session: cleanup part 3
[vpp.git] / src / vnet / session / transport.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2017-2019 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 #include <vnet/session/transport_interface.h>
17 #include <vnet/session/session.h>
18 #include <vnet/fib/fib.h>
19
20 /**
21  * Per-type vector of transport protocol virtual function tables
22  */
23 transport_proto_vft_t *tp_vfts;
24
25 /*
26  * Port allocator seed
27  */
28 static u32 port_allocator_seed;
29
30 /*
31  * Local endpoints table
32  */
33 static transport_endpoint_table_t local_endpoints_table;
34
35 /*
36  * Pool of local endpoints
37  */
38 static transport_endpoint_t *local_endpoints;
39
40 /*
41  * Local endpoints pool lock
42  */
43 static clib_spinlock_t local_endpoints_lock;
44
45 /*
46  * Period used by transport pacers. Initialized by session layer
47  */
48 static double transport_pacer_period;
49
50 #define TRANSPORT_PACER_MIN_MSS         1460
51 #define TRANSPORT_PACER_MIN_BURST       TRANSPORT_PACER_MIN_MSS
52
53 u8 *
54 format_transport_proto (u8 * s, va_list * args)
55 {
56   u32 transport_proto = va_arg (*args, u32);
57   switch (transport_proto)
58     {
59     case TRANSPORT_PROTO_TCP:
60       s = format (s, "TCP");
61       break;
62     case TRANSPORT_PROTO_UDP:
63       s = format (s, "UDP");
64       break;
65     case TRANSPORT_PROTO_SCTP:
66       s = format (s, "SCTP");
67       break;
68     case TRANSPORT_PROTO_UDPC:
69       s = format (s, "UDPC");
70       break;
71     }
72   return s;
73 }
74
75 u8 *
76 format_transport_proto_short (u8 * s, va_list * args)
77 {
78   u32 transport_proto = va_arg (*args, u32);
79   switch (transport_proto)
80     {
81     case TRANSPORT_PROTO_TCP:
82       s = format (s, "T");
83       break;
84     case TRANSPORT_PROTO_UDP:
85       s = format (s, "U");
86       break;
87     case TRANSPORT_PROTO_SCTP:
88       s = format (s, "S");
89       break;
90     case TRANSPORT_PROTO_UDPC:
91       s = format (s, "U");
92       break;
93     }
94   return s;
95 }
96
97 u8 *
98 format_transport_connection (u8 * s, va_list * args)
99 {
100   u32 transport_proto = va_arg (*args, u32);
101   u32 conn_index = va_arg (*args, u32);
102   u32 thread_index = va_arg (*args, u32);
103   u32 verbose = va_arg (*args, u32);
104   transport_proto_vft_t *tp_vft;
105   transport_connection_t *tc;
106   u32 indent;
107
108   tp_vft = transport_protocol_get_vft (transport_proto);
109   if (!tp_vft)
110     return s;
111
112   s = format (s, "%U", tp_vft->format_connection, conn_index, thread_index,
113               verbose);
114   tc = tp_vft->get_connection (conn_index, thread_index);
115   if (tc && transport_connection_is_tx_paced (tc) && verbose > 1)
116     {
117       indent = format_get_indent (s) + 1;
118       s = format (s, "%Upacer: %U\n", format_white_space, indent,
119                   format_transport_pacer, &tc->pacer);
120     }
121   return s;
122 }
123
124 u8 *
125 format_transport_listen_connection (u8 * s, va_list * args)
126 {
