pintos-os.org Git - openvswitch/blob - tests/test-classifier.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2009, 2010, 2011 Nicira Networks.
   3  *
   4  * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
   5  * you may not use this file except in compliance with the License.
   6  * You may obtain a copy of the License at:
   7  *
   8  *     http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
   9  *
  10  * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
  11  * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
  12  * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
  13  * See the License for the specific language governing permissions and
  14  * limitations under the License.
  15  */
  16
  17 /* "White box" tests for classifier.
  18  *
  19  * With very few exceptions, these tests obtain complete coverage of every
  20  * basic block and every branch in the classifier implementation, e.g. a clean
  21  * report from "gcov -b".  (Covering the exceptions would require finding
  22  * collisions in the hash function used for flow data, etc.)
  23  *
  24  * This test should receive a clean report from "valgrind --leak-check=full":
  25  * it frees every heap block that it allocates.
  26  */
  27
  28 #include <config.h>
  29 #include "classifier.h"
  30 #include <errno.h>
  31 #include <limits.h>
  32 #include "byte-order.h"
  33 #include "command-line.h"
  34 #include "flow.h"
  35 #include "ofp-util.h"
  36 #include "packets.h"
  37 #include "unaligned.h"
  38
  39 #undef NDEBUG
  40 #include <assert.h>
  41
  42 /* Fields in a rule. */
  43 #define CLS_FIELDS                                                  \
  44     /*                                    struct flow  all-caps */  \
  45     /*        FWW_* bit(s)                member name  name     */  \
  46     /*        --------------------------  -----------  -------- */  \
  47     CLS_FIELD(0,                          tun_id,      TUN_ID)      \
  48     CLS_FIELD(0,                          nw_src,      NW_SRC)      \
  49     CLS_FIELD(0,                          nw_dst,      NW_DST)      \
  50     CLS_FIELD(FWW_IN_PORT,                in_port,     IN_PORT)     \
  51     CLS_FIELD(0,                          vlan_tci,    VLAN_TCI)    \
  52     CLS_FIELD(FWW_DL_TYPE,                dl_type,     DL_TYPE)     \
  53     CLS_FIELD(FWW_TP_SRC,                 tp_src,      TP_SRC)      \
  54     CLS_FIELD(FWW_TP_DST,                 tp_dst,      TP_DST)      \
  55     CLS_FIELD(FWW_DL_SRC,                 dl_src,      DL_SRC)      \
  56     CLS_FIELD(FWW_DL_DST | FWW_ETH_MCAST, dl_dst,      DL_DST)      \
  57     CLS_FIELD(FWW_NW_PROTO,               nw_proto,    NW_PROTO)    \
  58     CLS_FIELD(0,                          tos,         TOS)
  59
  60 /* Field indexes.
  61  *
  62  * (These are also indexed into struct classifier's 'tables' array.) */
  63 enum {
  64 #define CLS_FIELD(WILDCARDS, MEMBER, NAME) CLS_F_IDX_##NAME,
  65     CLS_FIELDS
  66 #undef CLS_FIELD
  67     CLS_N_FIELDS
  68 };
  69
  70 /* Field information. */
  71 struct cls_field {
  72     int ofs;                    /* Offset in struct flow. */
  73     int len;                    /* Length in bytes. */
  74     flow_wildcards_t wildcards; /* FWW_* bit or bits for this field. */
  75     const char *name;           /* Name (for debugging). */
  76 };
  77
  78 static const struct cls_field cls_fields[CLS_N_FIELDS] = {
  79 #define CLS_FIELD(WILDCARDS, MEMBER, NAME)      \
  80     { offsetof(struct flow, MEMBER),            \
  81       sizeof ((struct flow *)0)->MEMBER,        \
  82       WILDCARDS,                                \
  83       #NAME },
  84     CLS_FIELDS
  85 #undef CLS_FIELD
  86 };
  87
  88 struct test_rule {
  89     int aux;                    /* Auxiliary data. */
  90     struct cls_rule cls_rule;   /* Classifier rule data. */
  91 };
  92
  93 static struct test_rule *
  94 test_rule_from_cls_rule(const struct cls_rule *rule)
  95 {
