90b832cd73dc6df64e7c82e71e02eace6b6b5294
[vpp.git] / src / vnet / tcp / tcp.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2016-2019 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 /**
17  * @file
18  * @brief TCP host stack utilities
19  */
20
21 #include <vnet/tcp/tcp.h>
22 #include <vnet/tcp/tcp_inlines.h>
23 #include <vnet/session/session.h>
24 #include <vnet/fib/fib.h>
25 #include <vnet/dpo/load_balance.h>
26 #include <math.h>
27
28 tcp_main_t tcp_main;
29
30 typedef struct
31 {
32   fib_protocol_t nh_proto;
33   vnet_link_t link_type;
34   ip46_address_t ip;
35   u32 sw_if_index;
36   u8 is_add;
37 } tcp_add_del_adj_args_t;
38
39 static void
40 tcp_add_del_adj_cb (tcp_add_del_adj_args_t * args)
41 {
42   u32 ai;
43   if (args->is_add)
44     {
45       adj_nbr_add_or_lock (args->nh_proto, args->link_type, &args->ip,
46                            args->sw_if_index);
47     }
48   else
49     {
50       ai = adj_nbr_find (FIB_PROTOCOL_IP6, VNET_LINK_IP6, &args->ip,
51                          args->sw_if_index);
52       if (ai != ADJ_INDEX_INVALID)
53         adj_unlock (ai);
54     }
55 }
56
57 static void
58 tcp_add_del_adjacency (tcp_connection_t * tc, u8 is_add)
59 {
60   tcp_add_del_adj_args_t args = {
61     .nh_proto = FIB_PROTOCOL_IP6,
62     .link_type = VNET_LINK_IP6,
63     .ip = tc->c_rmt_ip,
64     .sw_if_index = tc->sw_if_index,
65     .is_add = is_add
66   };
67   vlib_rpc_call_main_thread (tcp_add_del_adj_cb, (u8 *) & args,
68                              sizeof (args));
69 }
70
71 static void
72 tcp_cc_init (tcp_connection_t * tc)
73 {
74   tc->cc_algo->init (tc);
75 }
76
77 static void
78 tcp_cc_cleanup (tcp_connection_t * tc)
79 {
80   if (tc->cc_algo->cleanup)
81     tc->cc_algo->cleanup (tc);
82 }
83
84 void
85 tcp_cc_algo_register (tcp_cc_algorithm_type_e type,
86                       const tcp_cc_algorithm_t * vft)
87 {
88   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
89   vec_validate (tm->cc_algos, type);
90
91   tm->cc_algos[type] = *vft;
92   hash_set_mem (tm->cc_algo_by_name, vft->name, type);
93 }
94
95 tcp_cc_algorithm_t *
96 tcp_cc_algo_get (tcp_cc_algorithm_type_e type)
97 {
98   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
99   return &tm->cc_algos[type];
100 }
101
102 tcp_cc_algorithm_type_e
103 tcp_cc_algo_new_type (const tcp_cc_algorithm_t * vft)
104 {
105   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
106   tcp_cc_algo_register (++tm->cc_last_type, vft);
107   return tm->cc_last_type;
108 }
109
110 static u32
111 tcp_connection_bind (u32 session_index, transport_endpoint_t * lcl)
112 {
113   tcp_main_t *tm = &tcp_main;
114   tcp_connection_t *listener;
115   void *iface_ip;
116
117   pool_get (tm->listener_pool, listener);
118   clib_memset (listener, 0, sizeof (*listener));
119
120   listener->c_c_index = listener - tm->listener_pool;
121   listener->c_lcl_port = lcl->port;
122
123   /* If we are provided a sw_if_index, bind using one of its ips */
124   if (ip_is_zero (&lcl->ip, 1) && lcl->sw_if_index != ENDPOINT_INVALID_INDEX)
125     {
126       if ((iface_ip = ip_interface_get_first_ip (lcl->sw_if_index,
127                                                  lcl->is_ip4)))
