src/vnet/classify/vnet_classify.h

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2015 Cisco and/or its affiliates.
   3  * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
   4  * you may not use this file except in compliance with the License.
   5  * You may obtain a copy of the License at:
   6  *
   7  *     http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
   8  *
   9  * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
  10  * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
  11  * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
  12  * See the License for the specific language governing permissions and
  13  * limitations under the License.
  14  */
  15 #ifndef __included_vnet_classify_h__
  16 #define __included_vnet_classify_h__
  17
  18 #include <vnet/vnet.h>
  19 #include <vnet/api_errno.h>     /* for API error numbers */
  20
  21 #include <vppinfra/error.h>
  22 #include <vppinfra/hash.h>
  23 #include <vppinfra/cache.h>
  24 #include <vppinfra/crc32.h>
  25 #include <vppinfra/xxhash.h>
  26
  27 extern vlib_node_registration_t ip4_classify_node;
  28 extern vlib_node_registration_t ip6_classify_node;
  29
  30 #define CLASSIFY_TRACE 0
  31
  32 /*
  33  * Classify table option to process packets
  34  *  CLASSIFY_FLAG_USE_CURR_DATA:
  35  *   - classify packets starting from VPP node’s current data pointer
  36  */
  37 typedef enum vnet_classify_flags_t_
  38 {
  39   CLASSIFY_FLAG_NONE = 0,
  40   CLASSIFY_FLAG_USE_CURR_DATA = (1 << 0),
  41 } __clib_packed vnet_classify_flags_t;
  42
  43 /*
  44  * Classify session action
  45  *  CLASSIFY_ACTION_SET_IP4_FIB_INDEX:
  46  *   - Classified IP packets will be looked up
  47  *     from the specified ipv4 fib table
  48  *  CLASSIFY_ACTION_SET_IP6_FIB_INDEX:
  49  *   - Classified IP packets will be looked up
  50  *     from the specified ipv6 fib table
  51  */
  52 typedef enum vnet_classify_action_t_
  53 {
  54   CLASSIFY_ACTION_NONE = 0,
  55   CLASSIFY_ACTION_SET_IP4_FIB_INDEX = 1,
  56   CLASSIFY_ACTION_SET_IP6_FIB_INDEX = 2,
  57   CLASSIFY_ACTION_SET_METADATA = 3,
  58 } __clib_packed vnet_classify_action_t;
  59
  60 struct _vnet_classify_main;
  61 typedef struct _vnet_classify_main vnet_classify_main_t;
  62
  63 #define foreach_size_in_u32x4                   \
  64 _(1)                                            \
  65 _(2)                                            \
  66 _(3)                                            \
  67 _(4)                                            \
  68 _(5)
  69
  70 typedef struct _vnet_classify_entry
  71 {
  72   /* put into vnet_buffer(b)->l2_classfy.opaque_index */
  73   union
  74   {
  75     struct
  76     {
  77       u32 opaque_index;
  78       /* advance on hit, note it's a signed quantity... */
  79       i32 advance;
  80     };
  81     u64 opaque_count;
  82   };
  83   /* Hit counter */
  84   union
  85   {
  86     u64 hits;
  87     struct _vnet_classify_entry *next_free;
  88   };
  89   /* last heard time */
  90   f64 last_heard;
  91
  92   /* Really only need 1 bit */
  93   u8 flags;
  94 #define VNET_CLASSIFY_ENTRY_FREE        (1<<0)
  95
  96   vnet_classify_action_t action;
  97   u16 metadata;
  98   /* Graph node next index */
  99   u32 next_index;
 100
 101   /* Must be aligned to a 16-octet boundary */
 102   u32x4 key[0];
 103 } vnet_classify_entry_t;
 104
 105 /**
 106  * Check there's no padding in the entry. the key lies on a 16 byte boundary.
