vnet/vnet/ip/lookup.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 /*
  16  * ip/ip_lookup.h: ip (4 or 6) lookup structures, adjacencies, ...
  17  *
  18  * Copyright (c) 2008 Eliot Dresselhaus
  19  *
  20  * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining
  21  * a copy of this software and associated documentation files (the
  22  * "Software"), to deal in the Software without restriction, including
  23  * without limitation the rights to use, copy, modify, merge, publish,
  24  * distribute, sublicense, and/or sell copies of the Software, and to
  25  * permit persons to whom the Software is furnished to do so, subject to
  26  * the following conditions:
  27  *
  28  * The above copyright notice and this permission notice shall be
  29  * included in all copies or substantial portions of the Software.
  30  *
  31  *  THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND,
  32  *  EXPRESS OR IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF
  33  *  MERCHANTABILITY, FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND
  34  *  NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE
  35  *  LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION
  36  *  OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM, OUT OF OR IN CONNECTION
  37  *  WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN THE SOFTWARE.
  38  */
  39
  40 #ifndef included_ip_lookup_h
  41 #define included_ip_lookup_h
  42
  43 #include <vnet/vnet.h>
  44 #include <vlib/buffer.h>
  45
  46 /* Next index stored in adjacency. */
  47 typedef enum {
  48   /* Packet does not match any route in table. */
  49   IP_LOOKUP_NEXT_MISS,
  50
  51   /* Adjacency says to drop or punt this packet. */
  52   IP_LOOKUP_NEXT_DROP,
  53   IP_LOOKUP_NEXT_PUNT,
  54
  55   /* This packet is for one of our own IP addresses. */
  56   IP_LOOKUP_NEXT_LOCAL,
  57
  58   /* This packet matches an "interface route" and packets
  59      need to be passed to ARP to find rewrite string for
  60      this destination. */
  61   IP_LOOKUP_NEXT_ARP,
  62
  63   /* This packet is to be rewritten and forwarded to the next
  64      processing node.  This is typically the output interface but
  65      might be another node for further output processing. */
  66   IP_LOOKUP_NEXT_REWRITE,
  67
  68   /* This packet needs to be classified */
  69   IP_LOOKUP_NEXT_CLASSIFY,
  70
  71   /* This packet needs to go to MAP - RFC7596, RFC7597 */
  72   IP_LOOKUP_NEXT_MAP,
  73
  74   /* This packet needs to go to MAP with Translation - RFC7599 */
  75   IP_LOOKUP_NEXT_MAP_T,
  76
  77   /* This packets needs to go to 6RD (RFC5969) */
  78   IP_LOOKUP_NEXT_SIXRD,
  79
  80   /* Hop-by-hop header handling */
  81   IP_LOOKUP_NEXT_HOP_BY_HOP,
  82   IP_LOOKUP_NEXT_ADD_HOP_BY_HOP,
  83   IP_LOOKUP_NEXT_POP_HOP_BY_HOP,
  84
  85   IP_LOOKUP_N_NEXT,
  86 } ip_lookup_next_t;
  87
  88 /* Flow hash configuration */
  89 #define IP_FLOW_HASH_SRC_ADDR (1<<0)
  90 #define IP_FLOW_HASH_DST_ADDR (1<<1)
  91 #define IP_FLOW_HASH_PROTO (1<<2)
  92 #define IP_FLOW_HASH_SRC_PORT (1<<3)
  93 #define IP_FLOW_HASH_DST_PORT (1<<4)
  94 #define IP_FLOW_HASH_REVERSE_SRC_DST (1<<5)
  95
  96 /* Default: 5-tuple without the "reverse" bit */
  97 #define IP_FLOW_HASH_DEFAULT (0x1F)
  98
  99 #define foreach_flow_hash_bit                   \
 100 _(src, IP_FLOW_HASH_SRC_ADDR)                   \
 101 _(dst, IP_FLOW_HASH_DST_ADDR)                   \
 102 _(sport, IP_FLOW_HASH_SRC_PORT)                 \
