lib: Inline functions used in classifier_lookup.
[sliver-openvswitch.git] / lib / classifier.c
index f6f7a64..8ab1f9c 100644 (file)
@@ -1,5 +1,5 @@
 /*
- * Copyright (c) 2009, 2010, 2011, 2012 Nicira, Inc.
+ * Copyright (c) 2009, 2010, 2011, 2012, 2013 Nicira, Inc.
  *
  * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
  * you may not use this file except in compliance with the License.
@@ -16,7 +16,6 @@
 
 #include <config.h>
 #include "classifier.h"
-#include <assert.h>
 #include <errno.h>
 #include <netinet/in.h>
 #include "byte-order.h"
 #include "hash.h"
 #include "odp-util.h"
 #include "ofp-util.h"
+#include "ovs-thread.h"
 #include "packets.h"
-
-static struct cls_table *find_table(const struct classifier *,
-                                    const struct flow_wildcards *);
-static struct cls_table *insert_table(struct classifier *,
-                                      const struct flow_wildcards *);
-
-static void destroy_table(struct classifier *, struct cls_table *);
-
-static struct cls_rule *find_match(const struct cls_table *,
-                                   const struct flow *);
-static struct cls_rule *find_equal(struct cls_table *, const struct flow *,
-                                   uint32_t hash);
-static struct cls_rule *insert_rule(struct cls_table *, struct cls_rule *);
+#include "vlog.h"
+
+VLOG_DEFINE_THIS_MODULE(classifier);
+
+struct trie_ctx;
+static struct cls_subtable *find_subtable(const struct classifier *,
+                                          const struct minimask *);
+static struct cls_subtable *insert_subtable(struct classifier *,
+                                            const struct minimask *);
+
+static void destroy_subtable(struct classifier *, struct cls_subtable *);
+
+static void update_subtables_after_insertion(struct classifier *,
+                                             struct cls_subtable *,
+                                             unsigned int new_priority);
+static void update_subtables_after_removal(struct classifier *,
+                                           struct cls_subtable *,
+                                           unsigned int del_priority);
+
+static struct cls_rule *find_match_wc(const struct cls_subtable *,
+                                      const struct flow *, struct trie_ctx *,
+                                      unsigned int n_tries,
+                                      struct flow_wildcards *);
+static struct cls_rule *find_equal(struct cls_subtable *,
+                                   const struct miniflow *, uint32_t hash);
+static struct cls_rule *insert_rule(struct classifier *,
+                                    struct cls_subtable *, struct cls_rule *);
 
 /* Iterates RULE over HEAD and all of the cls_rules on HEAD->list. */
 #define FOR_EACH_RULE_IN_LIST(RULE, HEAD)                               \
@@ -50,34 +64,247 @@ static struct cls_rule *insert_rule(struct cls_table *, struct cls_rule *);
 
 static struct cls_rule *next_rule_in_list__(struct cls_rule *);
 static struct cls_rule *next_rule_in_list(struct cls_rule *);
+
+static unsigned int minimask_get_prefix_len(const struct minimask *,
+                                            const struct mf_field *);
+static void trie_init(struct classifier *, int trie_idx,
+                      const struct mf_field *);
+static unsigned int trie_lookup(const struct cls_trie *, const struct flow *,
+                                unsigned int *checkbits);
+
+static void trie_destroy(struct trie_node *);
+static void trie_insert(struct cls_trie *, const struct cls_rule *, int mlen);
+static void trie_remove(struct cls_trie *, const struct cls_rule *, int mlen);
+static void mask_set_prefix_bits(struct flow_wildcards *, uint8_t be32ofs,
+                                 unsigned int nbits);
+static bool mask_prefix_bits_set(const struct flow_wildcards *,
+                                 uint8_t be32ofs, unsigned int nbits);
+\f
+/* flow/miniflow/minimask/minimatch utilities.
+ * These are only used by the classifier, so place them here to allow
+ * for better optimization. */
+
+static inline uint64_t
+miniflow_get_map_in_range(const struct miniflow *miniflow,
+                          uint8_t start, uint8_t end, unsigned int *offset)
+{
+    uint64_t map = miniflow->map;
+    *offset = 0;
+
+    if (start > 0) {
+        uint64_t msk = (UINT64_C(1) << start) - 1; /* 'start' LSBs set */
+        *offset = count_1bits(map & msk);
+        map &= ~msk;
+    }
+    if (end < FLOW_U32S) {
+        uint64_t msk = (UINT64_C(1) << end) - 1; /* 'end' LSBs set */
+        map &= msk;
+    }
+    return map;
+}
+
+/* Returns a hash value for the bits of 'flow' where there are 1-bits in
+ * 'mask', given 'basis'.
+ *
+ * The hash values returned by this function are the same as those returned by
+ * miniflow_hash_in_minimask(), only the form of the arguments differ. */
+static inline uint32_t
+flow_hash_in_minimask(const struct flow *flow, const struct minimask *mask,
+                      uint32_t basis)
+{
+    const uint32_t *flow_u32 = (const uint32_t *)flow;
+    const uint32_t *p = mask->masks.values;
+    uint32_t hash;
+    uint64_t map;
+
+    hash = basis;
+    for (map = mask->masks.map; map; map = zero_rightmost_1bit(map)) {
+        hash = mhash_add(hash, flow_u32[raw_ctz(map)] & *p++);
+    }
+
+    return mhash_finish(hash, (p - mask->masks.values) * 4);
+}
+
+/* Returns a hash value for the bits of 'flow' where there are 1-bits in
+ * 'mask', given 'basis'.
+ *
+ * The hash values returned by this function are the same as those returned by
+ * flow_hash_in_minimask(), only the form of the arguments differ. */
+static inline uint32_t
+miniflow_hash_in_minimask(const struct miniflow *flow,
+                          const struct minimask *mask, uint32_t basis)
+{
+    const uint32_t *p = mask->masks.values;
+    uint32_t hash = basis;
+    uint32_t flow_u32;
+
+    MINIFLOW_FOR_EACH_IN_MAP(flow_u32, flow, mask->masks.map) {
+        hash = mhash_add(hash, flow_u32 & *p++);
+    }
+
+    return mhash_finish(hash, (p - mask->masks.values) * 4);
+}
+
+/* Returns a hash value for the bits of range [start, end) in 'flow',
+ * where there are 1-bits in 'mask', given 'hash'.
+ *
+ * The hash values returned by this function are the same as those returned by
+ * minimatch_hash_range(), only the form of the arguments differ. */
+static inline uint32_t
+flow_hash_in_minimask_range(const struct flow *flow,
+                            const struct minimask *mask,
+                            uint8_t start, uint8_t end, uint32_t *basis)
+{
+    const uint32_t *flow_u32 = (const uint32_t *)flow;
+    unsigned int offset;
+    uint64_t map = miniflow_get_map_in_range(&mask->masks, start, end,
+                                             &offset);
+    const uint32_t *p = mask->masks.values + offset;
+    uint32_t hash = *basis;
+
+    for (; map; map = zero_rightmost_1bit(map)) {
+        hash = mhash_add(hash, flow_u32[raw_ctz(map)] & *p++);
+    }
+
+    *basis = hash; /* Allow continuation from the unfinished value. */
+    return mhash_finish(hash, (p - mask->masks.values) * 4);
+}
+
+/* Fold minimask 'mask''s wildcard mask into 'wc's wildcard mask. */
+static inline void
+flow_wildcards_fold_minimask(struct flow_wildcards *wc,
+                             const struct minimask *mask)
+{
+    flow_union_with_miniflow(&wc->masks, &mask->masks);
+}
+
+/* Fold minimask 'mask''s wildcard mask into 'wc's wildcard mask
+ * in range [start, end). */
+static inline void
+flow_wildcards_fold_minimask_range(struct flow_wildcards *wc,
+                                   const struct minimask *mask,
+                                   uint8_t start, uint8_t end)
+{
+    uint32_t *dst_u32 = (uint32_t *)&wc->masks;
+    unsigned int offset;
+    uint64_t map = miniflow_get_map_in_range(&mask->masks, start, end,
+                                             &offset);
+    const uint32_t *p = mask->masks.values + offset;
+
+    for (; map; map = zero_rightmost_1bit(map)) {
+        dst_u32[raw_ctz(map)] |= *p++;
+    }
+}
+
+/* Returns a hash value for 'flow', given 'basis'. */
+static inline uint32_t
+miniflow_hash(const struct miniflow *flow, uint32_t basis)
+{
+    const uint32_t *p = flow->values;
+    uint32_t hash = basis;
+    uint64_t hash_map = 0;
+    uint64_t map;
+
+    for (map = flow->map; map; map = zero_rightmost_1bit(map)) {
+        if (*p) {
+            hash = mhash_add(hash, *p);
+            hash_map |= rightmost_1bit(map);
+        }
+        p++;
+    }
+    hash = mhash_add(hash, hash_map);
+    hash = mhash_add(hash, hash_map >> 32);
+
+    return mhash_finish(hash, p - flow->values);
+}
+
+/* Returns a hash value for 'mask', given 'basis'. */
+static inline uint32_t
+minimask_hash(const struct minimask *mask, uint32_t basis)
+{
+    return miniflow_hash(&mask->masks, basis);
+}
+
+/* Returns a hash value for 'match', given 'basis'. */
+static inline uint32_t
+minimatch_hash(const struct minimatch *match, uint32_t basis)
+{
+    return miniflow_hash(&match->flow, minimask_hash(&match->mask, basis));
+}
+
+/* Returns a hash value for the bits of range [start, end) in 'minimatch',
+ * given 'basis'.
+ *
+ * The hash values returned by this function are the same as those returned by
+ * flow_hash_in_minimask_range(), only the form of the arguments differ. */
+static inline uint32_t
+minimatch_hash_range(const struct minimatch *match, uint8_t start, uint8_t end,
+                     uint32_t *basis)
+{
+    unsigned int offset;
+    const uint32_t *p, *q;
+    uint32_t hash = *basis;
+    int n, i;
+
+    n = count_1bits(miniflow_get_map_in_range(&match->mask.masks, start, end,
+                                              &offset));
+    q = match->mask.masks.values + offset;
+    p = match->flow.values + offset;
+
+    for (i = 0; i < n; i++) {
+        hash = mhash_add(hash, p[i] & q[i]);
+    }
+    *basis = hash; /* Allow continuation from the unfinished value. */
+    return mhash_finish(hash, (offset + n) * 4);
+}
+
 \f
 /* cls_rule. */
 
