Pileus Git - ~andy/linux/blob - net/openvswitch/flow_table.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2007-2013 Nicira, Inc.
   3  *
   4  * This program is free software; you can redistribute it and/or
   5  * modify it under the terms of version 2 of the GNU General Public
   6  * License as published by the Free Software Foundation.
   7  *
   8  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
   9  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  10  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the GNU
  11  * General Public License for more details.
  12  *
  13  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  14  * along with this program; if not, write to the Free Software
  15  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA
  16  * 02110-1301, USA
  17  */
  18
  19 #include "flow.h"
  20 #include "datapath.h"
  21 #include <linux/uaccess.h>
  22 #include <linux/netdevice.h>
  23 #include <linux/etherdevice.h>
  24 #include <linux/if_ether.h>
  25 #include <linux/if_vlan.h>
  26 #include <net/llc_pdu.h>
  27 #include <linux/kernel.h>
  28 #include <linux/jhash.h>
  29 #include <linux/jiffies.h>
  30 #include <linux/llc.h>
  31 #include <linux/module.h>
  32 #include <linux/in.h>
  33 #include <linux/rcupdate.h>
  34 #include <linux/if_arp.h>
  35 #include <linux/ip.h>
  36 #include <linux/ipv6.h>
  37 #include <linux/sctp.h>
  38 #include <linux/tcp.h>
  39 #include <linux/udp.h>
  40 #include <linux/icmp.h>
  41 #include <linux/icmpv6.h>
  42 #include <linux/rculist.h>
  43 #include <net/ip.h>
  44 #include <net/ipv6.h>
  45 #include <net/ndisc.h>
  46
  47 #include "datapath.h"
  48
  49 #define TBL_MIN_BUCKETS         1024
  50 #define REHASH_INTERVAL         (10 * 60 * HZ)
  51
  52 static struct kmem_cache *flow_cache;
  53
  54 static u16 range_n_bytes(const struct sw_flow_key_range *range)
  55 {
  56         return range->end - range->start;
  57 }
  58
  59 void ovs_flow_mask_key(struct sw_flow_key *dst, const struct sw_flow_key *src,
  60                        const struct sw_flow_mask *mask)
  61 {
  62         const long *m = (long *)((u8 *)&mask->key + mask->range.start);
  63         const long *s = (long *)((u8 *)src + mask->range.start);
  64         long *d = (long *)((u8 *)dst + mask->range.start);
  65         int i;
  66
  67         /* The memory outside of the 'mask->range' are not set since
  68          * further operations on 'dst' only uses contents within
  69          * 'mask->range'.
  70          */
  71         for (i = 0; i < range_n_bytes(&mask->range); i += sizeof(long))
  72                 *d++ = *s++ & *m++;
  73 }
  74
  75 struct sw_flow *ovs_flow_alloc(void)
  76 {
  77         struct sw_flow *flow;
  78
  79         flow = kmem_cache_alloc(flow_cache, GFP_KERNEL);
  80         if (!flow)
  81                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
  82
  83         spin_lock_init(&flow->lock);
  84         flow->sf_acts = NULL;
  85         flow->mask = NULL;
  86
  87         return flow;
  88 }
  89
  90 int ovs_flow_tbl_count(struct flow_table *table)
  91 {
  92         return table->count;
  93 }
  94
  95 static struct flex_array *alloc_buckets(unsigned int n_buckets)
  96 {
  97         struct flex_array *buckets;
  98         int i, err;
  99
 100         buckets = flex_array_alloc(sizeof(struct hlist_head),
 101                                    n_buckets, GFP_KERNEL);
 102         if (!buckets)
 103                 return NULL;
 104
 105         err = flex_array_prealloc(buckets, 0, n_buckets, GFP_KERNEL);
 106         if (err) {
 107                 flex_array_free(buckets);
 108                 return NULL;
 109         }
 110