 107  */
 108 STATIC_ASSERT_OFFSET_OF (vnet_classify_entry_t, key, 32);
 109
 110 static inline int
 111 vnet_classify_entry_is_free (vnet_classify_entry_t * e)
 112 {
 113   return e->flags & VNET_CLASSIFY_ENTRY_FREE;
 114 }
 115
 116 static inline int
 117 vnet_classify_entry_is_busy (vnet_classify_entry_t * e)
 118 {
 119   return ((e->flags & VNET_CLASSIFY_ENTRY_FREE) == 0);
 120 }
 121
 122 /* Need these to con the vector allocator */
 123 #define _(size)                                                               \
 124   typedef struct                                                              \
 125   {                                                                           \
 126     vnet_classify_entry_t e;                                                  \
 127     u32x4 key[size];                                                          \
 128   } __clib_packed vnet_classify_entry_##size##_t;
 129 foreach_size_in_u32x4;
 130 #undef _
 131
 132 typedef struct
 133 {
 134   union
 135   {
 136     struct
 137     {
 138       u32 offset;
 139       u8 linear_search;
 140       u8 pad[2];
 141       u8 log2_pages;
 142     };
 143     u64 as_u64;
 144   };
 145 } vnet_classify_bucket_t;
 146
 147 typedef struct
 148 {
 149   CLIB_CACHE_LINE_ALIGN_MARK (cacheline0);
 150   /* hash Buckets */
 151   vnet_classify_bucket_t *buckets;
 152
 153   /* Private allocation arena, protected by the writer lock,
 154    * where the entries are stored. */
 155   void *mheap;
 156
 157   /* User/client data associated with the table */
 158   uword user_ctx;
 159
 160   u32 nbuckets;
 161   u32 log2_nbuckets;
 162   u32 entries_per_page;
 163   u32 skip_n_vectors;
 164   u32 match_n_vectors;
 165
 166   /* Index of next table to try */
 167   u32 next_table_index;
 168
 169   /* packet offsets */
 170   i16 current_data_offset;
 171   vnet_classify_flags_t current_data_flag;
 172   /* Miss next index, return if next_table_index = 0 */
 173   u32 miss_next_index;
 174
 175   /**
 176    * All members accessed in the DP above here
 177    */
 178   CLIB_CACHE_LINE_ALIGN_MARK (cacheline1);
 179
 180   /* Config parameters */
 181   u32 linear_buckets;
 182   u32 active_elements;
 183   u32 data_offset;
 184
 185   /* Per-bucket working copies, one per thread */
 186   vnet_classify_entry_t **working_copies;
 187   int *working_copy_lengths;
 188   vnet_classify_bucket_t saved_bucket;
 189
 190   /* Free entry freelists */
 191   vnet_classify_entry_t **freelists;
 192
 193   /* Writer (only) lock for this table */
 194   clib_spinlock_t writer_lock;
 195
 196   CLIB_CACHE_LINE_ALIGN_MARK (cacheline2);
 197   /* Mask to apply after skipping N vectors */
 198   u32x4 mask[8];
 199
 200 } vnet_classify_table_t;
 201
 202 /**
 203  * Ensure DP fields don't spill over to cache-line 2
 204  */
 205 STATIC_ASSERT_OFFSET_OF (vnet_classify_table_t, cacheline1,
 206                          CLIB_CACHE_LINE_BYTES);
 207
 208 /**
 209  * The vector size for the classifier
 210  *  in the add/del table 'match' is the number of vectors of this size
 211  */
 212 #define VNET_CLASSIFY_VECTOR_SIZE                                             \
 213   sizeof (((vnet_classify_table_t *) 0)->mask[0])
 214
 215 struct _vnet_classify_main
 216 {
 217   /* Table pool */