128         ip_set (&lcl->ip, iface_ip, lcl->is_ip4);
129     }
130   ip_copy (&listener->c_lcl_ip, &lcl->ip, lcl->is_ip4);
131   listener->c_is_ip4 = lcl->is_ip4;
132   listener->c_proto = TRANSPORT_PROTO_TCP;
133   listener->c_s_index = session_index;
134   listener->c_fib_index = lcl->fib_index;
135   listener->state = TCP_STATE_LISTEN;
136   listener->cc_algo = tcp_cc_algo_get (tcp_cfg.cc_algo);
137
138   tcp_connection_timers_init (listener);
139
140   TCP_EVT (TCP_EVT_BIND, listener);
141
142   return listener->c_c_index;
143 }
144
145 static u32
146 tcp_session_bind (u32 session_index, transport_endpoint_t * tep)
147 {
148   return tcp_connection_bind (session_index, tep);
149 }
150
151 static void
152 tcp_connection_unbind (u32 listener_index)
153 {
154   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
155   tcp_connection_t *tc;
156
157   tc = pool_elt_at_index (tm->listener_pool, listener_index);
158
159   TCP_EVT (TCP_EVT_UNBIND, tc);
160
161   /* Poison the entry */
162   if (CLIB_DEBUG > 0)
163     clib_memset (tc, 0xFA, sizeof (*tc));
164
165   pool_put_index (tm->listener_pool, listener_index);
166 }
167
168 static u32
169 tcp_session_unbind (u32 listener_index)
170 {
171   tcp_connection_unbind (listener_index);
172   return 0;
173 }
174
175 static transport_connection_t *
176 tcp_session_get_listener (u32 listener_index)
177 {
178   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
179   tcp_connection_t *tc;
180   tc = pool_elt_at_index (tm->listener_pool, listener_index);
181   return &tc->connection;
182 }
183
184 /**
185  * Cleanup half-open connection
186  *
187  */
188 static void
189 tcp_half_open_connection_free (tcp_connection_t * tc)
190 {
191   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
192   clib_spinlock_lock_if_init (&tm->half_open_lock);
193   if (CLIB_DEBUG)
194     clib_memset (tc, 0xFA, sizeof (*tc));
195   pool_put (tm->half_open_connections, tc);
196   clib_spinlock_unlock_if_init (&tm->half_open_lock);
197 }
198
199 /**
200  * Try to cleanup half-open connection
201  *
202  * If called from a thread that doesn't own tc, the call won't have any
203  * effect.
204  *
205  * @param tc - connection to be cleaned up
206  * @return non-zero if cleanup failed.
207  */
208 int
209 tcp_half_open_connection_cleanup (tcp_connection_t * tc)
210 {
211   tcp_worker_ctx_t *wrk;
212
213   /* Make sure this is the owning thread */
214   if (tc->c_thread_index != vlib_get_thread_index ())
215     return 1;
216
217   session_half_open_delete_notify (&tc->connection);
218   wrk = tcp_get_worker (tc->c_thread_index);
219   tcp_timer_reset (&wrk->timer_wheel, tc, TCP_TIMER_RETRANSMIT_SYN);
220   tcp_half_open_connection_free (tc);
221   return 0;
222 }
223
224 static tcp_connection_t *
225 tcp_half_open_connection_new (void)
226 {
227   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
228   tcp_connection_t *tc = 0;
229   ASSERT (vlib_get_thread_index () == 0);
230   pool_get (tm->half_open_connections, tc);
231   clib_memset (tc, 0, sizeof (*tc));
232   tc->c_c_index = tc - tm->half_open_connections;
233   return tc;
234 }
235
236 /**
237  * Cleans up connection state.
238  *
239  * No notifications.