 /* Initializes 'rule' to match packets specified by 'match' at the given
- * 'priority'.
+ * 'priority'.  'match' must satisfy the invariant described in the comment at
+ * the definition of struct match.
  *
  * The caller must eventually destroy 'rule' with cls_rule_destroy().
  *
- * 'match' must satisfy the invariant described in the comment at the
- * definition of struct match.
- *
  * (OpenFlow uses priorities between 0 and UINT16_MAX, inclusive, but
  * internally Open vSwitch supports a wider range.) */
 void
 cls_rule_init(struct cls_rule *rule,
               const struct match *match, unsigned int priority)
 {
-    rule->match = *match;
+    minimatch_init(&rule->match, match);
+    rule->priority = priority;
+}
+
+/* Same as cls_rule_init() for initialization from a "struct minimatch". */
+void
+cls_rule_init_from_minimatch(struct cls_rule *rule,
+                             const struct minimatch *match,
+                             unsigned int priority)
+{
+    minimatch_clone(&rule->match, match);
     rule->priority = priority;
 }
 
 /* Initializes 'dst' as a copy of 'src'.
  *
- * The caller must eventually destroy 'rule' with cls_rule_destroy(). */
+ * The caller must eventually destroy 'dst' with cls_rule_destroy(). */
 void
 cls_rule_clone(struct cls_rule *dst, const struct cls_rule *src)
 {
-    *dst = *src;
+    minimatch_clone(&dst->match, &src->match);
+    dst->priority = src->priority;
+}
+
+/* Initializes 'dst' with the data in 'src', destroying 'src'.
+ *
+ * The caller must eventually destroy 'dst' with cls_rule_destroy(). */
+void
+cls_rule_move(struct cls_rule *dst, struct cls_rule *src)
+{
+    minimatch_move(&dst->match, &src->match);
+    dst->priority = src->priority;
 }
 
 /* Frees memory referenced by 'rule'.  Doesn't free 'rule' itself (it's
@@ -85,9 +312,9 @@ cls_rule_clone(struct cls_rule *dst, const struct cls_rule *src)
  *
  * ('rule' must not currently be in a classifier.) */
 void
-cls_rule_destroy(struct cls_rule *rule OVS_UNUSED)
+cls_rule_destroy(struct cls_rule *rule)
 {
-    /* Nothing to do yet. */
+    minimatch_destroy(&rule->match);
 }
 
 /* Returns true if 'a' and 'b' match the same packets at the same priority,
@@ -95,30 +322,48 @@ cls_rule_destroy(struct cls_rule *rule OVS_UNUSED)
 bool
 cls_rule_equal(const struct cls_rule *a, const struct cls_rule *b)
 {
-    return a->priority == b->priority && match_equal(&a->match, &b->match);
+    return a->priority == b->priority && minimatch_equal(&a->match, &b->match);
 }
 
 /* Returns a hash value for 'rule', folding in 'basis'. */
 uint32_t
 cls_rule_hash(const struct cls_rule *rule, uint32_t basis)
 {
-    return match_hash(&rule->match, hash_int(rule->priority, basis));
+    return minimatch_hash(&rule->match, hash_int(rule->priority, basis));
 }
 
 /* Appends a string describing 'rule' to 's'. */
 void
 cls_rule_format(const struct cls_rule *rule, struct ds *s)
 {
-    match_format(&rule->match, s, rule->priority);
+    minimatch_format(&rule->match, s, rule->priority);
+}
+
+/* Returns true if 'rule' matches every packet, false otherwise. */
+bool
+cls_rule_is_catchall(const struct cls_rule *rule)
+{
+    return minimask_is_catchall(&rule->match.mask);
 }
 \f
 /* Initializes 'cls' as a classifier that initially contains no classification
  * rules. */
 void
-classifier_init(struct classifier *cls)
+classifier_init(struct classifier *cls, const uint8_t *flow_segments)
 {
     cls->n_rules = 0;
-    hmap_init(&cls->tables);
+    hmap_init(&cls->subtables);
+    list_init(&cls->subtables_priority);
+    hmap_init(&cls->partitions);
+    fat_rwlock_init(&cls->rwlock);
+    cls->n_flow_segments = 0;
+    if (flow_segments) {
+        while (cls->n_flow_segments < CLS_MAX_INDICES
+               && *flow_segments < FLOW_U32S) {
+            cls->flow_segments[cls->n_flow_segments++] = *flow_segments++;
+        }
+    }
+    cls->n_tries = 0;
 }
 
 /* Destroys 'cls'.  Rules within 'cls', if any, are not freed; this is the
@@ -127,14 +372,104 @@ void
 classifier_destroy(struct classifier *cls)
 {
     if (cls) {
-        struct cls_table *table, *next_table;
+        struct cls_subtable *partition, *next_partition;
+        struct cls_subtable *subtable, *next_subtable;
+        int i;
 
-        HMAP_FOR_EACH_SAFE (table, next_table, hmap_node, &cls->tables) {
-            hmap_destroy(&table->rules);
-            hmap_remove(&cls->tables, &table->hmap_node);
-            free(table);
+        for (i = 0; i < cls->n_tries; i++) {
+            trie_destroy(cls->tries[i].root);
+        }
+
+        HMAP_FOR_EACH_SAFE (subtable, next_subtable, hmap_node,
+                            &cls->subtables) {
+            destroy_subtable(cls, subtable);
+        }
+        hmap_destroy(&cls->subtables);
+
+        HMAP_FOR_EACH_SAFE (partition, next_partition, hmap_node,
+                            &cls->partitions) {
+            hmap_remove(&cls->partitions, &partition->hmap_node);
+            free(partition);
+        }
+        hmap_destroy(&cls->partitions);
+        fat_rwlock_destroy(&cls->rwlock);
+    }
+}
+
+/* We use uint64_t as a set for the fields below. */
+BUILD_ASSERT_DECL(MFF_N_IDS <= 64);
+
+/* Set the fields for which prefix lookup should be performed. */
+void
+classifier_set_prefix_fields(struct classifier *cls,
+                             const enum mf_field_id *trie_fields,
+                             unsigned int n_fields)
+{
+    uint64_t fields = 0;
+    int i, trie;
+
+    for (i = 0, trie = 0; i < n_fields && trie < CLS_MAX_TRIES; i++) {
+        const struct mf_field *field = mf_from_id(trie_fields[i]);
+        if (field->flow_be32ofs < 0 || field->n_bits % 32) {
+            /* Incompatible field.  This is the only place where we
+             * enforce these requirements, but the rest of the trie code
+             * depends on the flow_be32ofs to be non-negative and the
+             * field length to be a multiple of 32 bits. */
+            continue;
+        }
+
+        if (fields & (UINT64_C(1) << trie_fields[i])) {
+            /* Duplicate field, there is no need to build more than
+             * one index for any one field. */
+            continue;
+        }
+        fields |= UINT64_C(1) << trie_fields[i];
+
+        if (trie >= cls->n_tries || field != cls->tries[trie].field) {
+            trie_init(cls, trie, field);
+        }
+        trie++;
+    }
+
+    /* Destroy the rest. */
+    for (i = trie; i < cls->n_tries; i++) {
+        trie_init(cls, i, NULL);
+    }
+    cls->n_tries = trie;
+}
+
+static void
+trie_init(struct classifier *cls, int trie_idx,
+          const struct mf_field *field)
+{
+    struct cls_trie *trie = &cls->tries[trie_idx];
+    struct cls_subtable *subtable;
+
+    if (trie_idx < cls->n_tries) {
+        trie_destroy(trie->root);
+    }
+    trie->root = NULL;
+    trie->field = field;
+
+    /* Add existing rules to the trie. */
+    LIST_FOR_EACH (subtable, list_node, &cls->subtables_priority) {
+        unsigned int plen;
+
+        plen = field ? minimask_get_prefix_len(&subtable->mask, field) : 0;
+        /* Initialize subtable's prefix length on this field. */
+        subtable->trie_plen[trie_idx] = plen;
+
+        if (plen) {
+            struct cls_rule *head;
+
+            HMAP_FOR_EACH (head, hmap_node, &subtable->rules) {
+                struct cls_rule *rule;
+
+                FOR_EACH_RULE_IN_LIST (rule, head) {
+                    trie_insert(trie, rule, plen);
+                }
+            }
         }
-        hmap_destroy(&cls->tables);
     }
 }
 