  96     return rule ? CONTAINER_OF(rule, struct test_rule, cls_rule) : NULL;
  97 }
  98
  99 /* Trivial (linear) classifier. */
 100 struct tcls {
 101     size_t n_rules;
 102     size_t allocated_rules;
 103     struct test_rule **rules;
 104 };
 105
 106 static void
 107 tcls_init(struct tcls *tcls)
 108 {
 109     tcls->n_rules = 0;
 110     tcls->allocated_rules = 0;
 111     tcls->rules = NULL;
 112 }
 113
 114 static void
 115 tcls_destroy(struct tcls *tcls)
 116 {
 117     if (tcls) {
 118         size_t i;
 119
 120         for (i = 0; i < tcls->n_rules; i++) {
 121             free(tcls->rules[i]);
 122         }
 123         free(tcls->rules);
 124     }
 125 }
 126
 127 static bool
 128 tcls_is_empty(const struct tcls *tcls)
 129 {
 130     return tcls->n_rules == 0;
 131 }
 132
 133 static struct test_rule *
 134 tcls_insert(struct tcls *tcls, const struct test_rule *rule)
 135 {
 136     size_t i;
 137
 138     assert(!flow_wildcards_is_exact(&rule->cls_rule.wc)
 139            || rule->cls_rule.priority == UINT_MAX);
 140     for (i = 0; i < tcls->n_rules; i++) {
 141         const struct cls_rule *pos = &tcls->rules[i]->cls_rule;
 142         if (cls_rule_equal(pos, &rule->cls_rule)) {
 143             /* Exact match. */
 144             free(tcls->rules[i]);
 145             tcls->rules[i] = xmemdup(rule, sizeof *rule);
 146             return tcls->rules[i];
 147         } else if (pos->priority < rule->cls_rule.priority) {
 148             break;
 149         }
 150     }
 151
 152     if (tcls->n_rules >= tcls->allocated_rules) {
 153         tcls->rules = x2nrealloc(tcls->rules, &tcls->allocated_rules,
 154                                  sizeof *tcls->rules);
 155     }
 156     if (i != tcls->n_rules) {
 157         memmove(&tcls->rules[i + 1], &tcls->rules[i],
 158                 sizeof *tcls->rules * (tcls->n_rules - i));
 159     }
 160     tcls->rules[i] = xmemdup(rule, sizeof *rule);
 161     tcls->n_rules++;
 162     return tcls->rules[i];
 163 }
 164
 165 static void
 166 tcls_remove(struct tcls *cls, const struct test_rule *rule)
 167 {
 168     size_t i;
 169
 170     for (i = 0; i < cls->n_rules; i++) {
 171         struct test_rule *pos = cls->rules[i];
 172         if (pos == rule) {
 173             free(pos);
 174             memmove(&cls->rules[i], &cls->rules[i + 1],
 175                     sizeof *cls->rules * (cls->n_rules - i - 1));
 176             cls->n_rules--;
 177             return;
 178         }
 179     }
 180     NOT_REACHED();
 181 }
 182
 183 static bool
 184 match(const struct cls_rule *wild, const struct flow *fixed)
 185 {
 186     int f_idx;
 187
 188     for (f_idx = 0; f_idx < CLS_N_FIELDS; f_idx++) {
 189         const struct cls_field *f = &cls_fields[f_idx];
 190         bool eq;
 191
 192         if (f->wildcards) {
 193             void *wild_field = (char *) &wild->flow + f->ofs;
 194             void *fixed_field = (char *) fixed + f->ofs;
 195             eq = ((wild->wc.wildcards & f->wildcards) == f->wildcards
 196                   || !memcmp(wild_field, fixed_field, f->len));
 197         } else if (f_idx == CLS_F_IDX_NW_SRC) {
 198             eq = !((fixed->nw_src ^ wild->flow.nw_src) & wild->wc.nw_src_mask);
 199         } else if (f_idx == CLS_F_IDX_NW_DST) {
 200             eq = !((fixed->nw_dst ^ wild->flow.nw_dst) & wild->wc.nw_dst_mask);
 201         } else if (f_idx == CLS_F_IDX_VLAN_TCI) {
 202             eq = !((fixed->vlan_tci ^ wild->flow.vlan_tci)
 203                    & wild->wc.vlan_tci_mask);
 204         } else if (f_idx == CLS_F_IDX_TUN_ID) {
 205             eq = !((fixed->tun_id ^ wild->flow.tun_id) & wild->wc.tun_id_mask);
 206         } else if (f_idx == CLS_F_IDX_TOS) {
 207             eq = !((fixed->tos ^ wild->flow.tos)
 208                    & wild->wc.tos_mask);
 209         } else {
 210             NOT_REACHED();
 211         }
 212
 213         if (!eq) {
 214             return false;
 215         }
 216     }
 217     return true;