 111         for (i = 0; i < n_buckets; i++)
 112                 INIT_HLIST_HEAD((struct hlist_head *)
 113                                         flex_array_get(buckets, i));
 114
 115         return buckets;
 116 }
 117
 118 static void flow_free(struct sw_flow *flow)
 119 {
 120         kfree((struct sf_flow_acts __force *)flow->sf_acts);
 121         kmem_cache_free(flow_cache, flow);
 122 }
 123
 124 static void rcu_free_flow_callback(struct rcu_head *rcu)
 125 {
 126         struct sw_flow *flow = container_of(rcu, struct sw_flow, rcu);
 127
 128         flow_free(flow);
 129 }
 130
 131 void ovs_flow_free(struct sw_flow *flow, bool deferred)
 132 {
 133         if (!flow)
 134                 return;
 135
 136         ovs_sw_flow_mask_del_ref(flow->mask, deferred);
 137
 138         if (deferred)
 139                 call_rcu(&flow->rcu, rcu_free_flow_callback);
 140         else
 141                 flow_free(flow);
 142 }
 143
 144 static void free_buckets(struct flex_array *buckets)
 145 {
 146         flex_array_free(buckets);
 147 }
 148
 149 static void __table_instance_destroy(struct table_instance *ti)
 150 {
 151         int i;
 152
 153         if (ti->keep_flows)
 154                 goto skip_flows;
 155
 156         for (i = 0; i < ti->n_buckets; i++) {
 157                 struct sw_flow *flow;
 158                 struct hlist_head *head = flex_array_get(ti->buckets, i);
 159                 struct hlist_node *n;
 160                 int ver = ti->node_ver;
 161
 162                 hlist_for_each_entry_safe(flow, n, head, hash_node[ver]) {
 163                         hlist_del(&flow->hash_node[ver]);
 164                         ovs_flow_free(flow, false);
 165                 }
 166         }
 167
 168 skip_flows:
 169         free_buckets(ti->buckets);
 170         kfree(ti);
 171 }
 172
 173 static struct table_instance *table_instance_alloc(int new_size)
 174 {
 175         struct table_instance *ti = kmalloc(sizeof(*ti), GFP_KERNEL);
 176
 177         if (!ti)
 178                 return NULL;
 179
 180         ti->buckets = alloc_buckets(new_size);
 181
 182         if (!ti->buckets) {
 183                 kfree(ti);
 184                 return NULL;
 185         }
 186         ti->n_buckets = new_size;
 187         ti->node_ver = 0;
 188         ti->keep_flows = false;
 189         get_random_bytes(&ti->hash_seed, sizeof(u32));
 190
 191         return ti;
 192 }
 193
 194 int ovs_flow_tbl_init(struct flow_table *table)
 195 {
 196         struct table_instance *ti;
 197
 198         ti = table_instance_alloc(TBL_MIN_BUCKETS);
 199
 200         if (!ti)
 201                 return -ENOMEM;
 202
 203         rcu_assign_pointer(table->ti, ti);
 204         INIT_LIST_HEAD(&table->mask_list);
 205         table->last_rehash = jiffies;
 206         table->count = 0;
 207         return 0;
 208 }
 209
 210 static void flow_tbl_destroy_rcu_cb(struct rcu_head *rcu)
 211 {
 212         struct table_instance *ti = container_of(rcu, struct table_instance, rcu);
 213
 214         __table_instance_destroy(ti);
 215 }
 216
 217 static void table_instance_destroy(struct table_instance *ti, bool deferred)
 218 {
 219         if (!ti)
 220                 return;
 221
 222         if (deferred)
 223                 call_rcu(&ti->rcu, flow_tbl_destroy_rcu_cb);
 224         else
 225                 __table_instance_destroy(ti);
 226 }
 227
 228 void ovs_flow_tbl_destroy(struct flow_table *table, bool deferred)
 229 {
 230         struct table_instance *ti = ovsl_dereference(table->ti);
 231
 232         table_instance_destroy(ti, deferred);
 233 }
 234
 235 struct sw_flow *ovs_flow_tbl_dump_next(struct table_instance *ti,