@@ -152,6 +487,44 @@ classifier_count(const struct classifier *cls)
     return cls->n_rules;
 }
 
+static uint32_t
+hash_metadata(ovs_be64 metadata_)
+{
+    uint64_t metadata = (OVS_FORCE uint64_t) metadata_;
+    return hash_uint64(metadata);
+}
+
+static struct cls_partition *
+find_partition(const struct classifier *cls, ovs_be64 metadata, uint32_t hash)
+{
+    struct cls_partition *partition;
+
+    HMAP_FOR_EACH_IN_BUCKET (partition, hmap_node, hash, &cls->partitions) {
+        if (partition->metadata == metadata) {
+            return partition;
+        }
+    }
+
+    return NULL;
+}
+
+static struct cls_partition *
+create_partition(struct classifier *cls, struct cls_subtable *subtable,
+                 ovs_be64 metadata)
+{
+    uint32_t hash = hash_metadata(metadata);
+    struct cls_partition *partition = find_partition(cls, metadata, hash);
+    if (!partition) {
+        partition = xmalloc(sizeof *partition);
+        partition->metadata = metadata;
+        partition->tags = 0;
+        tag_tracker_init(&partition->tracker);
+        hmap_insert(&cls->partitions, &partition->hmap_node, hash);
+    }
+    tag_tracker_add(&partition->tracker, &partition->tags, subtable->tag);
+    return partition;
+}
+
 /* Inserts 'rule' into 'cls'.  Until 'rule' is removed from 'cls', the caller
  * must not modify or free it.
  *
@@ -169,17 +542,34 @@ struct cls_rule *
 classifier_replace(struct classifier *cls, struct cls_rule *rule)
 {
     struct cls_rule *old_rule;
-    struct cls_table *table;
+    struct cls_subtable *subtable;
 
-    table = find_table(cls, &rule->match.wc);
-    if (!table) {
-        table = insert_table(cls, &rule->match.wc);
+    subtable = find_subtable(cls, &rule->match.mask);
+    if (!subtable) {
+        subtable = insert_subtable(cls, &rule->match.mask);
     }
 
-    old_rule = insert_rule(table, rule);
+    old_rule = insert_rule(cls, subtable, rule);
     if (!old_rule) {
-        table->n_table_rules++;
+        int i;
+
+        if (minimask_get_metadata_mask(&rule->match.mask) == OVS_BE64_MAX) {
+            ovs_be64 metadata = miniflow_get_metadata(&rule->match.flow);
+            rule->partition = create_partition(cls, subtable, metadata);
+        } else {
+            rule->partition = NULL;
+        }
+
+        subtable->n_rules++;
         cls->n_rules++;
+
+        for (i = 0; i < cls->n_tries; i++) {
+            if (subtable->trie_plen[i]) {
+                trie_insert(&cls->tries[i], rule, subtable->trie_plen[i]);
+            }
+        }
+    } else {
+        rule->partition = old_rule->partition;
     }
     return old_rule;
 }
@@ -194,7 +584,7 @@ void
 classifier_insert(struct classifier *cls, struct cls_rule *rule)
 {
     struct cls_rule *displaced_rule = classifier_replace(cls, rule);
-    assert(!displaced_rule);
+    ovs_assert(!displaced_rule);
 }
 
 /* Removes 'rule' from 'cls'.  It is the caller's responsibility to destroy
@@ -203,49 +593,220 @@ classifier_insert(struct classifier *cls, struct cls_rule *rule)
 void
 classifier_remove(struct classifier *cls, struct cls_rule *rule)
 {
+    struct cls_partition *partition;
     struct cls_rule *head;
-    struct cls_table *table;
+    struct cls_subtable *subtable;
+    int i;
+
+    subtable = find_subtable(cls, &rule->match.mask);
+
+    for (i = 0; i < cls->n_tries; i++) {
+        if (subtable->trie_plen[i]) {
+            trie_remove(&cls->tries[i], rule, subtable->trie_plen[i]);
+        }
+    }
 
-    table = find_table(cls, &rule->match.wc);
-    head = find_equal(table, &rule->match.flow, rule->hmap_node.hash);
+    /* Remove rule node from indices. */
+    for (i = 0; i < subtable->n_indices; i++) {
+        hindex_remove(&subtable->indices[i], &rule->index_nodes[i]);
+    }
+
+    head = find_equal(subtable, &rule->match.flow, rule->hmap_node.hash);
     if (head != rule) {
         list_remove(&rule->list);
     } else if (list_is_empty(&rule->list)) {
-        hmap_remove(&table->rules, &rule->hmap_node);
+        hmap_remove(&subtable->rules, &rule->hmap_node);
     } else {
         struct cls_rule *next = CONTAINER_OF(rule->list.next,
                                              struct cls_rule, list);
 
         list_remove(&rule->list);
-        hmap_replace(&table->rules, &rule->hmap_node, &next->hmap_node);
+        hmap_replace(&subtable->rules, &rule->hmap_node, &next->hmap_node);
+    }
+
+    partition = rule->partition;
+    if (partition) {
+        tag_tracker_subtract(&partition->tracker, &partition->tags,
+                             subtable->tag);
+        if (!partition->tags) {
+            hmap_remove(&cls->partitions, &partition->hmap_node);
+            free(partition);
+        }
     }
 
-    if (--table->n_table_rules == 0) {
-        destroy_table(cls, table);
+    if (--subtable->n_rules == 0) {
+        destroy_subtable(cls, subtable);
+    } else {
+        update_subtables_after_removal(cls, subtable, rule->priority);
     }
 
     cls->n_rules--;
 }
 
+/* Prefix tree context.  Valid when 'lookup_done' is true.  Can skip all
+ * subtables which have more than 'match_plen' bits in their corresponding
+ * field at offset 'be32ofs'.  If skipped, 'maskbits' prefix bits should be
+ * unwildcarded to quarantee datapath flow matches only packets it should. */
+struct trie_ctx {
+    const struct cls_trie *trie;
+    bool lookup_done;        /* Status of the lookup. */
+    uint8_t be32ofs;         /* U32 offset of the field in question. */
+    unsigned int match_plen; /* Longest prefix than could possibly match. */
+    unsigned int maskbits;   /* Prefix length needed to avoid false matches. */
+};
+
+static void
+trie_ctx_init(struct trie_ctx *ctx, const struct cls_trie *trie)
+{
+    ctx->trie = trie;
+    ctx->be32ofs = trie->field->flow_be32ofs;
+    ctx->lookup_done = false;
+}
+
 /* Finds and returns the highest-priority rule in 'cls' that matches 'flow'.
  * Returns a null pointer if no rules in 'cls' match 'flow'.  If multiple rules
- * of equal priority match 'flow', returns one arbitrarily. */
+ * of equal priority match 'flow', returns one arbitrarily.
+ *
+ * If a rule is found and 'wc' is non-null, bitwise-OR's 'wc' with the
+ * set of bits that were significant in the lookup.  At some point
+ * earlier, 'wc' should have been initialized (e.g., by
+ * flow_wildcards_init_catchall()). */
 struct cls_rule *
-classifier_lookup(const struct classifier *cls, const struct flow *flow)
+classifier_lookup(const struct classifier *cls, const struct flow *flow,
+                  struct flow_wildcards *wc)
 {
-    struct cls_table *table;
+    const struct cls_partition *partition;
+    struct cls_subtable *subtable;
     struct cls_rule *best;
-
+    tag_type tags;
+    struct trie_ctx trie_ctx[CLS_MAX_TRIES];
+    int i;
+
+    /* Determine 'tags' such that, if 'subtable->tag' doesn't intersect them,
+     * then 'flow' cannot possibly match in 'subtable':
+     *
+     *     - If flow->metadata maps to a given 'partition', then we can use
+     *       'tags' for 'partition->tags'.
+     *
+     *     - If flow->metadata has no partition, then no rule in 'cls' has an
+     *       exact-match for flow->metadata.  That means that we don't need to
+     *       search any subtable that includes flow->metadata in its mask.
+     *
+     * In either case, we always need to search any cls_subtables that do not
+     * include flow->metadata in its mask.  One way to do that would be to
+     * check the "cls_subtable"s explicitly for that, but that would require an
+     * extra branch per subtable.  Instead, we mark such a cls_subtable's
+     * 'tags' as TAG_ALL and make sure that 'tags' is never empty.  This means
+     * that 'tags' always intersects such a cls_subtable's 'tags', so we don't
+     * need a special case.
+     */
+    partition = (hmap_is_empty(&cls->partitions)
+                 ? NULL
+                 : find_partition(cls, flow->metadata,
+                                  hash_metadata(flow->metadata)));
+    tags = partition ? partition->tags : TAG_ARBITRARY;
+
+    /* Initialize trie contexts for match_find_wc(). */
+    for (i = 0; i < cls->n_tries; i++) {
+        trie_ctx_init(&trie_ctx[i], &cls->tries[i]);
+    }
     best = NULL;
-    HMAP_FOR_EACH (table, hmap_node, &cls->tables) {
-        struct cls_rule *rule = find_match(table, flow);
-        if (rule && (!best || rule->priority > best->priority)) {
+    LIST_FOR_EACH (subtable, list_node, &cls->subtables_priority) {
+        struct cls_rule *rule;
+
+        if (!tag_intersects(tags, subtable->tag)) {
+            continue;
+        }
+
+        rule = find_match_wc(subtable, flow, trie_ctx, cls->n_tries, wc);
+        if (rule) {
             best = rule;
+            LIST_FOR_EACH_CONTINUE (subtable, list_node,
+                                    &cls->subtables_priority) {
+                if (subtable->max_priority <= best->priority) {
+                    /* Subtables are in descending priority order,
+                     * can not find anything better. */
+                    return best;
+                }
+                if (!tag_intersects(tags, subtable->tag)) {
+                    continue;
+                }
+
+                rule = find_match_wc(subtable, flow, trie_ctx, cls->n_tries,
+                                     wc);
+                if (rule && rule->priority > best->priority) {
+                    best = rule;
+                }
+            }
+            break;
         }
     }
+
     return best;
 }
 