 218 }
 219
 220 static struct cls_rule *
 221 tcls_lookup(const struct tcls *cls, const struct flow *flow)
 222 {
 223     size_t i;
 224
 225     for (i = 0; i < cls->n_rules; i++) {
 226         struct test_rule *pos = cls->rules[i];
 227         if (match(&pos->cls_rule, flow)) {
 228             return &pos->cls_rule;
 229         }
 230     }
 231     return NULL;
 232 }
 233
 234 static void
 235 tcls_delete_matches(struct tcls *cls, const struct cls_rule *target)
 236 {
 237     size_t i;
 238
 239     for (i = 0; i < cls->n_rules; ) {
 240         struct test_rule *pos = cls->rules[i];
 241         if (!flow_wildcards_has_extra(&pos->cls_rule.wc, &target->wc)
 242             && match(target, &pos->cls_rule.flow)) {
 243             tcls_remove(cls, pos);
 244         } else {
 245             i++;
 246         }
 247     }
 248 }
 249 \f
 250 static ovs_be32 nw_src_values[] = { CONSTANT_HTONL(0xc0a80001),
 251                                     CONSTANT_HTONL(0xc0a04455) };
 252 static ovs_be32 nw_dst_values[] = { CONSTANT_HTONL(0xc0a80002),
 253                                     CONSTANT_HTONL(0xc0a04455) };
 254 static ovs_be64 tun_id_values[] = {
 255     0,
 256     CONSTANT_HTONLL(UINT64_C(0xfedcba9876543210)) };
 257 static uint16_t in_port_values[] = { 1, OFPP_LOCAL };
 258 static ovs_be16 vlan_tci_values[] = { CONSTANT_HTONS(101), CONSTANT_HTONS(0) };
 259 static ovs_be16 dl_type_values[]
 260             = { CONSTANT_HTONS(ETH_TYPE_IP), CONSTANT_HTONS(ETH_TYPE_ARP) };
 261 static ovs_be16 tp_src_values[] = { CONSTANT_HTONS(49362),
 262                                     CONSTANT_HTONS(80) };
 263 static ovs_be16 tp_dst_values[] = { CONSTANT_HTONS(6667), CONSTANT_HTONS(22) };
 264 static uint8_t dl_src_values[][6] = { { 0x00, 0x02, 0xe3, 0x0f, 0x80, 0xa4 },
 265                                       { 0x5e, 0x33, 0x7f, 0x5f, 0x1e, 0x99 } };
 266 static uint8_t dl_dst_values[][6] = { { 0x4a, 0x27, 0x71, 0xae, 0x64, 0xc1 },
 267                                       { 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff } };
 268 static uint8_t nw_proto_values[] = { IPPROTO_TCP, IPPROTO_ICMP };
 269 static uint8_t tos_values[] = { 48, 0 };
 270
 271 static void *values[CLS_N_FIELDS][2];
 272
 273 static void
 274 init_values(void)
 275 {
 276     values[CLS_F_IDX_TUN_ID][0] = &tun_id_values[0];
 277     values[CLS_F_IDX_TUN_ID][1] = &tun_id_values[1];
 278
 279     values[CLS_F_IDX_IN_PORT][0] = &in_port_values[0];
 280     values[CLS_F_IDX_IN_PORT][1] = &in_port_values[1];
 281
 282     values[CLS_F_IDX_VLAN_TCI][0] = &vlan_tci_values[0];
 283     values[CLS_F_IDX_VLAN_TCI][1] = &vlan_tci_values[1];
 284
 285     values[CLS_F_IDX_DL_SRC][0] = dl_src_values[0];
 286     values[CLS_F_IDX_DL_SRC][1] = dl_src_values[1];
 287
 288     values[CLS_F_IDX_DL_DST][0] = dl_dst_values[0];
 289     values[CLS_F_IDX_DL_DST][1] = dl_dst_values[1];
 290
 291     values[CLS_F_IDX_DL_TYPE][0] = &dl_type_values[0];
 292     values[CLS_F_IDX_DL_TYPE][1] = &dl_type_values[1];
 293
 294     values[CLS_F_IDX_NW_SRC][0] = &nw_src_values[0];
 295     values[CLS_F_IDX_NW_SRC][1] = &nw_src_values[1];
 296
 297     values[CLS_F_IDX_NW_DST][0] = &nw_dst_values[0];
 298     values[CLS_F_IDX_NW_DST][1] = &nw_dst_values[1];
 299
 300     values[CLS_F_IDX_NW_PROTO][0] = &nw_proto_values[0];
 301     values[CLS_F_IDX_NW_PROTO][1] = &nw_proto_values[1];
 302
 303     values[CLS_F_IDX_TOS][0] = &tos_values[0];
 304     values[CLS_F_IDX_TOS][1] = &tos_values[1];
 305
 306     values[CLS_F_IDX_TP_SRC][0] = &tp_src_values[0];
 307     values[CLS_F_IDX_TP_SRC][1] = &tp_src_values[1];
 308
 309     values[CLS_F_IDX_TP_DST][0] = &tp_dst_values[0];
 310     values[CLS_F_IDX_TP_DST][1] = &tp_dst_values[1];
 311 }
 312
 313 #define N_NW_SRC_VALUES ARRAY_SIZE(nw_src_values)
 314 #define N_NW_DST_VALUES ARRAY_SIZE(nw_dst_values)
 315 #define N_TUN_ID_VALUES ARRAY_SIZE(tun_id_values)
 316 #define N_IN_PORT_VALUES ARRAY_SIZE(in_port_values)
 317 #define N_VLAN_TCI_VALUES ARRAY_SIZE(vlan_tci_values)