 236                                        u32 *bucket, u32 *last)
 237 {
 238         struct sw_flow *flow;
 239         struct hlist_head *head;
 240         int ver;
 241         int i;
 242
 243         ver = ti->node_ver;
 244         while (*bucket < ti->n_buckets) {
 245                 i = 0;
 246                 head = flex_array_get(ti->buckets, *bucket);
 247                 hlist_for_each_entry_rcu(flow, head, hash_node[ver]) {
 248                         if (i < *last) {
 249                                 i++;
 250                                 continue;
 251                         }
 252                         *last = i + 1;
 253                         return flow;
 254                 }
 255                 (*bucket)++;
 256                 *last = 0;
 257         }
 258
 259         return NULL;
 260 }
 261
 262 static struct hlist_head *find_bucket(struct table_instance *ti, u32 hash)
 263 {
 264         hash = jhash_1word(hash, ti->hash_seed);
 265         return flex_array_get(ti->buckets,
 266                                 (hash & (ti->n_buckets - 1)));
 267 }
 268
 269 static void table_instance_insert(struct table_instance *ti, struct sw_flow *flow)
 270 {
 271         struct hlist_head *head;
 272
 273         head = find_bucket(ti, flow->hash);
 274         hlist_add_head_rcu(&flow->hash_node[ti->node_ver], head);
 275 }
 276
 277 static void flow_table_copy_flows(struct table_instance *old,
 278                                   struct table_instance *new)
 279 {
 280         int old_ver;
 281         int i;
 282
 283         old_ver = old->node_ver;
 284         new->node_ver = !old_ver;
 285
 286         /* Insert in new table. */
 287         for (i = 0; i < old->n_buckets; i++) {
 288                 struct sw_flow *flow;
 289                 struct hlist_head *head;
 290
 291                 head = flex_array_get(old->buckets, i);
 292
 293                 hlist_for_each_entry(flow, head, hash_node[old_ver])
 294                         table_instance_insert(new, flow);
 295         }
 296
 297         old->keep_flows = true;
 298 }
 299
 300 static struct table_instance *table_instance_rehash(struct table_instance *ti,
 301                                             int n_buckets)
 302 {
 303         struct table_instance *new_ti;
 304
 305         new_ti = table_instance_alloc(n_buckets);
 306         if (!new_ti)
 307                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 308
 309         flow_table_copy_flows(ti, new_ti);
 310
 311         return new_ti;
 312 }
 313
 314 int ovs_flow_tbl_flush(struct flow_table *flow_table)
 315 {
 316         struct table_instance *old_ti;
 317         struct table_instance *new_ti;
 318
 319         old_ti = ovsl_dereference(flow_table->ti);
 320         new_ti = table_instance_alloc(TBL_MIN_BUCKETS);
 321         if (!new_ti)
 322                 return -ENOMEM;
 323
 324         rcu_assign_pointer(flow_table->ti, new_ti);
 325         flow_table->last_rehash = jiffies;
 326         flow_table->count = 0;
 327
 328         table_instance_destroy(old_ti, true);
 329         return 0;
 330 }
 331
 332 static u32 flow_hash(const struct sw_flow_key *key, int key_start,
 333                      int key_end)
 334 {
 335         u32 *hash_key = (u32 *)((u8 *)key + key_start);
 336         int hash_u32s = (key_end - key_start) >> 2;
 337
 338         /* Make sure number of hash bytes are multiple of u32. */
 339         BUILD_BUG_ON(sizeof(long) % sizeof(u32));
 340
 341         return jhash2(hash_key, hash_u32s, 0);
 342 }
 343
 344 static int flow_key_start(const struct sw_flow_key *key)
 345 {
 346         if (key->tun_key.ipv4_dst)
 347                 return 0;
 348         else