 103 _(dport, IP_FLOW_HASH_DST_PORT)                 \
 104 _(proto, IP_FLOW_HASH_PROTO)                    \
 105 _(reverse, IP_FLOW_HASH_REVERSE_SRC_DST)
 106
 107 /* IP unicast adjacency. */
 108 typedef struct {
 109   CLIB_CACHE_LINE_ALIGN_MARK(cacheline0);
 110   /* Handle for this adjacency in adjacency heap. */
 111   u32 heap_handle;
 112
 113   STRUCT_MARK(signature_start);
 114
 115   /* Interface address index for this local/arp adjacency. */
 116   u32 if_address_index;
 117
 118   /* Number of adjecencies in block.  Greater than 1 means multipath;
 119      otherwise equal to 1. */
 120   u16 n_adj;
 121
 122   /* Next hop after ip4-lookup. */
 123   union {
 124     ip_lookup_next_t lookup_next_index : 16;
 125     u16 lookup_next_index_as_int;
 126   };
 127
 128   /* Force re-lookup in a different FIB. ~0 => normal behavior */
 129   i16 explicit_fib_index;
 130   u16 mcast_group_index;
 131
 132   /* When classifying, start here */
 133   u16 classify_table_index;
 134   /* Highest possible perf subgraph arc interposition, e.g. for ip6 ioam */
 135   u16 saved_lookup_next_index;
 136
 137   STRUCT_MARK(signature_end);
 138
 139   /* Number of FIB entries sharing this adjacency */
 140   u32 share_count;
 141   /* Use this adjacency instead */
 142   u32 next_adj_with_signature;
 143
 144   CLIB_CACHE_LINE_ALIGN_MARK(cacheline1);
 145
 146   /* Rewrite in second/third cache lines */
 147   vnet_declare_rewrite (VLIB_BUFFER_PRE_DATA_SIZE);
 148 } ip_adjacency_t;
 149
 150 static inline uword
 151 vnet_ip_adjacency_signature (ip_adjacency_t * adj)
 152 {
 153   uword signature = 0xfeedfaceULL;
 154
 155   /* Skip heap handle, sum everything up to but not including share_count */
 156   signature = hash_memory64
 157       (STRUCT_MARK_PTR(adj, signature_start),
 158        STRUCT_OFFSET_OF(ip_adjacency_t, signature_end)
 159        - STRUCT_OFFSET_OF(ip_adjacency_t, signature_start),
 160        signature);
 161
 162   /* and the rewrite */
 163   signature = hash_memory64 (&adj->rewrite_header, VLIB_BUFFER_PRE_DATA_SIZE,
 164                              signature);
 165   return signature;
 166 }
 167
 168 static inline int
 169 vnet_ip_adjacency_share_compare (ip_adjacency_t * a1, ip_adjacency_t *a2)
 170 {
 171   if (memcmp (STRUCT_MARK_PTR(a1, signature_start),
 172               STRUCT_MARK_PTR(a2, signature_start),
 173               STRUCT_OFFSET_OF(ip_adjacency_t, signature_end)
 174               - STRUCT_OFFSET_OF(ip_adjacency_t, signature_start)))
 175     return 0;
 176   if (memcmp (&a1->rewrite_header, &a2->rewrite_header,
 177               VLIB_BUFFER_PRE_DATA_SIZE))
 178     return 0;
 179   return 1;
 180 }
 181
 182 /* Index into adjacency table. */
 183 typedef u32 ip_adjacency_index_t;
 184
 185 typedef struct {
 186   /* Directly connected next-hop adjacency index. */
 187   u32 next_hop_adj_index;
 188
 189   /* Path weight for this adjacency. */
 190   u32 weight;
 191 } ip_multipath_next_hop_t;
 192
 193 typedef struct {
 194   /* Adjacency index of first index in block. */
 195   u32 adj_index;
 196
 197   /* Power of 2 size of adjacency block. */
 198   u32 n_adj_in_block;
 199
 200   /* Number of prefixes that point to this adjacency. */
 201   u32 reference_count;
 202
 203   /* Normalized next hops are used as hash keys: they are sorted by weight
 204      and weights are chosen so they add up to 1 << log2_n_adj_in_block (with
 205      zero-weighted next hops being deleted).
