance_rehash(ti, ti->n_buckets);
+
+       if (new_ti) {
+               rcu_assign_pointer(table->ti, new_ti);
+               table_instance_destroy(ti, true);
+               table->last_rehash = jiffies;
+       }
+       return 0;
 }
 
 /* Initializes the flow module.
@@ -504,16 +614,28 @@ int ovs_flow_init(void)
        BUILD_BUG_ON(__alignof__(struct sw_flow_key) % __alignof__(long));
        BUILD_BUG_ON(sizeof(struct sw_flow_key) % sizeof(long));
 
-       flow_cache = kmem_cache_create("sw_flow", sizeof(struct sw_flow), 0,
-                                       0, NULL);
+       flow_cache = kmem_cache_create("sw_flow", sizeof(struct sw_flow)
+                                      + (num_possible_nodes()
+                                         * sizeof(struct flow_stats *)),
+                                      0, 0, NULL);
        if (flow_cache == NULL)
                return -ENOMEM;
 
+       flow_stats_cache
+               = kmem_cache_create("sw_flow_stats", sizeof(struct flow_stats),
+                                   0, SLAB_HWCACHE_ALIGN, NULL);
+       if (flow_stats_cache == NULL) {
+               kmem_cache_destroy(flow_cache);
+               flow_cache = NULL;
+               return -ENOMEM;
+       }
+
        return 0;
 }
 
 /* Uninitializes the flow module. */
 void ovs_flow_exit(void)
 {
+       kmem_cache_destroy(flow_stats_cache);
        kmem_cache_destroy(flow_cache);
 }