+/* Returns true if 'target' satisifies 'match', that is, if each bit for which
+ * 'match' specifies a particular value has the correct value in 'target'. */
+static bool
+minimatch_matches_miniflow(const struct minimatch *match,
+                           const struct miniflow *target)
+{
+    const uint32_t *flowp = (const uint32_t *)match->flow.values;
+    const uint32_t *maskp = (const uint32_t *)match->mask.masks.values;
+    uint32_t target_u32;
+
+    MINIFLOW_FOR_EACH_IN_MAP(target_u32, target, match->mask.masks.map) {
+        if ((*flowp++ ^ target_u32) & *maskp++) {
+            return false;
+        }
+    }
+
+    return true;
+}
+
+static inline struct cls_rule *
+find_match_miniflow(const struct cls_subtable *subtable,
+                    const struct miniflow *flow,
+                    uint32_t hash)
+{
+    struct cls_rule *rule;
+
+    HMAP_FOR_EACH_WITH_HASH (rule, hmap_node, hash, &subtable->rules) {
+        if (minimatch_matches_miniflow(&rule->match, flow)) {
+            return rule;
+        }
+    }
+
+    return NULL;
+}
+
+/* Finds and returns the highest-priority rule in 'cls' that matches
+ * 'miniflow'.  Returns a null pointer if no rules in 'cls' match 'flow'.
+ * If multiple rules of equal priority match 'flow', returns one arbitrarily.
+ *
+ * This function is optimized for the userspace datapath, which only ever has
+ * one priority value for it's flows!
+ */
+struct cls_rule *classifier_lookup_miniflow_first(const struct classifier *cls,
+                                                  const struct miniflow *flow)
+{
+    struct cls_subtable *subtable;
+
+    LIST_FOR_EACH (subtable, list_node, &cls->subtables_priority) {
+        struct cls_rule *rule;
+
+        rule = find_match_miniflow(subtable, flow,
+                                   miniflow_hash_in_minimask(flow,
+                                                             &subtable->mask,
+                                                             0));
+        if (rule) {
+            return rule;
+        }
+    }
+
+    return NULL;
+}
+
 /* Finds and returns a rule in 'cls' with exactly the same priority and
  * matching criteria as 'target'.  Returns a null pointer if 'cls' doesn't
  * contain an exact match. */
@@ -254,15 +815,21 @@ classifier_find_rule_exactly(const struct classifier *cls,
                              const struct cls_rule *target)
 {
     struct cls_rule *head, *rule;
-    struct cls_table *table;
+    struct cls_subtable *subtable;
+
+    subtable = find_subtable(cls, &target->match.mask);
+    if (!subtable) {
+        return NULL;
+    }
 
-    table = find_table(cls, &target->match.wc);
-    if (!table) {
+    /* Skip if there is no hope. */
+    if (target->priority > subtable->max_priority) {
         return NULL;
     }
 
-    head = find_equal(table, &target->match.flow,
-                      flow_hash(&target->match.flow, 0));
+    head = find_equal(subtable, &target->match.flow,
+                      miniflow_hash_in_minimask(&target->match.flow,
+                                                &target->match.mask, 0));
     FOR_EACH_RULE_IN_LIST (rule, head) {
         if (target->priority >= rule->priority) {
             return target->priority == rule->priority ? rule : NULL;
@@ -296,20 +863,29 @@ bool
 classifier_rule_overlaps(const struct classifier *cls,
                          const struct cls_rule *target)
 {
-    struct cls_table *table;
+    struct cls_subtable *subtable;
 
-    HMAP_FOR_EACH (table, hmap_node, &cls->tables) {
-        struct flow_wildcards wc;
+    /* Iterate subtables in the descending max priority order. */
+    LIST_FOR_EACH (subtable, list_node, &cls->subtables_priority) {
+        uint32_t storage[FLOW_U32S];
+        struct minimask mask;
         struct cls_rule *head;
 
-        flow_wildcards_combine(&wc, &target->match.wc, &table->wc);
-        HMAP_FOR_EACH (head, hmap_node, &table->rules) {
+        if (target->priority > subtable->max_priority) {
+            break; /* Can skip this and the rest of the subtables. */
+        }
+
+        minimask_combine(&mask, &target->match.mask, &subtable->mask, storage);
+        HMAP_FOR_EACH (head, hmap_node, &subtable->rules) {
             struct cls_rule *rule;
 
             FOR_EACH_RULE_IN_LIST (rule, head) {
+                if (rule->priority < target->priority) {
+                    break; /* Rules in descending priority order. */
+                }
                 if (rule->priority == target->priority
-                    && flow_equal_except(&target->match.flow,
-                                         &rule->match.flow, &wc)) {
+                    && miniflow_equal_in_minimask(&target->match.flow,
+                                                  &rule->match.flow, &mask)) {
                     return true;
                 }
             }
@@ -354,11 +930,11 @@ classifier_rule_overlaps(const struct classifier *cls,
  * Ignores rule->priority. */
 bool
 cls_rule_is_loose_match(const struct cls_rule *rule,
-                        const struct match *criteria)
+                        const struct minimatch *criteria)
 {
-    return (!flow_wildcards_has_extra(&rule->match.wc, &criteria->wc)
-            && flow_equal_except(&rule->match.flow, &criteria->flow,
-                                 &criteria->wc));
+    return (!minimask_has_extra(&rule->match.mask, &criteria->mask)
+            && miniflow_equal_in_minimask(&rule->match.flow, &criteria->flow,
+                                          &criteria->mask));
 }
 \f
 /* Iteration. */
@@ -367,17 +943,19 @@ static bool
 rule_matches(const struct cls_rule *rule, const struct cls_rule *target)
 {
     return (!target
-            || flow_equal_except(&rule->match.flow, &target->match.flow,
-                                 &target->match.wc));
+            || miniflow_equal_in_minimask(&rule->match.flow,
+                                          &target->match.flow,
+                                          &target->match.mask));
 }
 
 static struct cls_rule *
-search_table(const struct cls_table *table, const struct cls_rule *target)
+search_subtable(const struct cls_subtable *subtable,
+                const struct cls_rule *target)
 {
-    if (!target || !flow_wildcards_has_extra(&table->wc, &target->match.wc)) {
+    if (!target || !minimask_has_extra(&subtable->mask, &target->match.mask)) {
         struct cls_rule *rule;
 
-        HMAP_FOR_EACH (rule, hmap_node, &table->rules) {
+        HMAP_FOR_EACH (rule, hmap_node, &subtable->rules) {
             if (rule_matches(rule, target)) {
                 return rule;
             }
@@ -399,7 +977,7 @@ cls_cursor_init(struct cls_cursor *cursor, const struct classifier *cls,
                 const struct cls_rule *target)
 {
     cursor->cls = cls;
-    cursor->target = target;
+    cursor->target = target && !cls_rule_is_catchall(target) ? target : NULL;
 }
 