127   u32 transport_proto = va_arg (*args, u32);
128   transport_proto_vft_t *tp_vft;
129
130   tp_vft = transport_protocol_get_vft (transport_proto);
131   if (!tp_vft)
132     return s;
133
134   s = (tp_vft->format_listener) (s, args);
135   return s;
136 }
137
138 u8 *
139 format_transport_half_open_connection (u8 * s, va_list * args)
140 {
141   u32 transport_proto = va_arg (*args, u32);
142   u32 listen_index = va_arg (*args, u32);
143   transport_proto_vft_t *tp_vft;
144
145   tp_vft = transport_protocol_get_vft (transport_proto);
146   if (!tp_vft)
147     return s;
148
149   s = format (s, "%U", tp_vft->format_half_open, listen_index);
150   return s;
151 }
152
153 uword
154 unformat_transport_proto (unformat_input_t * input, va_list * args)
155 {
156   u32 *proto = va_arg (*args, u32 *);
157   if (unformat (input, "tcp"))
158     *proto = TRANSPORT_PROTO_TCP;
159   else if (unformat (input, "TCP"))
160     *proto = TRANSPORT_PROTO_TCP;
161   else if (unformat (input, "udp"))
162     *proto = TRANSPORT_PROTO_UDP;
163   else if (unformat (input, "UDP"))
164     *proto = TRANSPORT_PROTO_UDP;
165   else if (unformat (input, "sctp"))
166     *proto = TRANSPORT_PROTO_SCTP;
167   else if (unformat (input, "SCTP"))
168     *proto = TRANSPORT_PROTO_SCTP;
169   else if (unformat (input, "tls"))
170     *proto = TRANSPORT_PROTO_TLS;
171   else if (unformat (input, "TLS"))
172     *proto = TRANSPORT_PROTO_TLS;
173   else if (unformat (input, "udpc"))
174     *proto = TRANSPORT_PROTO_UDPC;
175   else if (unformat (input, "UDPC"))
176     *proto = TRANSPORT_PROTO_UDPC;
177   else
178     return 0;
179   return 1;
180 }
181
182 u32
183 transport_endpoint_lookup (transport_endpoint_table_t * ht, u8 proto,
184                            ip46_address_t * ip, u16 port)
185 {
186   clib_bihash_kv_24_8_t kv;
187   int rv;
188
189   kv.key[0] = ip->as_u64[0];
190   kv.key[1] = ip->as_u64[1];
191   kv.key[2] = (u64) port << 8 | (u64) proto;
192
193   rv = clib_bihash_search_inline_24_8 (ht, &kv);
194   if (rv == 0)
195     return kv.value;
196
197   return ENDPOINT_INVALID_INDEX;
198 }
199
200 void
201 transport_endpoint_table_add (transport_endpoint_table_t * ht, u8 proto,
202                               transport_endpoint_t * te, u32 value)
203 {
204   clib_bihash_kv_24_8_t kv;
205
206   kv.key[0] = te->ip.as_u64[0];
207   kv.key[1] = te->ip.as_u64[1];
208   kv.key[2] = (u64) te->port << 8 | (u64) proto;
209   kv.value = value;
210
211   clib_bihash_add_del_24_8 (ht, &kv, 1);
212 }
213
214 void
215 transport_endpoint_table_del (transport_endpoint_table_t * ht, u8 proto,
216                               transport_endpoint_t * te)
217 {
218   clib_bihash_kv_24_8_t kv;
219
220   kv.key[0] = te->ip.as_u64[0];
221   kv.key[1] = te->ip.as_u64[1];
222   kv.key[2] = (u64) te->port << 8 | (u64) proto;
223
224   clib_bihash_add_del_24_8 (ht, &kv, 0);
225 }
226
227 /**
228  * Register transport virtual function table.
229  *
230  * @param transport_proto - transport protocol type (i.e., TCP, UDP ..)