 218   vnet_classify_table_t *tables;
 219
 220   /* Registered next-index, opaque unformat fcns */
 221   unformat_function_t **unformat_l2_next_index_fns;
 222   unformat_function_t **unformat_ip_next_index_fns;
 223   unformat_function_t **unformat_acl_next_index_fns;
 224   unformat_function_t **unformat_policer_next_index_fns;
 225   unformat_function_t **unformat_opaque_index_fns;
 226
 227   /* Per-interface filter table.  [0] is used for pcap */
 228   u32 *classify_table_index_by_sw_if_index;
 229
 230   /* convenience variables */
 231   vlib_main_t *vlib_main;
 232   vnet_main_t *vnet_main;
 233 };
 234
 235 extern vnet_classify_main_t vnet_classify_main;
 236
 237 u8 *format_classify_table (u8 * s, va_list * args);
 238 u8 *format_vnet_classify_table (u8 *s, va_list *args);
 239
 240 u64 vnet_classify_hash_packet (vnet_classify_table_t * t, u8 * h);
 241
 242 static_always_inline vnet_classify_table_t *
 243 vnet_classify_table_get (u32 table_index)
 244 {
 245   vnet_classify_main_t *vcm = &vnet_classify_main;
 246
 247   return (pool_elt_at_index (vcm->tables, table_index));
 248 }
 249
 250 static inline u64
 251 vnet_classify_hash_packet_inline (vnet_classify_table_t *t, const u8 *h)
 252 {
 253   u32x4 *mask;
 254
 255   union
 256   {
 257     u32x4 as_u32x4;
 258     u64 as_u64[2];
 259   } xor_sum __attribute__ ((aligned (sizeof (u32x4))));
 260
 261   ASSERT (t);
 262   mask = t->mask;
 263 #ifdef CLIB_HAVE_VEC128
 264   u32x4u *data = (u32x4u *) h;
 265   xor_sum.as_u32x4 = data[0 + t->skip_n_vectors] & mask[0];
 266   switch (t->match_n_vectors)
 267     {
 268     case 5:
 269       xor_sum.as_u32x4 ^= data[4 + t->skip_n_vectors] & mask[4];
 270       /* FALLTHROUGH */
 271     case 4:
 272       xor_sum.as_u32x4 ^= data[3 + t->skip_n_vectors] & mask[3];
 273       /* FALLTHROUGH */
 274     case 3:
 275       xor_sum.as_u32x4 ^= data[2 + t->skip_n_vectors] & mask[2];
 276       /* FALLTHROUGH */
 277     case 2:
 278       xor_sum.as_u32x4 ^= data[1 + t->skip_n_vectors] & mask[1];
 279       /* FALLTHROUGH */
 280     case 1:
 281       break;
 282     default:
 283       abort ();
 284     }
 285 #else
 286   u32 skip_u64 = t->skip_n_vectors * 2;
 287   u64 *data64 = (u64 *) h;
 288   xor_sum.as_u64[0] = data64[0 + skip_u64] & ((u64 *) mask)[0];
 289   xor_sum.as_u64[1] = data64[1 + skip_u64] & ((u64 *) mask)[1];
 290   switch (t->match_n_vectors)
 291     {
 292     case 5:
 293       xor_sum.as_u64[0] ^= data64[8 + skip_u64] & ((u64 *) mask)[8];
 294       xor_sum.as_u64[1] ^= data64[9 + skip_u64] & ((u64 *) mask)[9];
 295       /* FALLTHROUGH */
 296     case 4:
 297       xor_sum.as_u64[0] ^= data64[6 + skip_u64] & ((u64 *) mask)[6];
 298       xor_sum.as_u64[1] ^= data64[7 + skip_u64] & ((u64 *) mask)[7];
 299       /* FALLTHROUGH */
 300     case 3:
 301       xor_sum.as_u64[0] ^= data64[4 + skip_u64] & ((u64 *) mask)[4];
 302       xor_sum.as_u64[1] ^= data64[5 + skip_u64] & ((u64 *) mask)[5];
 303       /* FALLTHROUGH */
 304     case 2:
 305       xor_sum.as_u64[0] ^= data64[2 + skip_u64] & ((u64 *) mask)[2];
 306       xor_sum.as_u64[1] ^= data64[3 + skip_u64] & ((u64 *) mask)[3];
 307       /* FALLTHROUGH */
 308     case 1:
 309       break;
 310
 311     default:
 312       abort ();
 313     }
 314 #endif /* CLIB_HAVE_VEC128 */
 315