 /* Returns the first matching cls_rule in 'cursor''s iteration, or a null
@@ -407,12 +985,12 @@ cls_cursor_init(struct cls_cursor *cursor, const struct classifier *cls,
 struct cls_rule *
 cls_cursor_first(struct cls_cursor *cursor)
 {
-    struct cls_table *table;
+    struct cls_subtable *subtable;
 
-    HMAP_FOR_EACH (table, hmap_node, &cursor->cls->tables) {
-        struct cls_rule *rule = search_table(table, cursor->target);
+    HMAP_FOR_EACH (subtable, hmap_node, &cursor->cls->subtables) {
+        struct cls_rule *rule = search_subtable(subtable, cursor->target);
         if (rule) {
-            cursor->table = table;
+            cursor->subtable = subtable;
             return rule;
         }
     }
@@ -423,9 +1001,10 @@ cls_cursor_first(struct cls_cursor *cursor)
 /* Returns the next matching cls_rule in 'cursor''s iteration, or a null
  * pointer if there are no more matches. */
 struct cls_rule *
-cls_cursor_next(struct cls_cursor *cursor, struct cls_rule *rule)
+cls_cursor_next(struct cls_cursor *cursor, const struct cls_rule *rule_)
 {
-    const struct cls_table *table;
+    struct cls_rule *rule = CONST_CAST(struct cls_rule *, rule_);
+    const struct cls_subtable *subtable;
     struct cls_rule *next;
 
     next = next_rule_in_list__(rule);
@@ -434,20 +1013,20 @@ cls_cursor_next(struct cls_cursor *cursor, struct cls_rule *rule)
     }
 
     /* 'next' is the head of the list, that is, the rule that is included in
-     * the table's hmap.  (This is important when the classifier contains rules
-     * that differ only in priority.) */
+     * the subtable's hmap.  (This is important when the classifier contains
+     * rules that differ only in priority.) */
     rule = next;
-    HMAP_FOR_EACH_CONTINUE (rule, hmap_node, &cursor->table->rules) {
+    HMAP_FOR_EACH_CONTINUE (rule, hmap_node, &cursor->subtable->rules) {
         if (rule_matches(rule, cursor->target)) {
             return rule;
         }
     }
 
-    table = cursor->table;
-    HMAP_FOR_EACH_CONTINUE (table, hmap_node, &cursor->cls->tables) {
-        rule = search_table(table, cursor->target);
+    subtable = cursor->subtable;
+    HMAP_FOR_EACH_CONTINUE (subtable, hmap_node, &cursor->cls->subtables) {
+        rule = search_subtable(subtable, cursor->target);
         if (rule) {
-            cursor->table = table;
+            cursor->subtable = subtable;
             return rule;
         }
     }
@@ -455,74 +1034,355 @@ cls_cursor_next(struct cls_cursor *cursor, struct cls_rule *rule)
     return NULL;
 }
 \f
-static struct cls_table *
-find_table(const struct classifier *cls, const struct flow_wildcards *wc)
+static struct cls_subtable *
+find_subtable(const struct classifier *cls, const struct minimask *mask)
 {
-    struct cls_table *table;
+    struct cls_subtable *subtable;
 
-    HMAP_FOR_EACH_IN_BUCKET (table, hmap_node, flow_wildcards_hash(wc, 0),
-                             &cls->tables) {
-        if (flow_wildcards_equal(wc, &table->wc)) {
-            return table;
+    HMAP_FOR_EACH_IN_BUCKET (subtable, hmap_node, minimask_hash(mask, 0),
+                             &cls->subtables) {
+        if (minimask_equal(mask, &subtable->mask)) {
+            return subtable;
         }
     }
     return NULL;
 }
 
-static struct cls_table *
-insert_table(struct classifier *cls, const struct flow_wildcards *wc)
+static struct cls_subtable *
+insert_subtable(struct classifier *cls, const struct minimask *mask)
 {
-    struct cls_table *table;
+    uint32_t hash = minimask_hash(mask, 0);
+    struct cls_subtable *subtable;
+    int i, index = 0;
+    struct flow_wildcards old, new;
+    uint8_t prev;
+
+    subtable = xzalloc(sizeof *subtable);
+    hmap_init(&subtable->rules);
+    minimask_clone(&subtable->mask, mask);
+
+    /* Init indices for segmented lookup, if any. */
+    flow_wildcards_init_catchall(&new);
+    old = new;
+    prev = 0;
+    for (i = 0; i < cls->n_flow_segments; i++) {
+        flow_wildcards_fold_minimask_range(&new, mask, prev,
+                                           cls->flow_segments[i]);
+        /* Add an index if it adds mask bits. */
+        if (!flow_wildcards_equal(&new, &old)) {
+            hindex_init(&subtable->indices[index]);
+            subtable->index_ofs[index] = cls->flow_segments[i];
+            index++;
+            old = new;
+        }
+        prev = cls->flow_segments[i];
+    }
+    /* Check if the rest of the subtable's mask adds any bits,
+     * and remove the last index if it doesn't. */
+    if (index > 0) {
+        flow_wildcards_fold_minimask_range(&new, mask, prev, FLOW_U32S);
+        if (flow_wildcards_equal(&new, &old)) {
+            --index;
+            subtable->index_ofs[index] = 0;
+            hindex_destroy(&subtable->indices[index]);
+        }
+    }
+    subtable->n_indices = index;
 
-    table = xzalloc(sizeof *table);
-    hmap_init(&table->rules);
-    table->wc = *wc;
-    table->is_catchall = flow_wildcards_is_catchall(&table->wc);
-    hmap_insert(&cls->tables, &table->hmap_node, flow_wildcards_hash(wc, 0));
+    hmap_insert(&cls->subtables, &subtable->hmap_node, hash);
+    list_push_back(&cls->subtables_priority, &subtable->list_node);
+    subtable->tag = (minimask_get_metadata_mask(mask) == OVS_BE64_MAX
+                     ? tag_create_deterministic(hash)
+                     : TAG_ALL);
 
-    return table;
+    for (i = 0; i < cls->n_tries; i++) {
+        subtable->trie_plen[i] = minimask_get_prefix_len(mask,
+                                                         cls->tries[i].field);
+    }
+
+    return subtable;
 }
 
 static void
-destroy_table(struct classifier *cls, struct cls_table *table)
+destroy_subtable(struct classifier *cls, struct cls_subtable *subtable)
 {
-    hmap_remove(&cls->tables, &table->hmap_node);
-    hmap_destroy(&table->rules);
-    free(table);
+    int i;
+
+    for (i = 0; i < subtable->n_indices; i++) {
+        hindex_destroy(&subtable->indices[i]);
+    }
+    minimask_destroy(&subtable->mask);
+    hmap_remove(&cls->subtables, &subtable->hmap_node);
+    hmap_destroy(&subtable->rules);
+    list_remove(&subtable->list_node);
+    free(subtable);
 }
 