 318 #define N_DL_TYPE_VALUES ARRAY_SIZE(dl_type_values)
 319 #define N_TP_SRC_VALUES ARRAY_SIZE(tp_src_values)
 320 #define N_TP_DST_VALUES ARRAY_SIZE(tp_dst_values)
 321 #define N_DL_SRC_VALUES ARRAY_SIZE(dl_src_values)
 322 #define N_DL_DST_VALUES ARRAY_SIZE(dl_dst_values)
 323 #define N_NW_PROTO_VALUES ARRAY_SIZE(nw_proto_values)
 324 #define N_TOS_VALUES ARRAY_SIZE(tos_values)
 325
 326 #define N_FLOW_VALUES (N_NW_SRC_VALUES *        \
 327                        N_NW_DST_VALUES *        \
 328                        N_TUN_ID_VALUES *        \
 329                        N_IN_PORT_VALUES *       \
 330                        N_VLAN_TCI_VALUES *       \
 331                        N_DL_TYPE_VALUES *       \
 332                        N_TP_SRC_VALUES *        \
 333                        N_TP_DST_VALUES *        \
 334                        N_DL_SRC_VALUES *        \
 335                        N_DL_DST_VALUES *        \
 336                        N_NW_PROTO_VALUES *      \
 337                        N_TOS_VALUES)
 338
 339 static unsigned int
 340 get_value(unsigned int *x, unsigned n_values)
 341 {
 342     unsigned int rem = *x % n_values;
 343     *x /= n_values;
 344     return rem;
 345 }
 346
 347 static void
 348 compare_classifiers(struct classifier *cls, struct tcls *tcls)
 349 {
 350     static const int confidence = 500;
 351     unsigned int i;
 352
 353     assert(classifier_count(cls) == tcls->n_rules);
 354     for (i = 0; i < confidence; i++) {
 355         struct cls_rule *cr0, *cr1;
 356         struct flow flow;
 357         unsigned int x;
 358
 359         x = rand () % N_FLOW_VALUES;
 360         flow.nw_src = nw_src_values[get_value(&x, N_NW_SRC_VALUES)];
 361         flow.nw_dst = nw_dst_values[get_value(&x, N_NW_DST_VALUES)];
 362         flow.tun_id = tun_id_values[get_value(&x, N_TUN_ID_VALUES)];
 363         flow.in_port = in_port_values[get_value(&x, N_IN_PORT_VALUES)];
 364         flow.vlan_tci = vlan_tci_values[get_value(&x, N_VLAN_TCI_VALUES)];
 365         flow.dl_type = dl_type_values[get_value(&x, N_DL_TYPE_VALUES)];
 366         flow.tp_src = tp_src_values[get_value(&x, N_TP_SRC_VALUES)];
 367         flow.tp_dst = tp_dst_values[get_value(&x, N_TP_DST_VALUES)];
 368         memcpy(flow.dl_src, dl_src_values[get_value(&x, N_DL_SRC_VALUES)],
 369                ETH_ADDR_LEN);
 370         memcpy(flow.dl_dst, dl_dst_values[get_value(&x, N_DL_DST_VALUES)],
 371                ETH_ADDR_LEN);
 372         flow.nw_proto = nw_proto_values[get_value(&x, N_NW_PROTO_VALUES)];
 373         flow.tos = tos_values[get_value(&x, N_TOS_VALUES)];
 374
 375         cr0 = classifier_lookup(cls, &flow);
 376         cr1 = tcls_lookup(tcls, &flow);
 377         assert((cr0 == NULL) == (cr1 == NULL));
 378         if (cr0 != NULL) {
 379             const struct test_rule *tr0 = test_rule_from_cls_rule(cr0);
 380             const struct test_rule *tr1 = test_rule_from_cls_rule(cr1);
 381
 382             assert(cls_rule_equal(cr0, cr1));
 383             assert(tr0->aux == tr1->aux);
 384         }
 385     }
 386 }
 387
 388 static void
 389 destroy_classifier(struct classifier *cls)
 390 {
 391     struct test_rule *rule, *next_rule;
 392     struct cls_cursor cursor;
 393
 394     cls_cursor_init(&cursor, cls, NULL);
 395     CLS_CURSOR_FOR_EACH_SAFE (rule, next_rule, cls_rule, &cursor) {
 396         classifier_remove(cls, &rule->cls_rule);
 397         free(rule);
 398     }
 399     classifier_destroy(cls);
 400 }
 401
 402 static void
 403 check_tables(const struct classifier *cls,
 404              int n_tables, int n_rules, int n_dups)
 405 {
 406     const struct cls_table *table;
 407     struct test_rule *test_rule;
 408     struct cls_cursor cursor;
 409     int found_tables = 0;
 410     int found_rules = 0;
 411     int found_dups = 0;
 412     int found_rules2 = 0;
 413
 414     HMAP_FOR_EACH (table, hmap_node, &cls->tables) {
 415         const struct cls_rule *head;
 416