 316 #ifdef clib_crc32c_uses_intrinsics
 317   return clib_crc32c ((u8 *) & xor_sum, sizeof (xor_sum));
 318 #else
 319   return clib_xxhash (xor_sum.as_u64[0] ^ xor_sum.as_u64[1]);
 320 #endif
 321 }
 322
 323 static inline void
 324 vnet_classify_prefetch_bucket (vnet_classify_table_t * t, u64 hash)
 325 {
 326   u32 bucket_index;
 327
 328   ASSERT (is_pow2 (t->nbuckets));
 329
 330   bucket_index = hash & (t->nbuckets - 1);
 331
 332   clib_prefetch_load (&t->buckets[bucket_index]);
 333 }
 334
 335 static inline vnet_classify_entry_t *
 336 vnet_classify_get_entry (vnet_classify_table_t * t, uword offset)
 337 {
 338   u8 *hp = clib_mem_get_heap_base (t->mheap);
 339   u8 *vp = hp + offset;
 340
 341   return (vnet_classify_entry_t *) vp;
 342 }
 343
 344 static inline uword
 345 vnet_classify_get_offset (vnet_classify_table_t * t,
 346                           vnet_classify_entry_t * v)
 347 {
 348   u8 *hp, *vp;
 349
 350   hp = (u8 *) clib_mem_get_heap_base (t->mheap);
 351   vp = (u8 *) v;
 352
 353   ASSERT ((vp - hp) < 0x100000000ULL);
 354   return vp - hp;
 355 }
 356
 357 static inline vnet_classify_entry_t *
 358 vnet_classify_entry_at_index (vnet_classify_table_t * t,
 359                               vnet_classify_entry_t * e, u32 index)
 360 {
 361   u8 *eu8;
 362
 363   eu8 = (u8 *) e;
 364
 365   eu8 += index * (sizeof (vnet_classify_entry_t) +
 366                   (t->match_n_vectors * sizeof (u32x4)));
 367
 368   return (vnet_classify_entry_t *) eu8;
 369 }
 370
 371 static inline void
 372 vnet_classify_prefetch_entry (vnet_classify_table_t * t, u64 hash)
 373 {
 374   u32 bucket_index;
 375   u32 value_index;
 376   vnet_classify_bucket_t *b;
 377   vnet_classify_entry_t *e;
 378
 379   bucket_index = hash & (t->nbuckets - 1);
 380
 381   b = &t->buckets[bucket_index];
 382
 383   if (b->offset == 0)
 384     return;
 385
 386   hash >>= t->log2_nbuckets;
 387
 388   e = vnet_classify_get_entry (t, b->offset);
 389   value_index = hash & ((1 << b->log2_pages) - 1);
 390
 391   e = vnet_classify_entry_at_index (t, e, value_index);
 392
 393   clib_prefetch_load (e);
 394 }
 395
 396 vnet_classify_entry_t *vnet_classify_find_entry (vnet_classify_table_t * t,
 397                                                  u8 * h, u64 hash, f64 now);
 398
 399 static inline vnet_classify_entry_t *
 400 vnet_classify_find_entry_inline (vnet_classify_table_t *t, const u8 *h,
 401                                  u64 hash, f64 now)
 402 {
 403   vnet_classify_entry_t *v;
 404   u32x4 *mask, *key;
 405   union
 406   {
 407     u32x4 as_u32x4;
 408     u64 as_u64[2];
 409   } result __attribute__ ((aligned (sizeof (u32x4))));
 410   vnet_classify_bucket_t *b;
 411   u32 value_index;
 412   u32 bucket_index;
 413   u32 limit;
 414   int i;
 415
 416   bucket_index = hash & (t->nbuckets - 1);
 417   b = &t->buckets[bucket_index];
 418   mask = t->mask;
 419
 420   if (b->offset == 0)
 421     return 0;
 422
 423   hash >>= t->log2_nbuckets;
 424
 425   v = vnet_classify_get_entry (t, b->offset);
 426   value_index = hash & ((1 << b->log2_pages) - 1);
 427   limit = t->entries_per_page;
 428   if (PREDICT_FALSE (b->linear_search))
 429     {
 430       value_index = 0;
 431       limit *= (1 << b->log2_pages);
 432     }
 433