 206      Unnormalized next hops are saved so that control plane has a record of exactly
 207      what the RIB told it. */
 208   struct {
 209     /* Number of hops in the multipath. */
 210     u32 count;
 211
 212     /* Offset into next hop heap for this block. */
 213     u32 heap_offset;
 214
 215     /* Heap handle used to for example free block when we're done with it. */
 216     u32 heap_handle;
 217   } normalized_next_hops, unnormalized_next_hops;
 218 } ip_multipath_adjacency_t;
 219
 220 /* IP multicast adjacency. */
 221 typedef struct {
 222   /* Handle for this adjacency in adjacency heap. */
 223   u32 heap_handle;
 224
 225   /* Number of adjecencies in block. */
 226   u32 n_adj;
 227
 228   /* Rewrite string. */
 229   vnet_declare_rewrite (64 - 2*sizeof(u32));
 230 } ip_multicast_rewrite_t;
 231
 232 typedef struct {
 233   /* ip4-multicast-rewrite next index. */
 234   u32 next_index;
 235
 236   u8 n_rewrite_bytes;
 237
 238   u8 rewrite_string[64 - 1*sizeof(u32) - 1*sizeof(u8)];
 239 } ip_multicast_rewrite_string_t;
 240
 241 typedef struct {
 242   ip_multicast_rewrite_t * rewrite_heap;
 243
 244   ip_multicast_rewrite_string_t * rewrite_strings;
 245
 246   /* Negative rewrite string index; >= 0 sw_if_index.
 247      Sorted.  Used to hash. */
 248   i32 ** adjacency_id_vector;
 249
 250   uword * adjacency_by_id_vector;
 251 } ip_multicast_lookup_main_t;
 252
 253 typedef struct {
 254   /* Key for mhash; in fact, just a byte offset into mhash key vector. */
 255   u32 address_key;
 256
 257   /* Interface which has this address. */
 258   u32 sw_if_index;
 259
 260   /* Adjacency for neighbor probe (ARP) for this interface address. */
 261   u32 neighbor_probe_adj_index;
 262
 263   /* Address (prefix) length for this interface. */
 264   u16 address_length;
 265
 266   /* Will be used for something eventually.  Primary vs. secondary? */
 267   u16 flags;
 268
 269   /* Next and previous pointers for doubly linked list of
 270      addresses per software interface. */
 271   u32 next_this_sw_interface;
 272   u32 prev_this_sw_interface;
 273 } ip_interface_address_t;
 274
 275 typedef enum {
 276   IP_LOCAL_NEXT_DROP,
 277   IP_LOCAL_NEXT_PUNT,
 278   IP_LOCAL_NEXT_UDP_LOOKUP,
 279   IP_LOCAL_NEXT_ICMP,
 280   IP_LOCAL_N_NEXT,
 281 } ip_local_next_t;
 282
 283 struct ip_lookup_main_t;
 284
 285 typedef void (* ip_add_del_adjacency_callback_t) (struct ip_lookup_main_t * lm,
 286                                                   u32 adj_index,
 287                                                   ip_adjacency_t * adj,
 288                                                   u32 is_del);
 289
 290 typedef struct {
 291   vnet_config_main_t config_main;
 292
 293   u32 * config_index_by_sw_if_index;
 294 } ip_config_main_t;
 295
 296 typedef struct ip_lookup_main_t {
 297   /* Adjacency heap. */
 298   ip_adjacency_t * adjacency_heap;
 299
 300   /* Adjacency packet/byte counters indexed by adjacency index. */
 301   vlib_combined_counter_main_t adjacency_counters;
 302
 303   /* Heap of (next hop, weight) blocks.  Sorted by next hop. */
 304   ip_multipath_next_hop_t * next_hop_heap;
 305
 306   /* Indexed by heap_handle from ip_adjacency_t. */
 307   ip_multipath_adjacency_t * multipath_adjacencies;
 308
 309   /* Adjacency by signature hash */
 310   uword * adj_index_by_signature;
 311
 312   /* Temporary vectors for looking up next hops in hash. */
 313   ip_multipath_next_hop_t * next_hop_hash_lookup_key;
 314   ip_multipath_next_hop_t * next_hop_hash_lookup_key_normalized;
 315
 316   /* Hash table mapping normalized next hops and weights
 317      to multipath adjacency index. */
 318   uword * multipath_adjacency_by_next_hops;
 319
 320   u32 * adjacency_remap_table;
 321   u32 n_adjacency_remaps;
 322
 323   /* If average error per adjacency is less than this threshold adjacency block
 324      size is accepted. */
 325   f64 multipath_next_hop_error_tolerance;
 326
 327   /* Adjacency index for routing table misses, local punts, and drops. */
 328   u32 miss_adj_index, drop_adj_index, local_adj_index;
 329
 330   /* Miss adjacency is always first in adjacency table. */
 331 #define IP_LOOKUP_MISS_ADJ_INDEX 0
 332
 333   ip_add_del_adjacency_callback_t * add_del_adjacency_callbacks;
 334
 335   /* Pool of addresses that are assigned to interfaces. */
 336   ip_interface_address_t * if_address_pool;
 337
 338   /* Hash table mapping address to index in interface address pool. */
 339   mhash_t address_to_if_address_index;
 340
 341   /* Head of doubly linked list of interface addresses for each software interface.
