datapath: Add flow mask cache.
[sliver-openvswitch.git] / datapath / flow_table.c
index b20adcb..cc0eaf2 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 <net/ipv6.h>
 #include <net/ndisc.h>
 
-#include "datapath.h"
 #include "vlan.h"
 
 #define TBL_MIN_BUCKETS                1024
 #define REHASH_INTERVAL                (10 * 60 * HZ)
 
+#define MC_HASH_SHIFT          8
+#define MC_HASH_ENTRIES                (1u << MC_HASH_SHIFT)
+#define MC_HASH_SEGS           ((sizeof(uint32_t) * 8) / MC_HASH_SHIFT)
+
 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)
 {
@@ -60,8 +64,10 @@ 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;
 
@@ -73,10 +79,11 @@ void ovs_flow_mask_key(struct sw_flow_key *dst, const struct sw_flow_key *src,
                *d++ = *s++ & *m++;
 }
 
-struct sw_flow *ovs_flow_alloc(bool percpu_stats)
+struct sw_flow *ovs_flow_alloc(void)
 {
        struct sw_flow *flow;
-       int cpu;
+       struct flow_stats *stats;
+       int node;
 
        flow = kmem_cache_alloc(flow_cache, GFP_KERNEL);
        if (!flow)
@@ -84,30 +91,25 @@ struct sw_flow *ovs_flow_alloc(bool percpu_stats)
 
        flow->sf_acts = NULL;
        flow->mask = NULL;
+       flow->stats_last_writer = NUMA_NO_NODE;
 
-       flow->stats.is_percpu = percpu_stats;
+       /* Initialize the default stat node. */
+       stats = kmem_cache_alloc_node(flow_stats_cache,
+                                     GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, 0);
+       if (!stats)
+               goto err;
 
-       if (!percpu_stats) {
-               flow->stats.stat = kzalloc(sizeof(*flow->stats.stat), GFP_KERNEL);
-               if (!flow->stats.stat)
-                       goto err;
+       spin_lock_init(&stats->lock);
 
-               spin_lock_init(&flow->stats.stat->lock);
-       } else {
-               flow->stats.cpu_stats = alloc_percpu(struct flow_stats);
-               if (!flow->stats.cpu_stats)
-                       goto err;
+       RCU_INIT_POINTER(flow->stats[0], stats);
 
-               for_each_possible_cpu(cpu) {
-                       struct flow_stats *cpu_stats;
+       for_each_node(node)
+               if (node != 0)
+                       RCU_INIT_POINTER(flow->stats[node], NULL);
 
-                       cpu_stats = per_cpu_ptr(flow->stats.cpu_stats, cpu);
-                       spin_lock_init(&cpu_stats->lock);
-               }
-       }
        return flow;
 err:
-       kfree(flow);
+       kmem_cache_free(flow_cache, flow);
        return ERR_PTR(-ENOMEM);
 }
 
@@ -141,11 +143,13 @@ 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);
-       if (flow->stats.is_percpu)
-               free_percpu(flow->stats.cpu_stats);
-       else
-               kfree(flow->stats.stat);
+       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);
 }
 
@@ -163,30 +167,11 @@ static void rcu_free_sw_flow_mask_cb(struct rcu_head *rcu)
        kfree(mask);
 }
 
-static void flow_mask_del_ref(struct sw_flow_mask *mask, bool deferred)
-{
-       if (!mask)
-               return;
-
-       BUG_ON(!mask->ref_count);
-       mask->ref_count--;
-
-       if (!mask->ref_count) {
-               list_del_rcu(&mask->list);
-               if (deferred)
-                       call_rcu(&mask->rcu, rcu_free_sw_flow_mask_cb);
-               else
-                       kfree(mask);
-       }
-}
-
 void ovs_flow_free(struct sw_flow *flow, bool deferred)
 {
        if (!flow)
                return;
 
-       flow_mask_del_ref(flow->mask, deferred);
-
        if (deferred)
                call_rcu(&flow->rcu, rcu_free_flow_callback);
        else
@@ -198,26 +183,9 @@ static void free_buckets(struct flex_array *buckets)
        flex_array_free(buckets);
 }
 
+
 static void __table_instance_destroy(struct table_instance *ti)
 {
-       int i;
-
-       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(&flow->hash_node[ver]);
-                       ovs_flow_free(flow, false);
-               }
-       }
-
-skip_flows:
        free_buckets(ti->buckets);
        kfree(ti);
 }
@@ -247,10 +215,16 @@ int ovs_flow_tbl_init(struct flow_table *table)
 {
        struct table_instance *ti;
 