 349                 return rounddown(offsetof(struct sw_flow_key, phy),
 350                                           sizeof(long));
 351 }
 352
 353 static bool cmp_key(const struct sw_flow_key *key1,
 354                     const struct sw_flow_key *key2,
 355                     int key_start, int key_end)
 356 {
 357         const long *cp1 = (long *)((u8 *)key1 + key_start);
 358         const long *cp2 = (long *)((u8 *)key2 + key_start);
 359         long diffs = 0;
 360         int i;
 361
 362         for (i = key_start; i < key_end;  i += sizeof(long))
 363                 diffs |= *cp1++ ^ *cp2++;
 364
 365         return diffs == 0;
 366 }
 367
 368 static bool flow_cmp_masked_key(const struct sw_flow *flow,
 369                                 const struct sw_flow_key *key,
 370                                 int key_start, int key_end)
 371 {
 372         return cmp_key(&flow->key, key, key_start, key_end);
 373 }
 374
 375 bool ovs_flow_cmp_unmasked_key(const struct sw_flow *flow,
 376                                struct sw_flow_match *match)
 377 {
 378         struct sw_flow_key *key = match->key;
 379         int key_start = flow_key_start(key);
 380         int key_end = match->range.end;
 381
 382         return cmp_key(&flow->unmasked_key, key, key_start, key_end);
 383 }
 384
 385 static struct sw_flow *masked_flow_lookup(struct table_instance *ti,
 386                                           const struct sw_flow_key *unmasked,
 387                                           struct sw_flow_mask *mask)
 388 {
 389         struct sw_flow *flow;
 390         struct hlist_head *head;
 391         int key_start = mask->range.start;
 392         int key_end = mask->range.end;
 393         u32 hash;
 394         struct sw_flow_key masked_key;
 395
 396         ovs_flow_mask_key(&masked_key, unmasked, mask);
 397         hash = flow_hash(&masked_key, key_start, key_end);
 398         head = find_bucket(ti, hash);
 399         hlist_for_each_entry_rcu(flow, head, hash_node[ti->node_ver]) {
 400                 if (flow->mask == mask &&
 401                     flow_cmp_masked_key(flow, &masked_key,
 402                                           key_start, key_end))
 403                         return flow;
 404         }
 405         return NULL;
 406 }
 407
 408 struct sw_flow *ovs_flow_tbl_lookup(struct flow_table *tbl,
 409                                     const struct sw_flow_key *key)
 410 {
 411         struct table_instance *ti = rcu_dereference(tbl->ti);
 412         struct sw_flow_mask *mask;
 413         struct sw_flow *flow;
 414
 415         list_for_each_entry_rcu(mask, &tbl->mask_list, list) {
 416                 flow = masked_flow_lookup(ti, key, mask);
 417                 if (flow)  /* Found */
 418                         return flow;
 419         }
 420         return NULL;
 421 }
 422
 423 static struct table_instance *table_instance_expand(struct table_instance *ti)
 424 {
 425         return table_instance_rehash(ti, ti->n_buckets * 2);
 426 }
 427
 428 void ovs_flow_tbl_insert(struct flow_table *table, struct sw_flow *flow)
 429 {
 430         struct table_instance *ti = NULL;
 431         struct table_instance *new_ti = NULL;
 432
 433         ti = ovsl_dereference(table->ti);
 434
 435         /* Expand table, if necessary, to make room. */
 436         if (table->count > ti->n_buckets)
 437                 new_ti = table_instance_expand(ti);
 438         else if (time_after(jiffies, table->last_rehash + REHASH_INTERVAL))
 439                 new_ti = table_instance_rehash(ti, ti->n_buckets);
 440
 441         if (new_ti && !IS_ERR(new_ti)) {
 442                 rcu_assign_pointer(table->ti, new_ti);