 417         assert(!hmap_is_empty(&table->rules));
 418
 419         found_tables++;
 420         HMAP_FOR_EACH (head, hmap_node, &table->rules) {
 421             unsigned int prev_priority = UINT_MAX;
 422             const struct cls_rule *rule;
 423
 424             found_rules++;
 425             LIST_FOR_EACH (rule, list, &head->list) {
 426                 assert(rule->priority < prev_priority);
 427                 prev_priority = rule->priority;
 428                 found_rules++;
 429                 found_dups++;
 430                 assert(classifier_find_rule_exactly(cls, rule) == rule);
 431             }
 432         }
 433     }
 434
 435     assert(found_tables == hmap_count(&cls->tables));
 436     assert(n_tables == -1 || n_tables == hmap_count(&cls->tables));
 437     assert(n_rules == -1 || found_rules == n_rules);
 438     assert(n_dups == -1 || found_dups == n_dups);
 439
 440     cls_cursor_init(&cursor, cls, NULL);
 441     CLS_CURSOR_FOR_EACH (test_rule, cls_rule, &cursor) {
 442         found_rules2++;
 443     }
 444     assert(found_rules == found_rules2);
 445 }
 446
 447 static struct test_rule *
 448 make_rule(int wc_fields, unsigned int priority, int value_pat)
 449 {
 450     const struct cls_field *f;
 451     struct test_rule *rule;
 452
 453     rule = xzalloc(sizeof *rule);
 454     cls_rule_init_catchall(&rule->cls_rule, wc_fields ? priority : UINT_MAX);
 455     for (f = &cls_fields[0]; f < &cls_fields[CLS_N_FIELDS]; f++) {
 456         int f_idx = f - cls_fields;
 457         int value_idx = (value_pat & (1u << f_idx)) != 0;
 458         memcpy((char *) &rule->cls_rule.flow + f->ofs,
 459                values[f_idx][value_idx], f->len);
 460
 461         if (f->wildcards) {
 462             rule->cls_rule.wc.wildcards &= ~f->wildcards;
 463         } else if (f_idx == CLS_F_IDX_NW_SRC) {
 464             rule->cls_rule.wc.nw_src_mask = htonl(UINT32_MAX);
 465         } else if (f_idx == CLS_F_IDX_NW_DST) {
 466             rule->cls_rule.wc.nw_dst_mask = htonl(UINT32_MAX);
 467         } else if (f_idx == CLS_F_IDX_VLAN_TCI) {
 468             rule->cls_rule.wc.vlan_tci_mask = htons(UINT16_MAX);
 469         } else if (f_idx == CLS_F_IDX_TUN_ID) {
 470             rule->cls_rule.wc.tun_id_mask = htonll(UINT64_MAX);
 471         } else if (f_idx == CLS_F_IDX_TOS) {
 472             rule->cls_rule.wc.tos_mask = UINT8_MAX;
 473         } else {
 474             NOT_REACHED();
 475         }
 476     }
 477     return rule;
 478 }
 479
 480 static void
 481 shuffle(unsigned int *p, size_t n)
 482 {
 483     for (; n > 1; n--, p++) {
 484         unsigned int *q = &p[rand() % n];
 485         unsigned int tmp = *p;
 486         *p = *q;
 487         *q = tmp;
 488     }
 489 }
 490 \f
 491 /* Tests an empty classifier. */
 492 static void
 493 test_empty(int argc OVS_UNUSED, char *argv[] OVS_UNUSED)
 494 {
 495     struct classifier cls;
 496     struct tcls tcls;
 497
 498     classifier_init(&cls);
 499     tcls_init(&tcls);
 500     assert(classifier_is_empty(&cls));
 501     assert(tcls_is_empty(&tcls));
 502     compare_classifiers(&cls, &tcls);
 503     classifier_destroy(&cls);
 504     tcls_destroy(&tcls);
 505 }
 506
 507 /* Destroys a null classifier. */
 508 static void
 509 test_destroy_null(int argc OVS_UNUSED, char *argv[] OVS_UNUSED)
 510 {
 511     classifier_destroy(NULL);
 512 }
 513
 514 /* Tests classification with one rule at a time. */
 515 static void
 516 test_single_rule(int argc OVS_UNUSED, char *argv[] OVS_UNUSED)
 517 {
 518     unsigned int wc_fields;     /* Hilarious. */
 519
 520     for (wc_fields = 0; wc_fields < (1u << CLS_N_FIELDS); wc_fields++) {
 521         struct classifier cls;
 522         struct test_rule *rule, *tcls_rule;
 523         struct tcls tcls;
 524
 525         rule = make_rule(wc_fields,
 526                          hash_bytes(&wc_fields, sizeof wc_fields, 0), 0);
 527
 528         classifier_init(&cls);
 529         tcls_init(&tcls);
 530