231  * @param vft - virtual function table for transport proto
232  * @param fib_proto - network layer protocol
233  * @param output_node - output node index that session layer will hand off
234  *                      buffers to, for requested fib proto
235  */
236 void
237 transport_register_protocol (transport_proto_t transport_proto,
238                              const transport_proto_vft_t * vft,
239                              fib_protocol_t fib_proto, u32 output_node)
240 {
241   u8 is_ip4 = fib_proto == FIB_PROTOCOL_IP4;
242
243   vec_validate (tp_vfts, transport_proto);
244   tp_vfts[transport_proto] = *vft;
245
246   session_register_transport (transport_proto, vft, is_ip4, output_node);
247 }
248
249 /**
250  * Get transport virtual function table
251  *
252  * @param type - session type (not protocol type)
253  */
254 transport_proto_vft_t *
255 transport_protocol_get_vft (transport_proto_t transport_proto)
256 {
257   if (transport_proto >= vec_len (tp_vfts))
258     return 0;
259   return &tp_vfts[transport_proto];
260 }
261
262 transport_service_type_t
263 transport_protocol_service_type (transport_proto_t tp)
264 {
265   return tp_vfts[tp].service_type;
266 }
267
268 transport_tx_fn_type_t
269 transport_protocol_tx_fn_type (transport_proto_t tp)
270 {
271   return tp_vfts[tp].tx_type;
272 }
273
274 transport_connection_t *
275 transport_get_connection (transport_proto_t tp, u32 conn_index,
276                           u8 thread_index)
277 {
278   return tp_vfts[tp].get_connection (conn_index, thread_index);
279 }
280
281 transport_connection_t *
282 transport_get_listener (transport_proto_t tp, u32 conn_index)
283 {
284   return tp_vfts[tp].get_listener (conn_index);
285 }
286
287 u8
288 transport_protocol_is_cl (transport_proto_t tp)
289 {
290   return (tp_vfts[tp].service_type == TRANSPORT_SERVICE_CL);
291 }
292
293 #define PORT_MASK ((1 << 16)- 1)
294
295 void
296 transport_endpoint_del (u32 tepi)
297 {
298   clib_spinlock_lock_if_init (&local_endpoints_lock);
299   pool_put_index (local_endpoints, tepi);
300   clib_spinlock_unlock_if_init (&local_endpoints_lock);
301 }
302
303 always_inline transport_endpoint_t *
304 transport_endpoint_new (void)
305 {
306   transport_endpoint_t *tep;
307   pool_get_zero (local_endpoints, tep);
308   return tep;
309 }
310
311 void
312 transport_endpoint_cleanup (u8 proto, ip46_address_t * lcl_ip, u16 port)
313 {
314   u32 tepi;
315   transport_endpoint_t *tep;
316
317   /* Cleanup local endpoint if this was an active connect */
318   tepi = transport_endpoint_lookup (&local_endpoints_table, proto, lcl_ip,
319                                     clib_net_to_host_u16 (port));
320   if (tepi != ENDPOINT_INVALID_INDEX)
321     {
322       tep = pool_elt_at_index (local_endpoints, tepi);
323       transport_endpoint_table_del (&local_endpoints_table, proto, tep);
324       transport_endpoint_del (tepi);
325     }
326 }
327
328 static void
329 transport_endpoint_mark_used (u8 proto, ip46_address_t * ip, u16 port)
330 {
331   transport_endpoint_t *tep;
332   clib_spinlock_lock_if_init (&local_endpoints_lock);
333   tep = transport_endpoint_new ();
334   clib_memcpy_fast (&tep->ip, ip, sizeof (*ip));
335   tep->port = port;
336   transport_endpoint_table_add (&local_endpoints_table, proto, tep,
337                                 tep - local_endpoints);
338   clib_spinlock_unlock_if_init (&local_endpoints_lock);
339 }
340
341 /**
342  * Allocate local port and add if successful add entry to local endpoint
343  * table to mark the pair as used.