 434   v = vnet_classify_entry_at_index (t, v, value_index);
 435
 436 #ifdef CLIB_HAVE_VEC128
 437   const u32x4u *data = (const u32x4u *) h;
 438   for (i = 0; i < limit; i++)
 439     {
 440       key = v->key;
 441       result.as_u32x4 = (data[0 + t->skip_n_vectors] & mask[0]) ^ key[0];
 442       switch (t->match_n_vectors)
 443         {
 444         case 5:
 445           result.as_u32x4 |= (data[4 + t->skip_n_vectors] & mask[4]) ^ key[4];
 446           /* FALLTHROUGH */
 447         case 4:
 448           result.as_u32x4 |= (data[3 + t->skip_n_vectors] & mask[3]) ^ key[3];
 449           /* FALLTHROUGH */
 450         case 3:
 451           result.as_u32x4 |= (data[2 + t->skip_n_vectors] & mask[2]) ^ key[2];
 452           /* FALLTHROUGH */
 453         case 2:
 454           result.as_u32x4 |= (data[1 + t->skip_n_vectors] & mask[1]) ^ key[1];
 455           /* FALLTHROUGH */
 456         case 1:
 457           break;
 458         default:
 459           abort ();
 460         }
 461
 462       if (u32x4_is_all_zero (result.as_u32x4))
 463         {
 464           if (PREDICT_TRUE (now))
 465             {
 466               v->hits++;
 467               v->last_heard = now;
 468             }
 469           return (v);
 470         }
 471       v = vnet_classify_entry_at_index (t, v, 1);
 472     }
 473 #else
 474   u32 skip_u64 = t->skip_n_vectors * 2;
 475   const u64 *data64 = (const u64 *) h;
 476   for (i = 0; i < limit; i++)
 477     {
 478       key = v->key;
 479
 480       result.as_u64[0] =
 481         (data64[0 + skip_u64] & ((u64 *) mask)[0]) ^ ((u64 *) key)[0];
 482       result.as_u64[1] =
 483         (data64[1 + skip_u64] & ((u64 *) mask)[1]) ^ ((u64 *) key)[1];
 484       switch (t->match_n_vectors)
 485         {
 486         case 5:
 487           result.as_u64[0] |=
 488             (data64[8 + skip_u64] & ((u64 *) mask)[8]) ^ ((u64 *) key)[8];
 489           result.as_u64[1] |=
 490             (data64[9 + skip_u64] & ((u64 *) mask)[9]) ^ ((u64 *) key)[9];
 491           /* FALLTHROUGH */
 492         case 4:
 493           result.as_u64[0] |=
 494             (data64[6 + skip_u64] & ((u64 *) mask)[6]) ^ ((u64 *) key)[6];
 495           result.as_u64[1] |=
 496             (data64[7 + skip_u64] & ((u64 *) mask)[7]) ^ ((u64 *) key)[7];
 497           /* FALLTHROUGH */
 498         case 3:
 499           result.as_u64[0] |=
 500             (data64[4 + skip_u64] & ((u64 *) mask)[4]) ^ ((u64 *) key)[4];
 501           result.as_u64[1] |=
 502             (data64[5 + skip_u64] & ((u64 *) mask)[5]) ^ ((u64 *) key)[5];
 503           /* FALLTHROUGH */
 504         case 2:
 505           result.as_u64[0] |=
 506             (data64[2 + skip_u64] & ((u64 *) mask)[2]) ^ ((u64 *) key)[2];
 507           result.as_u64[1] |=
 508             (data64[3 + skip_u64] & ((u64 *) mask)[3]) ^ ((u64 *) key)[3];
 509           /* FALLTHROUGH */
 510         case 1:
 511           break;
 512         default:
 513           abort ();
 514         }
 515
 516       if (result.as_u64[0] == 0 && result.as_u64[1] == 0)
 517         {
 518           if (PREDICT_TRUE (now))
 519             {
 520               v->hits++;
 521               v->last_heard = now;
 522             }
 523           return (v);
 524         }
 525
 526       v = vnet_classify_entry_at_index (t, v, 1);