 531         tcls_rule = tcls_insert(&tcls, rule);
 532         classifier_insert(&cls, &rule->cls_rule);
 533         check_tables(&cls, 1, 1, 0);
 534         compare_classifiers(&cls, &tcls);
 535
 536         classifier_remove(&cls, &rule->cls_rule);
 537         tcls_remove(&tcls, tcls_rule);
 538         assert(classifier_is_empty(&cls));
 539         assert(tcls_is_empty(&tcls));
 540         compare_classifiers(&cls, &tcls);
 541
 542         free(rule);
 543         classifier_destroy(&cls);
 544         tcls_destroy(&tcls);
 545     }
 546 }
 547
 548 /* Tests replacing one rule by another. */
 549 static void
 550 test_rule_replacement(int argc OVS_UNUSED, char *argv[] OVS_UNUSED)
 551 {
 552     unsigned int wc_fields;
 553
 554     for (wc_fields = 0; wc_fields < (1u << CLS_N_FIELDS); wc_fields++) {
 555         struct classifier cls;
 556         struct test_rule *rule1;
 557         struct test_rule *rule2;
 558         struct tcls tcls;
 559
 560         rule1 = make_rule(wc_fields, OFP_DEFAULT_PRIORITY, UINT_MAX);
 561         rule2 = make_rule(wc_fields, OFP_DEFAULT_PRIORITY, UINT_MAX);
 562         rule2->aux += 5;
 563         rule2->aux += 5;
 564
 565         classifier_init(&cls);
 566         tcls_init(&tcls);
 567         tcls_insert(&tcls, rule1);
 568         classifier_insert(&cls, &rule1->cls_rule);
 569         check_tables(&cls, 1, 1, 0);
 570         compare_classifiers(&cls, &tcls);
 571         tcls_destroy(&tcls);
 572
 573         tcls_init(&tcls);
 574         tcls_insert(&tcls, rule2);
 575         assert(test_rule_from_cls_rule(
 576                    classifier_replace(&cls, &rule2->cls_rule)) == rule1);
 577         free(rule1);
 578         check_tables(&cls, 1, 1, 0);
 579         compare_classifiers(&cls, &tcls);
 580         tcls_destroy(&tcls);
 581         destroy_classifier(&cls);
 582     }
 583 }
 584
 585 static int
 586 factorial(int n_items)
 587 {
 588     int n, i;
 589
 590     n = 1;
 591     for (i = 2; i <= n_items; i++) {
 592         n *= i;
 593     }
 594     return n;
 595 }
 596
 597 static void
 598 swap(int *a, int *b)
 599 {
 600     int tmp = *a;
 601     *a = *b;
 602     *b = tmp;
 603 }
 604
 605 static void
 606 reverse(int *a, int n)
 607 {
 608     int i;
 609
 610     for (i = 0; i < n / 2; i++) {
 611         int j = n - (i + 1);
 612         swap(&a[i], &a[j]);
 613     }
 614 }
 615
 616 static bool
 617 next_permutation(int *a, int n)
 618 {
 619     int k;
 620
 621     for (k = n - 2; k >= 0; k--) {
 622         if (a[k] < a[k + 1]) {
 623             int l;
 624
 625             for (l = n - 1; ; l--) {
 626                 if (a[l] > a[k]) {
 627                     swap(&a[k], &a[l]);
 628                     reverse(a + (k + 1), n - (k + 1));
 629                     return true;
 630                 }
 631             }
 632         }
 633     }
 634     return false;
 635 }
 636
 637 /* Tests classification with rules that have the same matching criteria. */
 638 static void
 639 test_many_rules_in_one_list (int argc OVS_UNUSED, char *argv[] OVS_UNUSED)
 640 {
 641     enum { N_RULES = 3 };
 642     int n_pris;
 643
 644     for (n_pris = N_RULES; n_pris >= 1; n_pris--) {
 645         int ops[N_RULES * 2];
 646         int pris[N_RULES];
 647         int n_permutations;
 648         int i;
 649
 650         pris[0] = 0;
 651         for (i = 1; i < N_RULES; i++) {
 652             pris[i] = pris[i - 1] + (n_pris > i);
 653         }
 654
 655         for (i = 0; i < N_RULES * 2; i++) {
 656             ops[i] = i / 2;
 657         }
 658
 659         n_permutations = 0;
 660         do {
 661             struct test_rule *rules[N_RULES];
 662             struct test_rule *tcls_rules[N_RULES];
 663             int pri_rules[N_RULES];
 664             struct classifier cls;
 665             struct tcls tcls;
 666
 667             n_permutations++;
 668
 669             for (i = 0; i < N_RULES; i++) {
 670                 rules[i] = make_rule(456, pris[i], 0);