344  */
345 int
346 transport_alloc_local_port (u8 proto, ip46_address_t * ip)
347 {
348   u16 min = 1024, max = 65535;  /* XXX configurable ? */
349   int tries, limit;
350   u32 tei;
351
352   limit = max - min;
353
354   /* Only support active opens from thread 0 */
355   ASSERT (vlib_get_thread_index () == 0);
356
357   /* Search for first free slot */
358   for (tries = 0; tries < limit; tries++)
359     {
360       u16 port = 0;
361
362       /* Find a port in the specified range */
363       while (1)
364         {
365           port = random_u32 (&port_allocator_seed) & PORT_MASK;
366           if (PREDICT_TRUE (port >= min && port < max))
367             break;
368         }
369
370       /* Look it up. If not found, we're done */
371       tei = transport_endpoint_lookup (&local_endpoints_table, proto, ip,
372                                        port);
373       if (tei == ENDPOINT_INVALID_INDEX)
374         {
375           transport_endpoint_mark_used (proto, ip, port);
376           return port;
377         }
378     }
379   return -1;
380 }
381
382 static clib_error_t *
383 transport_get_interface_ip (u32 sw_if_index, u8 is_ip4, ip46_address_t * addr)
384 {
385   if (is_ip4)
386     {
387       ip4_address_t *ip4;
388       ip4 = ip_interface_get_first_ip (sw_if_index, 1);
389       if (!ip4)
390         return clib_error_return (0, "no routable ip4 address on %U",
391                                   format_vnet_sw_if_index_name,
392                                   vnet_get_main (), sw_if_index);
393       addr->ip4.as_u32 = ip4->as_u32;
394     }
395   else
396     {
397       ip6_address_t *ip6;
398       ip6 = ip_interface_get_first_ip (sw_if_index, 0);
399       if (ip6 == 0)
400         return clib_error_return (0, "no routable ip6 addresses on %U",
401                                   format_vnet_sw_if_index_name,
402                                   vnet_get_main (), sw_if_index);
403       clib_memcpy_fast (&addr->ip6, ip6, sizeof (*ip6));
404     }
405   return 0;
406 }
407
408 static clib_error_t *
409 transport_find_local_ip_for_remote (u32 sw_if_index,
410                                     transport_endpoint_t * rmt,
411                                     ip46_address_t * lcl_addr)
412 {
413   fib_node_index_t fei;
414   fib_prefix_t prefix;
415
416   if (sw_if_index == ENDPOINT_INVALID_INDEX)
417     {
418       /* Find a FIB path to the destination */
419       clib_memcpy_fast (&prefix.fp_addr, &rmt->ip, sizeof (rmt->ip));
420       prefix.fp_proto = rmt->is_ip4 ? FIB_PROTOCOL_IP4 : FIB_PROTOCOL_IP6;
421       prefix.fp_len = rmt->is_ip4 ? 32 : 128;
422
423       ASSERT (rmt->fib_index != ENDPOINT_INVALID_INDEX);
424       fei = fib_table_lookup (rmt->fib_index, &prefix);
425
426       /* Couldn't find route to destination. Bail out. */
427       if (fei == FIB_NODE_INDEX_INVALID)
428         return clib_error_return (0, "no route to %U", format_ip46_address,
429                                   &rmt->ip, (rmt->is_ip4 == 0) + 1);
430
431       sw_if_index = fib_entry_get_resolving_interface (fei);
432       if (sw_if_index == ENDPOINT_INVALID_INDEX)
433         return clib_error_return (0, "no resolving interface for %U",
434                                   format_ip46_address, &rmt->ip,
435                                   (rmt->is_ip4 == 0) + 1);
436     }
437
438   clib_memset (lcl_addr, 0, sizeof (*lcl_addr));
439   return transport_get_interface_ip (sw_if_index, rmt->is_ip4, lcl_addr);
440 }
441
442 int
443 transport_alloc_local_endpoint (u8 proto, transport_endpoint_cfg_t * rmt_cfg,
444                                 ip46_address_t * lcl_addr, u16 * lcl_port)
445 {
446   transport_endpoint_t *rmt = (transport_endpoint_t *) rmt_cfg;
447   clib_error_t *error;