-static struct cls_rule *
-find_match(const struct cls_table *table, const struct flow *flow)
+/* This function performs the following updates for 'subtable' in 'cls'
+ * following the addition of a new rule with priority 'new_priority' to
+ * 'subtable':
+ *
+ *    - Update 'subtable->max_priority' and 'subtable->max_count' if necessary.
+ *
+ *    - Update 'subtable''s position in 'cls->subtables_priority' if necessary.
+ *
+ * This function should only be called after adding a new rule, not after
+ * replacing a rule by an identical one or modifying a rule in-place. */
+static void
+update_subtables_after_insertion(struct classifier *cls,
+                                 struct cls_subtable *subtable,
+                                 unsigned int new_priority)
+{
+    if (new_priority == subtable->max_priority) {
+        ++subtable->max_count;
+    } else if (new_priority > subtable->max_priority) {
+        struct cls_subtable *iter;
+
+        subtable->max_priority = new_priority;
+        subtable->max_count = 1;
+
+        /* Possibly move 'subtable' earlier in the priority list.  If we break
+         * out of the loop, then 'subtable' should be moved just after that
+         * 'iter'.  If the loop terminates normally, then 'iter' will be the
+         * list head and we'll move subtable just after that (e.g. to the front
+         * of the list). */
+        iter = subtable;
+        LIST_FOR_EACH_REVERSE_CONTINUE (iter, list_node,
+                                        &cls->subtables_priority) {
+            if (iter->max_priority >= subtable->max_priority) {
+                break;
+            }
+        }
+
+        /* Move 'subtable' just after 'iter' (unless it's already there). */
+        if (iter->list_node.next != &subtable->list_node) {
+            list_splice(iter->list_node.next,
+                        &subtable->list_node, subtable->list_node.next);
+        }
+    }
+}
+
+/* This function performs the following updates for 'subtable' in 'cls'
+ * following the deletion of a rule with priority 'del_priority' from
+ * 'subtable':
+ *
+ *    - Update 'subtable->max_priority' and 'subtable->max_count' if necessary.
+ *
+ *    - Update 'subtable''s position in 'cls->subtables_priority' if necessary.
+ *
+ * This function should only be called after removing a rule, not after
+ * replacing a rule by an identical one or modifying a rule in-place. */
+static void
+update_subtables_after_removal(struct classifier *cls,
+                               struct cls_subtable *subtable,
+                               unsigned int del_priority)
+{
+    struct cls_subtable *iter;
+
+    if (del_priority == subtable->max_priority && --subtable->max_count == 0) {
+        struct cls_rule *head;
+
+        subtable->max_priority = 0;
+        HMAP_FOR_EACH (head, hmap_node, &subtable->rules) {
+            if (head->priority > subtable->max_priority) {
+                subtable->max_priority = head->priority;
+                subtable->max_count = 1;
+            } else if (head->priority == subtable->max_priority) {
+                ++subtable->max_count;
+            }
+        }
+
+        /* Possibly move 'subtable' later in the priority list.  If we break
+         * out of the loop, then 'subtable' should be moved just before that
+         * 'iter'.  If the loop terminates normally, then 'iter' will be the
+         * list head and we'll move subtable just before that (e.g. to the back
+         * of the list). */
+        iter = subtable;
+        LIST_FOR_EACH_CONTINUE (iter, list_node, &cls->subtables_priority) {
+            if (iter->max_priority <= subtable->max_priority) {
+                break;
+            }
+        }
+
+        /* Move 'subtable' just before 'iter' (unless it's already there). */
+        if (iter->list_node.prev != &subtable->list_node) {
+            list_splice(&iter->list_node,
+                        &subtable->list_node, subtable->list_node.next);
+        }
+    }
+}
+
+struct range {
+    uint8_t start;
+    uint8_t end;
+};
+
+/* Return 'true' if can skip rest of the subtable based on the prefix trie
+ * lookup results. */
+static inline bool
+check_tries(struct trie_ctx trie_ctx[CLS_MAX_TRIES], unsigned int n_tries,
+            const unsigned int field_plen[CLS_MAX_TRIES],
+            const struct range ofs, const struct flow *flow,
+            struct flow_wildcards *wc)
+{
+    int j;
+
+    /* Check if we could avoid fully unwildcarding the next level of
+     * fields using the prefix tries.  The trie checks are done only as
+     * needed to avoid folding in additional bits to the wildcards mask. */
+    for (j = 0; j < n_tries; j++) {
+        /* Is the trie field relevant for this subtable? */
+        if (field_plen[j]) {
+            struct trie_ctx *ctx = &trie_ctx[j];
+            uint8_t be32ofs = ctx->be32ofs;
+
+            /* Is the trie field within the current range of fields? */
+            if (be32ofs >= ofs.start && be32ofs < ofs.end) {
+                /* On-demand trie lookup. */
+                if (!ctx->lookup_done) {
+                    ctx->match_plen = trie_lookup(ctx->trie, flow,
+                                                  &ctx->maskbits);
+                    ctx->lookup_done = true;
+                }
+                /* Possible to skip the rest of the subtable if subtable's
+                 * prefix on the field is longer than what is known to match
+                 * based on the trie lookup. */
+                if (field_plen[j] > ctx->match_plen) {
+                    /* RFC: We want the trie lookup to never result in
+                     * unwildcarding any bits that would not be unwildcarded
+                     * otherwise.  Since the trie is shared by the whole
+                     * classifier, it is possible that the 'maskbits' contain
+                     * bits that are irrelevant for the partition of the
+                     * classifier relevant for the current flow. */
+
+                    /* Can skip if the field is already unwildcarded. */
+                    if (mask_prefix_bits_set(wc, be32ofs, ctx->maskbits)) {
+                        return true;
+                    }
+                    /* Check that the trie result will not unwildcard more bits
+                     * than this stage will. */
+                    if (ctx->maskbits <= field_plen[j]) {
+                        /* Unwildcard the bits and skip the rest. */
+                        mask_set_prefix_bits(wc, be32ofs, ctx->maskbits);
+                        /* Note: Prerequisite already unwildcarded, as the only
+                         * prerequisite of the supported trie lookup fields is
+                         * the ethertype, which is currently always
+                         * unwildcarded.
+                         */
+                        return true;
+                    }
+                }
+            }
+        }
+    }
+    return false;
+}
+
+static inline struct cls_rule *
+find_match(const struct cls_subtable *subtable, const struct flow *flow,
+           uint32_t hash)
 {
     struct cls_rule *rule;
 
-    if (table->is_catchall) {
-        HMAP_FOR_EACH (rule, hmap_node, &table->rules) {
+    HMAP_FOR_EACH_WITH_HASH (rule, hmap_node, hash, &subtable->rules) {
+        if (minimatch_matches_flow(&rule->match, flow)) {
             return rule;
         }
-    } else {
-        struct flow f;
+    }
 
-        f = *flow;
-        flow_zero_wildcards(&f, &table->wc);
-        HMAP_FOR_EACH_WITH_HASH (rule, hmap_node, flow_hash(&f, 0),
-                                 &table->rules) {
-            if (flow_equal(&f, &rule->match.flow)) {
-                return rule;
+    return NULL;
+}
+
+static struct cls_rule *
+find_match_wc(const struct cls_subtable *subtable, const struct flow *flow,
+              struct trie_ctx trie_ctx[CLS_MAX_TRIES], unsigned int n_tries,
+              struct flow_wildcards *wc)
+{
+    uint32_t basis = 0, hash;
+    struct cls_rule *rule = NULL;
+    int i;
+    struct range ofs;
+
+    if (!wc) {
+        return find_match(subtable, flow,
+                          flow_hash_in_minimask(flow, &subtable->mask, 0));
+    }
+
+    ofs.start = 0;
+    /* Try to finish early by checking fields in segments. */
+    for (i = 0; i < subtable->n_indices; i++) {
+        struct hindex_node *inode;
+        ofs.end = subtable->index_ofs[i];
+
+        if (check_tries(trie_ctx, n_tries, subtable->trie_plen, ofs, flow,
+                        wc)) {
+            goto range_out;
+        }
+        hash = flow_hash_in_minimask_range(flow, &subtable->mask, ofs.start,
+                                           ofs.end, &basis);
+        ofs.start = ofs.end;
+        inode = hindex_node_with_hash(&subtable->indices[i], hash);
+        if (!inode) {
+            /* No match, can stop immediately, but must fold in the mask
+             * covered so far. */
+            goto range_out;
+        }
+
+        /* If we have narrowed down to a single rule already, check whether
+         * that rule matches.  If it does match, then we're done.  If it does
+         * not match, then we know that we will never get a match, but we do
+         * not yet know how many wildcards we need to fold into 'wc' so we
+         * continue iterating through indices to find that out.  (We won't
+         * waste time calling minimatch_matches_flow() again because we've set
+         * 'rule' nonnull.)
+         *
+         * This check shows a measurable benefit with non-trivial flow tables.
+         *
+         * (Rare) hash collisions may cause us to miss the opportunity for this
+         * optimization. */
+        if (!inode->s && !rule) {
+            ASSIGN_CONTAINER(rule, inode - i, index_nodes);
+            if (minimatch_matches_flow(&rule->match, flow)) {
+                goto out;
             }
         }
     }
-
+    ofs.end = FLOW_U32S;
+    /* Trie check for the final range. */
+    if (check_tries(trie_ctx, n_tries, subtable->trie_plen, ofs, flow, wc)) {
+        goto range_out;
+    }
+    if (!rule) {
+        /* Multiple potential matches exist, look for one. */
+        hash = flow_hash_in_minimask_range(flow, &subtable->mask, ofs.start,
+                                           ofs.end, &basis);
+        rule = find_match(subtable, flow, hash);
+    } else {
+        /* We already narrowed the matching candidates down to just 'rule',
+         * but it didn't match. */
+        rule = NULL;
+    }
+ out:
+    /* Must unwildcard all the fields, as they were looked at. */
+    flow_wildcards_fold_minimask(wc, &subtable->mask);
+    return rule;
+
+ range_out:
+    /* Must unwildcard the fields looked up so far, if any. */
+    if (ofs.start) {
+        flow_wildcards_fold_minimask_range(wc, &subtable->mask, 0, ofs.start);
+    }
     return NULL;
 }
 
 static struct cls_rule *
-find_equal(struct cls_table *table, const struct flow *flow, uint32_t hash)
+find_equal(struct cls_subtable *subtable, const struct miniflow *flow,
+           uint32_t hash)
 {
     struct cls_rule *head;
 