-       ti = table_instance_alloc(TBL_MIN_BUCKETS);
+       table->mask_cache = __alloc_percpu(sizeof(struct mask_cache_entry) *
+                                         MC_HASH_ENTRIES, __alignof__(struct mask_cache_entry));
+       if (!table->mask_cache)
+               return -ENOMEM;
 
-       if (!ti)
+       ti = table_instance_alloc(TBL_MIN_BUCKETS);
+       if (!ti) {
+               free_percpu(table->mask_cache);
                return -ENOMEM;
+       }
 
        rcu_assign_pointer(table->ti, ti);
        INIT_LIST_HEAD(&table->mask_list);
@@ -268,19 +242,40 @@ static void flow_tbl_destroy_rcu_cb(struct rcu_head *rcu)
 
 static void table_instance_destroy(struct table_instance *ti, bool deferred)
 {
+       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(&ti->rcu, flow_tbl_destroy_rcu_cb);
        else
                __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 = ovsl_dereference(table->ti);
+       struct table_instance *ti = (struct table_instance __force *)table->ti;
 
+       free_percpu(table->mask_cache);
        table_instance_destroy(ti, false);
 }
 
@@ -384,13 +379,13 @@ int ovs_flow_tbl_flush(struct flow_table *flow_table)
 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)
@@ -406,8 +401,8 @@ 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;
 
@@ -436,7 +431,8 @@ bool ovs_flow_cmp_unmasked_key(const struct sw_flow *flow,
 
 static struct sw_flow *masked_flow_lookup(struct table_instance *ti,
                                          const struct sw_flow_key *unmasked,
-                                         struct sw_flow_mask *mask)
+                                         struct sw_flow_mask *mask,
+                                         u32 *n_mask_hit)
 {
        struct sw_flow *flow;
        struct hlist_head *head;
@@ -448,6 +444,7 @@ static struct sw_flow *masked_flow_lookup(struct table_instance *ti,
        ovs_flow_mask_key(&masked_key, unmasked, mask);
        hash = flow_hash(&masked_key, key_start, key_end);
        head = find_bucket(ti, hash);
+       (*n_mask_hit)++;
        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,
@@ -457,30 +454,97 @@ static struct sw_flow *masked_flow_lookup(struct table_instance *ti,
        return NULL;
 }
 
-struct sw_flow *ovs_flow_tbl_lookup_stats(struct flow_table *tbl,
-                                   const struct sw_flow_key *key,
-                                   u32 *n_mask_hit)
+
+static struct sw_flow *flow_lookup(struct flow_table *tbl,
+                                  struct table_instance *ti,
+                                  const struct sw_flow_key *key,
+                                  u32 *n_mask_hit)
 {
-       struct table_instance *ti = rcu_dereference_ovsl(tbl->ti);
        struct sw_flow_mask *mask;
        struct sw_flow *flow;
 
-       *n_mask_hit = 0;
        list_for_each_entry_rcu(mask, &tbl->mask_list, list) {
-               (*n_mask_hit)++;
-               flow = masked_flow_lookup(ti, key, mask);
+               flow = masked_flow_lookup(ti, key, mask, n_mask_hit);
                if (flow)  /* Found */
                        return flow;
        }
        return NULL;
 }
 