448   int port;
449   u32 tei;
450
451   /*
452    * Find the local address
453    */
454   if (ip_is_zero (&rmt_cfg->peer.ip, rmt_cfg->peer.is_ip4))
455     {
456       error = transport_find_local_ip_for_remote (rmt_cfg->peer.sw_if_index,
457                                                   rmt, lcl_addr);
458       if (error)
459         {
460           clib_error_report (error);
461           return -1;
462         }
463     }
464   else
465     {
466       /* Assume session layer vetted this address */
467       clib_memcpy_fast (lcl_addr, &rmt_cfg->peer.ip,
468                         sizeof (rmt_cfg->peer.ip));
469     }
470
471   /*
472    * Allocate source port
473    */
474   if (rmt_cfg->peer.port == 0)
475     {
476       port = transport_alloc_local_port (proto, lcl_addr);
477       if (port < 1)
478         {
479           clib_warning ("Failed to allocate src port");
480           return -1;
481         }
482       *lcl_port = port;
483     }
484   else
485     {
486       port = clib_net_to_host_u16 (rmt_cfg->peer.port);
487       tei = transport_endpoint_lookup (&local_endpoints_table, proto,
488                                        lcl_addr, port);
489       if (tei != ENDPOINT_INVALID_INDEX)
490         return -1;
491
492       transport_endpoint_mark_used (proto, lcl_addr, port);
493       *lcl_port = port;
494     }
495
496   return 0;
497 }
498
499 #define SPACER_CPU_TICKS_PER_PERIOD_SHIFT 10
500 #define SPACER_CPU_TICKS_PER_PERIOD (1 << SPACER_CPU_TICKS_PER_PERIOD_SHIFT)
501
502 u8 *
503 format_transport_pacer (u8 * s, va_list * args)
504 {
505   spacer_t *pacer = va_arg (*args, spacer_t *);
506
507   s = format (s, "bucket %u max_burst %u tokens/period %.3f last_update %x",
508               pacer->bucket, pacer->max_burst_size, pacer->tokens_per_period,
509               pacer->last_update);
510   return s;
511 }
512
513 static inline u32
514 spacer_max_burst (spacer_t * pacer, u64 norm_time_now)
515 {
516   u64 n_periods = norm_time_now - pacer->last_update;
517   u64 inc;
518
519   if (n_periods > 0 && (inc = n_periods * pacer->tokens_per_period) > 10)
520     {
521       pacer->last_update = norm_time_now;
522       pacer->bucket += inc;
523     }
524
525   return clib_min (pacer->bucket, pacer->max_burst_size);
526 }
527
528 static inline void
529 spacer_update_bucket (spacer_t * pacer, u32 bytes)
530 {
531   ASSERT (pacer->bucket >= bytes);
532   pacer->bucket -= bytes;
533 }
534
535 static inline void
536 spacer_update_max_burst_size (spacer_t * pacer, u32 max_burst_bytes)
537 {
538   pacer->max_burst_size = clib_max (max_burst_bytes,
539                                     TRANSPORT_PACER_MIN_BURST);
540 }
541
542 static inline void
543 spacer_set_pace_rate (spacer_t * pacer, u64 rate_bytes_per_sec)
544 {
545   ASSERT (rate_bytes_per_sec != 0);
546   pacer->tokens_per_period = rate_bytes_per_sec / transport_pacer_period;
547 }
548
549 void
550 transport_connection_tx_pacer_reset (transport_connection_t * tc,
551                                      u32 rate_bytes_per_sec,
552                                      u32 start_bucket, u64 time_now)
553 {
554   spacer_t *pacer = &tc->pacer;
555   f64 dispatch_period;
556   u32 burst_size;
557
558   dispatch_period = transport_dispatch_period (tc->thread_index);
559   burst_size = rate_bytes_per_sec * dispatch_period;
560   spacer_update_max_burst_size (&tc->pacer, burst_size);
561   spacer_set_pace_rate (&tc->pacer, rate_bytes_per_sec);
562   pacer->last_update = time_now >> SPACER_CPU_TICKS_PER_PERIOD_SHIFT;
563   pacer->bucket = start_bucket;
564 }
565
566 void
567 transport_connection_tx_pacer_init (transport_connection_t * tc,
568                                     u32 rate_bytes_per_sec,
569                                     u32 initial_bucket)