 527     }
 528 #endif /* CLIB_HAVE_VEC128 */
 529   return 0;
 530 }
 531
 532 vnet_classify_table_t *vnet_classify_new_table (vnet_classify_main_t *cm,
 533                                                 const u8 *mask, u32 nbuckets,
 534                                                 u32 memory_size,
 535                                                 u32 skip_n_vectors,
 536                                                 u32 match_n_vectors);
 537
 538 int vnet_classify_add_del_session (vnet_classify_main_t *cm, u32 table_index,
 539                                    const u8 *match, u32 hit_next_index,
 540                                    u32 opaque_index, i32 advance, u8 action,
 541                                    u16 metadata, int is_add);
 542
 543 int vnet_classify_add_del_table (vnet_classify_main_t *cm, const u8 *mask,
 544                                  u32 nbuckets, u32 memory_size, u32 skip,
 545                                  u32 match, u32 next_table_index,
 546                                  u32 miss_next_index, u32 *table_index,
 547                                  u8 current_data_flag, i16 current_data_offset,
 548                                  int is_add, int del_chain);
 549 void vnet_classify_delete_table_index (vnet_classify_main_t *cm,
 550                                        u32 table_index, int del_chain);
 551
 552 unformat_function_t unformat_ip4_mask;
 553 unformat_function_t unformat_ip6_mask;
 554 unformat_function_t unformat_l3_mask;
 555 unformat_function_t unformat_l2_mask;
 556 unformat_function_t unformat_classify_mask;
 557 unformat_function_t unformat_l2_next_index;
 558 unformat_function_t unformat_ip_next_index;
 559 unformat_function_t unformat_ip4_match;
 560 unformat_function_t unformat_ip6_match;
 561 unformat_function_t unformat_l3_match;
 562 unformat_function_t unformat_l4_match;
 563 unformat_function_t unformat_vlan_tag;
 564 unformat_function_t unformat_l2_match;
 565 unformat_function_t unformat_classify_match;
 566
 567 void vnet_classify_register_unformat_ip_next_index_fn
 568   (unformat_function_t * fn);
 569
 570 void vnet_classify_register_unformat_l2_next_index_fn
 571   (unformat_function_t * fn);
 572
 573 void vnet_classify_register_unformat_acl_next_index_fn
 574   (unformat_function_t * fn);
 575
 576 void vnet_classify_register_unformat_policer_next_index_fn
 577   (unformat_function_t * fn);
 578
 579 void vnet_classify_register_unformat_opaque_index_fn (unformat_function_t *
 580                                                       fn);
 581
 582 u32 classify_get_pcap_chain (vnet_classify_main_t * cm, u32 sw_if_index);
 583 void classify_set_pcap_chain (vnet_classify_main_t * cm,
 584                               u32 sw_if_index, u32 table_index);
 585
 586 u32 classify_get_trace_chain (void);
 587 void classify_set_trace_chain (vnet_classify_main_t * cm, u32 table_index);
 588
 589 u32 classify_sort_table_chain (vnet_classify_main_t * cm, u32 table_index);
 590 u32 classify_lookup_chain (u32 table_index,
 591                            u8 * mask, u32 n_skip, u32 n_match);
 592
 593 #endif /* __included_vnet_classify_h__ */
 594
 595 /*
 596  * fd.io coding-style-patch-verification: ON
 597  *
 598  * Local Variables:
 599  * eval: (c-set-style "gnu")
 600  * End:
 601  */