+/*
+ * mask_cache maps flow to probable mask. This cache is not tightly
+ * coupled cache, It means updates to  mask list can result in inconsistent
+ * cache entry in mask cache.
+ * This is per cpu cache and is divided in MC_HASH_SEGS segments.
+ * In case of a hash collision the entry is hashed in next segment.
+ * */
+struct sw_flow *ovs_flow_tbl_lookup_stats(struct flow_table *tbl,
+                                         const struct sw_flow_key *key,
+                                         u32 skb_hash,
+                                         u32 *n_mask_hit)
+{
+       struct table_instance *ti = rcu_dereference_ovsl(tbl->ti);
+       struct mask_cache_entry  *entries, *ce, *del;
+       struct sw_flow *flow;
+       u32 hash = skb_hash;
+       int seg;
+
+       *n_mask_hit = 0;
+       if (unlikely(!skb_hash))
+               return flow_lookup(tbl, ti, key, n_mask_hit);
+
+       del = NULL;
+       entries = this_cpu_ptr(tbl->mask_cache);
+
+       for (seg = 0; seg < MC_HASH_SEGS; seg++) {
+               int index;
+
+               index = hash & (MC_HASH_ENTRIES - 1);
+               ce = &entries[index];
+
+               if (ce->skb_hash == skb_hash) {
+                       struct sw_flow_mask *mask;
+                       int i;
+
+                       i = 0;
+                       list_for_each_entry_rcu(mask, &tbl->mask_list, list) {
+                               if (ce->mask_index == i++) {
+                                       flow = masked_flow_lookup(ti, key, mask,
+                                                                 n_mask_hit);
+                                       if (flow)  /* Found */
+                                               return flow;
+
+                                       break;
+                               }
+                       }
+                       del = ce;
+                       break;
+               }
+
+               if (!del || (del->skb_hash && !ce->skb_hash)) {
+                       del = ce;
+               }
+
+               hash >>= MC_HASH_SHIFT;
+       }
+
+       flow = flow_lookup(tbl, ti, key, n_mask_hit);
+
+       if (flow) {
+               del->skb_hash = skb_hash;
+               del->mask_index = (*n_mask_hit - 1);
+       }
+       return flow;
+}
+
 struct sw_flow *ovs_flow_tbl_lookup(struct flow_table *tbl,
                                    const struct sw_flow_key *key)
 {
+       struct table_instance *ti = rcu_dereference_ovsl(tbl->ti);
        u32 __always_unused n_mask_hit;
 
-       return ovs_flow_tbl_lookup_stats(tbl, key, &n_mask_hit);
+       n_mask_hit = 0;
+       return flow_lookup(tbl, ti, key, &n_mask_hit);
 }
 
 int ovs_flow_tbl_num_masks(const struct flow_table *table)
@@ -499,6 +563,25 @@ static struct table_instance *table_instance_expand(struct table_instance *ti)
        return table_instance_rehash(ti, ti->n_buckets * 2);
 }
 
+/* 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)
+{
+       if (mask) {
+               /* ovs-lock is required to protect mask-refcount and
+                * mask list.
+                */
+               ASSERT_OVSL();
+               BUG_ON(!mask->ref_count);
+               mask->ref_count--;
+
+               if (!mask->ref_count) {
+                       list_del_rcu(&mask->list);
+                       call_rcu(&mask->rcu, rcu_free_sw_flow_mask_cb);
+               }
+       }
+}
+
+/* Must be called with OVS mutex held. */
 void ovs_flow_tbl_remove(struct flow_table *table, struct sw_flow *flow)
 {
        struct table_instance *ti = ovsl_dereference(table->ti);
@@ -506,6 +589,10 @@ void ovs_flow_tbl_remove(struct flow_table *table, struct sw_flow *flow)
        BUG_ON(table->count == 0);
        hlist_del_rcu(&flow->hash_node[ti->node_ver]);
        table->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);
 }
 
 static struct sw_flow_mask *mask_alloc(void)
@@ -514,21 +601,16 @@ static struct sw_flow_mask *mask_alloc(void)
 
        mask = kmalloc(sizeof(*mask), GFP_KERNEL);
        if (mask)
-               mask->ref_count = 0;
+               mask->ref_count = 1;
 
        return mask;
 }
 
-static void mask_add_ref(struct sw_flow_mask *mask)
-{
-       mask->ref_count++;
-}
-
 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)
@@ -563,14 +645,17 @@ static int flow_mask_insert(struct flow_table *tbl, struct sw_flow *flow,
                        return -ENOMEM;
                mask->key = new->key;
                mask->range = new->range;
-               list_add_rcu(&mask->list, &tbl->mask_list);
+               list_add_tail_rcu(&mask->list, &tbl->mask_list);
+       } else {
+               BUG_ON(!mask->ref_count);
+               mask->ref_count++;
        }
 
-       mask_add_ref(mask);
        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)
 {
@@ -606,23 +691,31 @@ int ovs_flow_tbl_insert(struct flow_table *table, struct sw_flow *flow,
  * Returns zero if successful or a negative error code. */
 int ovs_flow_init(void)
 {
-       int flow_size;
-
        BUILD_BUG_ON(__alignof__(struct sw_flow_key) % __alignof__(long));
        BUILD_BUG_ON(sizeof(struct sw_flow_key) % sizeof(long));
 
-       flow_size = sizeof(struct sw_flow) +
-                   (num_possible_cpus() * sizeof(struct sw_flow_stats));
-
-       flow_cache = kmem_cache_create("sw_flow", flow_size, 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);
 }