570 {
571   vlib_main_t *vm = vlib_get_main ();
572   tc->flags |= TRANSPORT_CONNECTION_F_IS_TX_PACED;
573   transport_connection_tx_pacer_reset (tc, rate_bytes_per_sec,
574                                        initial_bucket,
575                                        vm->clib_time.last_cpu_time);
576 }
577
578 void
579 transport_connection_tx_pacer_update (transport_connection_t * tc,
580                                       u64 bytes_per_sec)
581 {
582   f64 dispatch_period = transport_dispatch_period (tc->thread_index);
583   u32 burst_size = 1.1 * bytes_per_sec * dispatch_period;
584   spacer_set_pace_rate (&tc->pacer, bytes_per_sec);
585   spacer_update_max_burst_size (&tc->pacer, burst_size);
586 }
587
588 u32
589 transport_connection_tx_pacer_burst (transport_connection_t * tc,
590                                      u64 time_now)
591 {
592   time_now >>= SPACER_CPU_TICKS_PER_PERIOD_SHIFT;
593   return spacer_max_burst (&tc->pacer, time_now);
594 }
595
596 u32
597 transport_connection_snd_space (transport_connection_t * tc, u64 time_now,
598                                 u16 mss)
599 {
600   u32 snd_space, max_paced_burst;
601
602   snd_space = tp_vfts[tc->proto].send_space (tc);
603   if (transport_connection_is_tx_paced (tc))
604     {
605       time_now >>= SPACER_CPU_TICKS_PER_PERIOD_SHIFT;
606       max_paced_burst = spacer_max_burst (&tc->pacer, time_now);
607       max_paced_burst = (max_paced_burst < mss) ? 0 : max_paced_burst;
608       snd_space = clib_min (snd_space, max_paced_burst);
609       snd_space = snd_space - snd_space % mss;
610     }
611   return snd_space;
612 }
613
614 void
615 transport_connection_update_tx_stats (transport_connection_t * tc, u32 bytes)
616 {
617   tc->stats.tx_bytes += bytes;
618   if (transport_connection_is_tx_paced (tc))
619     spacer_update_bucket (&tc->pacer, bytes);
620 }
621
622 void
623 transport_connection_tx_pacer_update_bytes (transport_connection_t * tc,
624                                             u32 bytes)
625 {
626   spacer_update_bucket (&tc->pacer, bytes);
627 }
628
629 void
630 transport_init_tx_pacers_period (void)
631 {
632   f64 cpu_freq = os_cpu_clock_frequency ();
633   transport_pacer_period = cpu_freq / SPACER_CPU_TICKS_PER_PERIOD;
634 }
635
636 void
637 transport_update_time (f64 time_now, u8 thread_index)
638 {
639   transport_proto_vft_t *vft;
640   vec_foreach (vft, tp_vfts)
641   {
642     if (vft->update_time)
643       (vft->update_time) (time_now, thread_index);
644   }
645 }
646
647 void
648 transport_enable_disable (vlib_main_t * vm, u8 is_en)
649 {
650   transport_proto_vft_t *vft;
651   vec_foreach (vft, tp_vfts)
652   {
653     if (vft->enable)
654       (vft->enable) (vm, is_en);
655   }
656 }
657
658 void
659 transport_init (void)
660 {
661   vlib_thread_main_t *vtm = vlib_get_thread_main ();
662   session_manager_main_t *smm = vnet_get_session_manager_main ();
663   u32 num_threads;
664
665   if (smm->local_endpoints_table_buckets == 0)
666     smm->local_endpoints_table_buckets = 250000;
667   if (smm->local_endpoints_table_memory == 0)
668     smm->local_endpoints_table_memory = 512 << 20;
669
670   /* Initialize [port-allocator] random number seed */
671   port_allocator_seed = (u32) clib_cpu_time_now ();
672
673   clib_bihash_init_24_8 (&local_endpoints_table, "local endpoints table",
674                          smm->local_endpoints_table_buckets,
675                          smm->local_endpoints_table_memory);
676   num_threads = 1 /* main thread */  + vtm->n_threads;
677   if (num_threads > 1)
678     clib_spinlock_init (&local_endpoints_lock);
679 }
680
681 /*
682  * fd.io coding-style-patch-verification: ON
683  *
684  * Local Variables:
685  * eval: (c-set-style "gnu")
686  * End:
687  */