-    HMAP_FOR_EACH_WITH_HASH (head, hmap_node, hash, &table->rules) {
-        if (flow_equal(&head->match.flow, flow)) {
+    HMAP_FOR_EACH_WITH_HASH (head, hmap_node, hash, &subtable->rules) {
+        if (miniflow_equal(&head->match.flow, flow)) {
             return head;
         }
     }
@@ -530,43 +1390,68 @@ find_equal(struct cls_table *table, const struct flow *flow, uint32_t hash)
 }
 
 static struct cls_rule *
-insert_rule(struct cls_table *table, struct cls_rule *new)
+insert_rule(struct classifier *cls, struct cls_subtable *subtable,
+            struct cls_rule *new)
 {
     struct cls_rule *head;
-
-    new->hmap_node.hash = flow_hash(&new->match.flow, 0);
-
-    head = find_equal(table, &new->match.flow, new->hmap_node.hash);
+    struct cls_rule *old = NULL;
+    int i;
+    uint32_t basis = 0, hash;
+    uint8_t prev_be32ofs = 0;
+
+    /* Add new node to segment indices. */
+    for (i = 0; i < subtable->n_indices; i++) {
+        hash = minimatch_hash_range(&new->match, prev_be32ofs,
+                                    subtable->index_ofs[i], &basis);
+        hindex_insert(&subtable->indices[i], &new->index_nodes[i], hash);
+        prev_be32ofs = subtable->index_ofs[i];
+    }
+    hash = minimatch_hash_range(&new->match, prev_be32ofs, FLOW_U32S, &basis);
+    head = find_equal(subtable, &new->match.flow, hash);
     if (!head) {
-        hmap_insert(&table->rules, &new->hmap_node, new->hmap_node.hash);
+        hmap_insert(&subtable->rules, &new->hmap_node, hash);
         list_init(&new->list);
-        return NULL;
+        goto out;
     } else {
         /* Scan the list for the insertion point that will keep the list in
          * order of decreasing priority. */
         struct cls_rule *rule;
+
+        new->hmap_node.hash = hash; /* Otherwise done by hmap_insert. */
+
         FOR_EACH_RULE_IN_LIST (rule, head) {
             if (new->priority >= rule->priority) {
                 if (rule == head) {
                     /* 'new' is the new highest-priority flow in the list. */
-                    hmap_replace(&table->rules,
+                    hmap_replace(&subtable->rules,
                                  &rule->hmap_node, &new->hmap_node);
                 }
 
                 if (new->priority == rule->priority) {
                     list_replace(&new->list, &rule->list);
-                    return rule;
+                    old = rule;
+                    goto out;
                 } else {
                     list_insert(&rule->list, &new->list);
-                    return NULL;
+                    goto out;
                 }
             }
         }
 
         /* Insert 'new' at the end of the list. */
         list_push_back(&head->list, &new->list);
-        return NULL;
     }
+
+ out:
+    if (!old) {
+        update_subtables_after_insertion(cls, subtable, new->priority);
+    } else {
+        /* Remove old node from indices. */
+        for (i = 0; i < subtable->n_indices; i++) {
+            hindex_remove(&subtable->indices[i], &old->index_nodes[i]);
+        }
+    }
+    return old;
 }
 