 671                 tcls_rules[i] = NULL;
 672                 pri_rules[i] = -1;
 673             }
 674
 675             classifier_init(&cls);
 676             tcls_init(&tcls);
 677
 678             for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(ops); i++) {
 679                 int j = ops[i];
 680                 int m, n;
 681
 682                 if (!tcls_rules[j]) {
 683                     struct test_rule *displaced_rule;
 684
 685                     tcls_rules[j] = tcls_insert(&tcls, rules[j]);
 686                     displaced_rule = test_rule_from_cls_rule(
 687                         classifier_replace(&cls, &rules[j]->cls_rule));
 688                     if (pri_rules[pris[j]] >= 0) {
 689                         int k = pri_rules[pris[j]];
 690                         assert(displaced_rule != NULL);
 691                         assert(displaced_rule != rules[j]);
 692                         assert(pris[j] == displaced_rule->cls_rule.priority);
 693                         tcls_rules[k] = NULL;
 694                     } else {
 695                         assert(displaced_rule == NULL);
 696                     }
 697                     pri_rules[pris[j]] = j;
 698                 } else {
 699                     classifier_remove(&cls, &rules[j]->cls_rule);
 700                     tcls_remove(&tcls, tcls_rules[j]);
 701                     tcls_rules[j] = NULL;
 702                     pri_rules[pris[j]] = -1;
 703                 }
 704
 705                 n = 0;
 706                 for (m = 0; m < N_RULES; m++) {
 707                     n += tcls_rules[m] != NULL;
 708                 }
 709                 check_tables(&cls, n > 0, n, n - 1);
 710
 711                 compare_classifiers(&cls, &tcls);
 712             }
 713
 714             classifier_destroy(&cls);
 715             tcls_destroy(&tcls);
 716
 717             for (i = 0; i < N_RULES; i++) {
 718                 free(rules[i]);
 719             }
 720         } while (next_permutation(ops, ARRAY_SIZE(ops)));
 721         assert(n_permutations == (factorial(N_RULES * 2) >> N_RULES));
 722     }
 723 }
 724
 725 static int
 726 count_ones(unsigned long int x)
 727 {
 728     int n = 0;
 729
 730     while (x) {
 731         x &= x - 1;
 732         n++;
 733     }
 734
 735     return n;
 736 }
 737
 738 static bool
 739 array_contains(int *array, int n, int value)
 740 {
 741     int i;
 742
 743     for (i = 0; i < n; i++) {
 744         if (array[i] == value) {
 745             return true;
 746         }
 747     }
 748
 749     return false;
 750 }
 751
 752 /* Tests classification with two rules at a time that fall into the same
 753  * table but different lists. */
 754 static void
 755 test_many_rules_in_one_table(int argc OVS_UNUSED, char *argv[] OVS_UNUSED)
 756 {
 757     int iteration;
 758
 759     for (iteration = 0; iteration < 50; iteration++) {
 760         enum { N_RULES = 20 };
 761         struct test_rule *rules[N_RULES];
 762         struct test_rule *tcls_rules[N_RULES];
 763         struct classifier cls;
 764         struct tcls tcls;
 765         int value_pats[N_RULES];
 766         int value_mask;
 767         int wcf;
 768         int i;
 769
 770         do {
 771             wcf = rand() & ((1u << CLS_N_FIELDS) - 1);
 772             value_mask = ~wcf & ((1u << CLS_N_FIELDS) - 1);
 773         } while ((1 << count_ones(value_mask)) < N_RULES);
 774
 775         classifier_init(&cls);
 776         tcls_init(&tcls);
 777
 778         for (i = 0; i < N_RULES; i++) {
 779             unsigned int priority = rand();
 780
 781             do {
 782                 value_pats[i] = rand() & value_mask;
 783             } while (array_contains(value_pats, i, value_pats[i]));
 784
 785             rules[i] = make_rule(wcf, priority, value_pats[i]);
 786             tcls_rules[i] = tcls_insert(&tcls, rules[i]);
 787             classifier_insert(&cls, &rules[i]->cls_rule);
 788
 789             check_tables(&cls, 1, i + 1, 0);