 342      ~0 means this interface has no address. */
 343   u32 * if_address_pool_index_by_sw_if_index;
 344
 345   /* First table index to use for this interface, ~0 => none */
 346   u32 * classify_table_index_by_sw_if_index;
 347
 348   /* rx/tx interface/feature configuration. */
 349   ip_config_main_t rx_config_mains[VNET_N_CAST], tx_config_main;
 350
 351   /* Number of bytes in a fib result.  Must be at least
 352      sizeof (uword).  First word is always adjacency index. */
 353   u32 fib_result_n_bytes, fib_result_n_words;
 354
 355   format_function_t * format_fib_result;
 356
 357   /* 1 for ip6; 0 for ip4. */
 358   u32 is_ip6;
 359
 360   /* Either format_ip4_address_and_length or format_ip6_address_and_length. */
 361   format_function_t * format_address_and_length;
 362
 363   /* Table mapping ip protocol to ip[46]-local node next index. */
 364   u8 local_next_by_ip_protocol[256];
 365
 366   /* IP_BUILTIN_PROTOCOL_{TCP,UDP,ICMP,OTHER} by protocol in IP header. */
 367   u8 builtin_protocol_by_ip_protocol[256];
 368 } ip_lookup_main_t;
 369
 370 always_inline ip_adjacency_t *
 371 ip_get_adjacency (ip_lookup_main_t * lm,
 372                   u32 adj_index)
 373 {
 374   ip_adjacency_t * adj;
 375
 376   adj = heap_elt_at_index (lm->adjacency_heap, adj_index);
 377
 378   ASSERT (! heap_is_free_handle (lm->adjacency_heap, adj->heap_handle));
 379
 380   return adj;
 381 }
 382
 383 #define ip_prefetch_adjacency(lm,adj_index,type)                \
 384 do {                                                            \
 385   ip_adjacency_t * _adj = (lm)->adjacency_heap + (adj_index);   \
 386   CLIB_PREFETCH (_adj, sizeof (_adj[0]), type);                 \
 387 } while (0)
 388
 389 always_inline void
 390 ip_call_add_del_adjacency_callbacks (ip_lookup_main_t * lm, u32 adj_index, u32 is_del)
 391 {
 392   ip_adjacency_t * adj;
 393   uword i;
 394   adj = ip_get_adjacency (lm, adj_index);
 395   for (i = 0; i < vec_len (lm->add_del_adjacency_callbacks); i++)
 396     lm->add_del_adjacency_callbacks[i] (lm, adj_index, adj, is_del);
 397 }
 398
 399 /* Create new block of given number of contiguous adjacencies. */
 400 ip_adjacency_t *
 401 ip_add_adjacency (ip_lookup_main_t * lm,
 402                   ip_adjacency_t * adj,
 403                   u32 n_adj,
 404                   u32 * adj_index_result);
 405
 406 void ip_del_adjacency (ip_lookup_main_t * lm, u32 adj_index);
 407
 408 void
 409 ip_multipath_adjacency_free (ip_lookup_main_t * lm,
 410                              ip_multipath_adjacency_t * a);
 411
 412 u32
 413 ip_multipath_adjacency_add_del_next_hop (ip_lookup_main_t * lm,
 414                                          u32 is_del,
 415                                          u32 old_mp_adj_index,
 416                                          u32 next_hop_adj_index,
 417                                          u32 next_hop_weight,
 418                                          u32 * new_mp_adj_index);
 419
 420 clib_error_t *
 421 ip_interface_address_add_del (ip_lookup_main_t * lm,
 422                               u32 sw_if_index,
 423                               void * address,
 424                               u32 address_length,
 425                               u32 is_del,
 426                               u32 * result_index);
 427
 428 always_inline ip_interface_address_t *
 429 ip_get_interface_address (ip_lookup_main_t * lm, void * addr_fib)