 443                 ovs_flow_tbl_destroy(table, true);
 444                 ti = ovsl_dereference(table->ti);
 445                 table->last_rehash = jiffies;
 446         }
 447
 448         flow->hash = flow_hash(&flow->key, flow->mask->range.start,
 449                         flow->mask->range.end);
 450         table_instance_insert(ti, flow);
 451         table->count++;
 452 }
 453
 454 void ovs_flow_tbl_remove(struct flow_table *table, struct sw_flow *flow)
 455 {
 456         struct table_instance *ti = ovsl_dereference(table->ti);
 457
 458         BUG_ON(table->count == 0);
 459         hlist_del_rcu(&flow->hash_node[ti->node_ver]);
 460         table->count--;
 461 }
 462
 463 struct sw_flow_mask *ovs_sw_flow_mask_alloc(void)
 464 {
 465         struct sw_flow_mask *mask;
 466
 467         mask = kmalloc(sizeof(*mask), GFP_KERNEL);
 468         if (mask)
 469                 mask->ref_count = 0;
 470
 471         return mask;
 472 }
 473
 474 void ovs_sw_flow_mask_add_ref(struct sw_flow_mask *mask)
 475 {
 476         mask->ref_count++;
 477 }
 478
 479 static void rcu_free_sw_flow_mask_cb(struct rcu_head *rcu)
 480 {
 481         struct sw_flow_mask *mask = container_of(rcu, struct sw_flow_mask, rcu);
 482
 483         kfree(mask);
 484 }
 485
 486 void ovs_sw_flow_mask_del_ref(struct sw_flow_mask *mask, bool deferred)
 487 {
 488         if (!mask)
 489                 return;
 490
 491         BUG_ON(!mask->ref_count);
 492         mask->ref_count--;
 493
 494         if (!mask->ref_count) {
 495                 list_del_rcu(&mask->list);
 496                 if (deferred)
 497                         call_rcu(&mask->rcu, rcu_free_sw_flow_mask_cb);
 498                 else
 499                         kfree(mask);
 500         }
 501 }
 502
 503 static bool mask_equal(const struct sw_flow_mask *a,
 504                        const struct sw_flow_mask *b)
 505 {
 506         u8 *a_ = (u8 *)&a->key + a->range.start;
 507         u8 *b_ = (u8 *)&b->key + b->range.start;
 508
 509         return  (a->range.end == b->range.end)
 510                 && (a->range.start == b->range.start)
 511                 && (memcmp(a_, b_, range_n_bytes(&a->range)) == 0);
 512 }
 513
 514 struct sw_flow_mask *ovs_sw_flow_mask_find(const struct flow_table *tbl,
 515                                            const struct sw_flow_mask *mask)
 516 {
 517         struct list_head *ml;
 518
 519         list_for_each(ml, &tbl->mask_list) {
 520                 struct sw_flow_mask *m;
 521                 m = container_of(ml, struct sw_flow_mask, list);
 522                 if (mask_equal(mask, m))
 523                         return m;
 524         }
 525
 526         return NULL;
 527 }
 528
 529 /**
 530  * add a new mask into the mask list.
 531  * The caller needs to make sure that 'mask' is not the same
 532  * as any masks that are already on the list.
 533  */
 534 void ovs_sw_flow_mask_insert(struct flow_table *tbl, struct sw_flow_mask *mask)
 535 {
 536         list_add_rcu(&mask->list, &tbl->mask_list);
 537 }
 538
 539 /* Initializes the flow module.
 540  * Returns zero if successful or a negative error code. */
 541 int ovs_flow_init(void)
 542 {
 543         BUILD_BUG_ON(__alignof__(struct sw_flow_key) % __alignof__(long));
 544         BUILD_BUG_ON(sizeof(struct sw_flow_key) % sizeof(long));
 545
 546         flow_cache = kmem_cache_create("sw_flow", sizeof(struct sw_flow), 0,
 547                                         0, NULL);
 548         if (flow_cache == NULL)
 549                 return -ENOMEM;
 550
 551         return 0;
 552 }
 553
 554 /* Uninitializes the flow module. */
 555 void ovs_flow_exit(void)
 556 {
 557         kmem_cache_destroy(flow_cache);
 558 }