 790             compare_classifiers(&cls, &tcls);
 791         }
 792
 793         for (i = 0; i < N_RULES; i++) {
 794             tcls_remove(&tcls, tcls_rules[i]);
 795             classifier_remove(&cls, &rules[i]->cls_rule);
 796             free(rules[i]);
 797
 798             check_tables(&cls, i < N_RULES - 1, N_RULES - (i + 1), 0);
 799             compare_classifiers(&cls, &tcls);
 800         }
 801
 802         classifier_destroy(&cls);
 803         tcls_destroy(&tcls);
 804     }
 805 }
 806
 807 /* Tests classification with many rules at a time that fall into random lists
 808  * in 'n' tables. */
 809 static void
 810 test_many_rules_in_n_tables(int n_tables)
 811 {
 812     enum { MAX_RULES = 50 };
 813     int wcfs[10];
 814     int iteration;
 815     int i;
 816
 817     assert(n_tables < 10);
 818     for (i = 0; i < n_tables; i++) {
 819         do {
 820             wcfs[i] = rand() & ((1u << CLS_N_FIELDS) - 1);
 821         } while (array_contains(wcfs, i, wcfs[i]));
 822     }
 823
 824     for (iteration = 0; iteration < 30; iteration++) {
 825         unsigned int priorities[MAX_RULES];
 826         struct classifier cls;
 827         struct tcls tcls;
 828
 829         srand(iteration);
 830         for (i = 0; i < MAX_RULES; i++) {
 831             priorities[i] = i * 129;
 832         }
 833         shuffle(priorities, ARRAY_SIZE(priorities));
 834
 835         classifier_init(&cls);
 836         tcls_init(&tcls);
 837
 838         for (i = 0; i < MAX_RULES; i++) {
 839             struct test_rule *rule;
 840             unsigned int priority = priorities[i];
 841             int wcf = wcfs[rand() % n_tables];
 842             int value_pat = rand() & ((1u << CLS_N_FIELDS) - 1);
 843             rule = make_rule(wcf, priority, value_pat);
 844             tcls_insert(&tcls, rule);
 845             classifier_insert(&cls, &rule->cls_rule);
 846             check_tables(&cls, -1, i + 1, -1);
 847             compare_classifiers(&cls, &tcls);
 848         }
 849
 850         while (!classifier_is_empty(&cls)) {
 851             struct test_rule *rule, *next_rule;
 852             struct test_rule *target;
 853             struct cls_cursor cursor;
 854
 855             target = xmemdup(tcls.rules[rand() % tcls.n_rules],
 856                              sizeof(struct test_rule));
 857
 858             cls_cursor_init(&cursor, &cls, &target->cls_rule);
 859             CLS_CURSOR_FOR_EACH_SAFE (rule, next_rule, cls_rule, &cursor) {
 860                 classifier_remove(&cls, &rule->cls_rule);
 861                 free(rule);
 862             }
 863             tcls_delete_matches(&tcls, &target->cls_rule);
 864             compare_classifiers(&cls, &tcls);
 865             check_tables(&cls, -1, -1, -1);
 866             free(target);
 867         }
 868
 869         destroy_classifier(&cls);
 870         tcls_destroy(&tcls);
 871     }
 872 }
 873
 874 static void
 875 test_many_rules_in_two_tables(int argc OVS_UNUSED, char *argv[] OVS_UNUSED)
 876 {
 877     test_many_rules_in_n_tables(2);
 878 }
 879
 880 static void
 881 test_many_rules_in_five_tables(int argc OVS_UNUSED, char *argv[] OVS_UNUSED)
 882 {
 883     test_many_rules_in_n_tables(5);
 884 }
 885 \f
 886 static const struct command commands[] = {
 887     {"empty", 0, 0, test_empty},
 888     {"destroy-null", 0, 0, test_destroy_null},
 889     {"single-rule", 0, 0, test_single_rule},
 890     {"rule-replacement", 0, 0, test_rule_replacement},
 891     {"many-rules-in-one-list", 0, 0, test_many_rules_in_one_list},
 892     {"many-rules-in-one-table", 0, 0, test_many_rules_in_one_table},
 893     {"many-rules-in-two-tables", 0, 0, test_many_rules_in_two_tables},
 894     {"many-rules-in-five-tables", 0, 0, test_many_rules_in_five_tables},
 895     {NULL, 0, 0, NULL},
 896 };
 897
 898 int
 899 main(int argc, char *argv[])
 900 {
 901     set_program_name(argv[0]);
 902     init_values();
 903     run_command(argc - 1, argv + 1, commands);
 904     return 0;
 905 }