 430 {
 431   uword * p = mhash_get (&lm->address_to_if_address_index, addr_fib);
 432   return p ? pool_elt_at_index (lm->if_address_pool, p[0]) : 0;
 433 }
 434
 435 always_inline void *
 436 ip_interface_address_get_address (ip_lookup_main_t * lm, ip_interface_address_t * a)
 437 { return mhash_key_to_mem (&lm->address_to_if_address_index, a->address_key); }
 438
 439 always_inline ip_interface_address_t *
 440 ip_interface_address_for_packet (ip_lookup_main_t * lm, vlib_buffer_t * b, u32 sw_if_index)
 441 {
 442   ip_adjacency_t * adj;
 443   u32 if_address_index;
 444
 445   adj = ip_get_adjacency (lm, vnet_buffer (b)->ip.adj_index[VLIB_TX]);
 446
 447   ASSERT (adj->lookup_next_index == IP_LOOKUP_NEXT_ARP
 448           || adj->lookup_next_index == IP_LOOKUP_NEXT_LOCAL);
 449   if_address_index = adj->if_address_index;
 450   if_address_index = (if_address_index == ~0 ?
 451                       vec_elt (lm->if_address_pool_index_by_sw_if_index, sw_if_index)
 452                       : if_address_index);
 453
 454   return pool_elt_at_index (lm->if_address_pool, if_address_index);
 455 }
 456
 457 #define foreach_ip_interface_address(lm,a,sw_if_index,loop,body)        \
 458 do {                                                                    \
 459     vnet_main_t *_vnm = vnet_get_main();                                     \
 460     u32 _sw_if_index = sw_if_index;                                     \
 461     vnet_sw_interface_t *_swif;                                         \
 462     _swif = vnet_get_sw_interface (_vnm, _sw_if_index);                 \
 463                                                                         \
 464     /*                                                                  \
 465      * Loop => honor unnumbered interface addressing.                   \
 466      */                                                                 \
 467     if (loop && _swif->flags & VNET_SW_INTERFACE_FLAG_UNNUMBERED)       \
 468       _sw_if_index = _swif->unnumbered_sw_if_index;                     \
 469     u32 _ia =                                                           \
 470       (vec_len((lm)->if_address_pool_index_by_sw_if_index)              \
 471        > (_sw_if_index))                                                \
 472         ? vec_elt ((lm)->if_address_pool_index_by_sw_if_index,          \
 473                    (_sw_if_index)) : (u32)~0;                           \
 474     ip_interface_address_t * _a;                                        \
 475     while (_ia != ~0)                                                   \
 476     {                                                                   \
 477         _a = pool_elt_at_index ((lm)->if_address_pool, _ia);            \
 478         _ia = _a->next_this_sw_interface;                               \
 479         (a) = _a;                                                       \
 480         body;                                                           \
 481     }                                                                   \
 482 } while (0)
 483
 484 void ip_lookup_init (ip_lookup_main_t * lm, u32 ip_lookup_node_index);
 485
 486 serialize_function_t serialize_ip_lookup_main, unserialize_ip_lookup_main;
 487 serialize_function_t serialize_vec_ip_adjacency, unserialize_vec_ip_adjacency;
 488
 489 #endif /* included_ip_lookup_h */