 static struct cls_rule *
@@ -582,3 +1467,393 @@ next_rule_in_list(struct cls_rule *rule)
     struct cls_rule *next = next_rule_in_list__(rule);
     return next->priority < rule->priority ? next : NULL;
 }
+\f
+/* A longest-prefix match tree. */
+struct trie_node {
+    uint32_t prefix;           /* Prefix bits for this node, MSB first. */
+    uint8_t  nbits;            /* Never zero, except for the root node. */
+    unsigned int n_rules;      /* Number of rules that have this prefix. */
+    struct trie_node *edges[2]; /* Both NULL if leaf. */
+};
+
+/* Max bits per node.  Must fit in struct trie_node's 'prefix'.
+ * Also tested with 16, 8, and 5 to stress the implementation. */
+#define TRIE_PREFIX_BITS 32
+
+/* Return at least 'plen' bits of the 'prefix', starting at bit offset 'ofs'.
+ * Prefixes are in the network byte order, and the offset 0 corresponds to
+ * the most significant bit of the first byte.  The offset can be read as
+ * "how many bits to skip from the start of the prefix starting at 'pr'". */
+static uint32_t
+raw_get_prefix(const ovs_be32 pr[], unsigned int ofs, unsigned int plen)
+{
+    uint32_t prefix;
+
+    pr += ofs / 32; /* Where to start. */
+    ofs %= 32;      /* How many bits to skip at 'pr'. */
+
+    prefix = ntohl(*pr) << ofs; /* Get the first 32 - ofs bits. */
+    if (plen > 32 - ofs) {      /* Need more than we have already? */
+        prefix |= ntohl(*++pr) >> (32 - ofs);
+    }
+    /* Return with possible unwanted bits at the end. */
+    return prefix;
+}
+
+/* Return min(TRIE_PREFIX_BITS, plen) bits of the 'prefix', starting at bit
+ * offset 'ofs'.  Prefixes are in the network byte order, and the offset 0
+ * corresponds to the most significant bit of the first byte.  The offset can
+ * be read as "how many bits to skip from the start of the prefix starting at
+ * 'pr'". */
+static uint32_t
+trie_get_prefix(const ovs_be32 pr[], unsigned int ofs, unsigned int plen)
+{
+    if (!plen) {
+        return 0;
+    }
+    if (plen > TRIE_PREFIX_BITS) {
+        plen = TRIE_PREFIX_BITS; /* Get at most TRIE_PREFIX_BITS. */
+    }
+    /* Return with unwanted bits cleared. */
+    return raw_get_prefix(pr, ofs, plen) & ~0u << (32 - plen);
+}
+
+/* Return the number of equal bits in 'nbits' of 'prefix's MSBs and a 'value'
+ * starting at "MSB 0"-based offset 'ofs'. */
+static unsigned int
+prefix_equal_bits(uint32_t prefix, unsigned int nbits, const ovs_be32 value[],
+                  unsigned int ofs)
+{
+    uint64_t diff = prefix ^ raw_get_prefix(value, ofs, nbits);
+    /* Set the bit after the relevant bits to limit the result. */
+    return raw_clz64(diff << 32 | UINT64_C(1) << (63 - nbits));
+}
+
+/* Return the number of equal bits in 'node' prefix and a 'prefix' of length
+ * 'plen', starting at "MSB 0"-based offset 'ofs'. */
+static unsigned int
+trie_prefix_equal_bits(const struct trie_node *node, const ovs_be32 prefix[],
+                       unsigned int ofs, unsigned int plen)
+{
+    return prefix_equal_bits(node->prefix, MIN(node->nbits, plen - ofs),
+                             prefix, ofs);
+}
+
+/* Return the bit at ("MSB 0"-based) offset 'ofs' as an int.  'ofs' can
+ * be greater than 31. */
+static unsigned int
+be_get_bit_at(const ovs_be32 value[], unsigned int ofs)
+{
+    return (((const uint8_t *)value)[ofs / 8] >> (7 - ofs % 8)) & 1u;
+}
+
+/* Return the bit at ("MSB 0"-based) offset 'ofs' as an int.  'ofs' must
+ * be between 0 and 31, inclusive. */
+static unsigned int
+get_bit_at(const uint32_t prefix, unsigned int ofs)
+{
+    return (prefix >> (31 - ofs)) & 1u;
+}
+
+/* Create new branch. */
+static struct trie_node *
+trie_branch_create(const ovs_be32 *prefix, unsigned int ofs, unsigned int plen,
+                   unsigned int n_rules)
+{
+    struct trie_node *node = xmalloc(sizeof *node);
+
+    node->prefix = trie_get_prefix(prefix, ofs, plen);
+
+    if (plen <= TRIE_PREFIX_BITS) {
+        node->nbits = plen;
+        node->edges[0] = NULL;
+        node->edges[1] = NULL;
+        node->n_rules = n_rules;
+    } else { /* Need intermediate nodes. */
+        struct trie_node *subnode = trie_branch_create(prefix,
+                                                       ofs + TRIE_PREFIX_BITS,
+                                                       plen - TRIE_PREFIX_BITS,
+                                                       n_rules);
+        int bit = get_bit_at(subnode->prefix, 0);
+        node->nbits = TRIE_PREFIX_BITS;
+        node->edges[bit] = subnode;
+        node->edges[!bit] = NULL;
+        node->n_rules = 0;
+    }
+    return node;
+}
+
+static void
+trie_node_destroy(struct trie_node *node)
+{
+    free(node);
+}
+
+static void
+trie_destroy(struct trie_node *node)
+{
+    if (node) {
+        trie_destroy(node->edges[0]);
+        trie_destroy(node->edges[1]);
+        free(node);
+    }
+}
+
+static bool
+trie_is_leaf(const struct trie_node *trie)
+{
+    return !trie->edges[0] && !trie->edges[1]; /* No children. */
+}
+
+static void
+mask_set_prefix_bits(struct flow_wildcards *wc, uint8_t be32ofs,
+                     unsigned int nbits)
+{
+    ovs_be32 *mask = &((ovs_be32 *)&wc->masks)[be32ofs];
+    unsigned int i;
+
+    for (i = 0; i < nbits / 32; i++) {
+        mask[i] = OVS_BE32_MAX;
+    }
+    if (nbits % 32) {
+        mask[i] |= htonl(~0u << (32 - nbits % 32));
+    }
+}
+
+static bool
+mask_prefix_bits_set(const struct flow_wildcards *wc, uint8_t be32ofs,
+                     unsigned int nbits)
+{
+    ovs_be32 *mask = &((ovs_be32 *)&wc->masks)[be32ofs];
+    unsigned int i;
+    ovs_be32 zeroes = 0;
+
+    for (i = 0; i < nbits / 32; i++) {
+        zeroes |= ~mask[i];
+    }
+    if (nbits % 32) {
+        zeroes |= ~mask[i] & htonl(~0u << (32 - nbits % 32));
+    }
+
+    return !zeroes; /* All 'nbits' bits set. */
+}
+
+static struct trie_node **
+trie_next_edge(struct trie_node *node, const ovs_be32 value[],
+               unsigned int ofs)
+{
+    return node->edges + be_get_bit_at(value, ofs);
+}
+
+static const struct trie_node *
+trie_next_node(const struct trie_node *node, const ovs_be32 value[],
+               unsigned int ofs)
+{
+    return node->edges[be_get_bit_at(value, ofs)];
+}
+
+/* Return the prefix mask length necessary to find the longest-prefix match for
+ * the '*value' in the prefix tree 'node'.
+ * '*checkbits' is set to the number of bits in the prefix mask necessary to
+ * determine a mismatch, in case there are longer prefixes in the tree below
+ * the one that matched.
+ */
+static unsigned int
+trie_lookup_value(const struct trie_node *node, const ovs_be32 value[],
+                  unsigned int *checkbits)
+{
+    unsigned int plen = 0, match_len = 0;
+    const struct trie_node *prev = NULL;
+
+    for (; node; prev = node, node = trie_next_node(node, value, plen)) {
+        unsigned int eqbits;
+        /* Check if this edge can be followed. */
+        eqbits = prefix_equal_bits(node->prefix, node->nbits, value, plen);
+        plen += eqbits;
+        if (eqbits < node->nbits) { /* Mismatch, nothing more to be found. */
+            /* Bit at offset 'plen' differed. */
+            *checkbits = plen + 1; /* Includes the first mismatching bit. */
+            return match_len;
+        }
+        /* Full match, check if rules exist at this prefix length. */
+        if (node->n_rules > 0) {
+            match_len = plen;
+        }
+    }
+    /* Dead end, exclude the other branch if it exists. */
+    *checkbits = !prev || trie_is_leaf(prev) ? plen : plen + 1;
+    return match_len;
+}
+
+static unsigned int
+trie_lookup(const struct cls_trie *trie, const struct flow *flow,
+            unsigned int *checkbits)
+{
+    const struct mf_field *mf = trie->field;
+
+    /* Check that current flow matches the prerequisites for the trie
+     * field.  Some match fields are used for multiple purposes, so we
+     * must check that the trie is relevant for this flow. */
+    if (mf_are_prereqs_ok(mf, flow)) {
+        return trie_lookup_value(trie->root,
+                                 &((ovs_be32 *)flow)[mf->flow_be32ofs],
+                                 checkbits);
+    }
+    *checkbits = 0; /* Value not used in this case. */
+    return UINT_MAX;
+}
+
+/* Returns the length of a prefix match mask for the field 'mf' in 'minimask'.
+ * Returns the u32 offset to the miniflow data in '*miniflow_index', if
+ * 'miniflow_index' is not NULL. */
+static unsigned int
+minimask_get_prefix_len(const struct minimask *minimask,
+                        const struct mf_field *mf)
+{
+    unsigned int nbits = 0, mask_tz = 0; /* Non-zero when end of mask seen. */
+    uint8_t u32_ofs = mf->flow_be32ofs;
+    uint8_t u32_end = u32_ofs + mf->n_bytes / 4;
+
+    for (; u32_ofs < u32_end; ++u32_ofs) {
+        uint32_t mask;
+        mask = ntohl((OVS_FORCE ovs_be32)minimask_get(minimask, u32_ofs));
+
+        /* Validate mask, count the mask length. */
+        if (mask_tz) {
+            if (mask) {
+                return 0; /* No bits allowed after mask ended. */
+            }
+        } else {
+            if (~mask & (~mask + 1)) {
+                return 0; /* Mask not contiguous. */
+            }
+            mask_tz = ctz32(mask);
+            nbits += 32 - mask_tz;
+        }
+    }
+
+    return nbits;
+}
+
+/*
+ * This is called only when mask prefix is known to be CIDR and non-zero.
+ * Relies on the fact that the flow and mask have the same map, and since
+ * the mask is CIDR, the storage for the flow field exists even if it
+ * happened to be zeros.
+ */
+static const ovs_be32 *
+minimatch_get_prefix(const struct minimatch *match, const struct mf_field *mf)
+{
+    return match->flow.values +
+        count_1bits(match->flow.map & ((UINT64_C(1) << mf->flow_be32ofs) - 1));
+}
+
+/* Insert rule in to the prefix tree.
+ * 'mlen' must be the (non-zero) CIDR prefix length of the 'trie->field' mask
+ * in 'rule'. */
+static void
+trie_insert(struct cls_trie *trie, const struct cls_rule *rule, int mlen)
+{
+    const ovs_be32 *prefix = minimatch_get_prefix(&rule->match, trie->field);
+    struct trie_node *node;
+    struct trie_node **edge;
+    int ofs = 0;
+
+    /* Walk the tree. */
+    for (edge = &trie->root;
+         (node = *edge) != NULL;
+         edge = trie_next_edge(node, prefix, ofs)) {
+        unsigned int eqbits = trie_prefix_equal_bits(node, prefix, ofs, mlen);
+        ofs += eqbits;
+        if (eqbits < node->nbits) {
+            /* Mismatch, new node needs to be inserted above. */
+            int old_branch = get_bit_at(node->prefix, eqbits);
+
+            /* New parent node. */
+            *edge = trie_branch_create(prefix, ofs - eqbits, eqbits,
+                                       ofs == mlen ? 1 : 0);
+
+            /* Adjust old node for its new position in the tree. */
+            node->prefix <<= eqbits;
+            node->nbits -= eqbits;
+            (*edge)->edges[old_branch] = node;
+
+            /* Check if need a new branch for the new rule. */
+            if (ofs < mlen) {
+                (*edge)->edges[!old_branch]
+                    = trie_branch_create(prefix, ofs, mlen - ofs, 1);
+            }
+            return;
+        }
+        /* Full match so far. */
+
+        if (ofs == mlen) {
+            /* Full match at the current node, rule needs to be added here. */
+            node->n_rules++;
+            return;
+        }
+    }
+    /* Must insert a new tree branch for the new rule. */
+    *edge = trie_branch_create(prefix, ofs, mlen - ofs, 1);
+}
+
+/* 'mlen' must be the (non-zero) CIDR prefix length of the 'trie->field' mask
+ * in 'rule'. */
+static void
+trie_remove(struct cls_trie *trie, const struct cls_rule *rule, int mlen)
+{
+    const ovs_be32 *prefix = minimatch_get_prefix(&rule->match, trie->field);
+    struct trie_node *node;
+    struct trie_node **edges[sizeof(union mf_value) * 8];
+    int depth = 0, ofs = 0;
+
+    /* Walk the tree. */
+    for (edges[depth] = &trie->root;
+         (node = *edges[depth]) != NULL;
+         edges[++depth] = trie_next_edge(node, prefix, ofs)) {
+        unsigned int eqbits = trie_prefix_equal_bits(node, prefix, ofs, mlen);
+        if (eqbits < node->nbits) {
+            /* Mismatch, nothing to be removed.  This should never happen, as
+             * only rules in the classifier are ever removed. */
+            break; /* Log a warning. */
+        }
+        /* Full match so far. */
+        ofs += eqbits;
+
+        if (ofs == mlen) {
+            /* Full prefix match at the current node, remove rule here. */
+            if (!node->n_rules) {
+                break; /* Log a warning. */
+            }
+            node->n_rules--;
+
+            /* Check if can prune the tree. */
+            while (!node->n_rules && !(node->edges[0] && node->edges[1])) {
+                /* No rules and at most one child node, remove this node. */
+                struct trie_node *next;
+                next = node->edges[0] ? node->edges[0] : node->edges[1];
+
+                if (next) {
+                    if (node->nbits + next->nbits > TRIE_PREFIX_BITS) {
+                        break;   /* Cannot combine. */
+                    }
+                    /* Combine node with next. */
+                    next->prefix = node->prefix | next->prefix >> node->nbits;
+                    next->nbits += node->nbits;
+                }
+                trie_node_destroy(node);
+                /* Update the parent's edge. */
+                *edges[depth] = next;
+                if (next || !depth) {
+                    /* Branch not pruned or at root, nothing more to do. */
+                    break;
+                }
+                node = *edges[--depth];
+            }
+            return;
+        }
+    }
+    /* Cannot go deeper. This should never happen, since only rules
+     * that actually exist in the classifier are ever removed. */
+    VLOG_WARN("Trying to remove non-existing rule from a prefix trie.");
+}