240  */
241 void
242 tcp_connection_cleanup (tcp_connection_t * tc)
243 {
244   TCP_EVT (TCP_EVT_DELETE, tc);
245
246   /* Cleanup local endpoint if this was an active connect */
247   if (!(tc->cfg_flags & TCP_CFG_F_NO_ENDPOINT))
248     transport_endpoint_cleanup (TRANSPORT_PROTO_TCP, &tc->c_lcl_ip,
249                                 tc->c_lcl_port);
250
251   /* Check if connection is not yet fully established */
252   if (tc->state == TCP_STATE_SYN_SENT)
253     {
254       /* Try to remove the half-open connection. If this is not the owning
255        * thread, tc won't be removed. Retransmit or establish timers will
256        * eventually expire and call again cleanup on the right thread. */
257       if (tcp_half_open_connection_cleanup (tc))
258         tc->flags |= TCP_CONN_HALF_OPEN_DONE;
259     }
260   else
261     {
262       /* Make sure all timers are cleared */
263       tcp_connection_timers_reset (tc);
264
265       if (!tc->c_is_ip4 && ip6_address_is_link_local_unicast (&tc->c_rmt_ip6))
266         tcp_add_del_adjacency (tc, 0);
267
268       tcp_cc_cleanup (tc);
269       vec_free (tc->snd_sacks);
270       vec_free (tc->snd_sacks_fl);
271       vec_free (tc->rcv_opts.sacks);
272       pool_free (tc->sack_sb.holes);
273
274       if (tc->cfg_flags & TCP_CFG_F_RATE_SAMPLE)
275         tcp_bt_cleanup (tc);
276
277       tcp_connection_free (tc);
278     }
279 }
280
281 /**
282  * Connection removal.
283  *
284  * This should be called only once connection enters CLOSED state. Note
285  * that it notifies the session of the removal event, so if the goal is to
286  * just remove the connection, call tcp_connection_cleanup instead.
287  */
288 void
289 tcp_connection_del (tcp_connection_t * tc)
290 {
291   session_transport_delete_notify (&tc->connection);
292   tcp_connection_cleanup (tc);
293 }
294
295 tcp_connection_t *
296 tcp_connection_alloc (u8 thread_index)
297 {
298   tcp_worker_ctx_t *wrk = tcp_get_worker (thread_index);
299   tcp_connection_t *tc;
300
301   pool_get (wrk->connections, tc);
302   clib_memset (tc, 0, sizeof (*tc));
303   tc->c_c_index = tc - wrk->connections;
304   tc->c_thread_index = thread_index;
305   return tc;
306 }
307
308 tcp_connection_t *
309 tcp_connection_alloc_w_base (u8 thread_index, tcp_connection_t * base)
310 {
311   tcp_worker_ctx_t *wrk = tcp_get_worker (thread_index);
312   tcp_connection_t *tc;
313
314   pool_get (wrk->connections, tc);
315   clib_memcpy_fast (tc, base, sizeof (*tc));
316   tc->c_c_index = tc - wrk->connections;
317   tc->c_thread_index = thread_index;
318   return tc;
319 }
320
321 void
322 tcp_connection_free (tcp_connection_t * tc)
323 {
324   tcp_worker_ctx_t *wrk = tcp_get_worker (tc->c_thread_index);
325   if (CLIB_DEBUG)
326     {
327       clib_memset (tc, 0xFA, sizeof (*tc));
328       pool_put (wrk->connections, tc);
329       return;
330     }
331   pool_put (wrk->connections, tc);
332 }
333
334 void
335 tcp_program_cleanup (tcp_worker_ctx_t * wrk, tcp_connection_t * tc)
336 {
337   tcp_cleanup_req_t *req;
338   clib_time_type_t now;
339
340   now = tcp_time_now_us (tc->c_thread_index);
341   clib_fifo_add2 (wrk->pending_cleanups, req);
342   req->connection_index = tc->c_c_index;
343   req->free_time = now + tcp_cfg.cleanup_time;
344 }
345
346 /**
347  * Begin connection closing procedure.
348  *
349  * If at the end the connection is not in CLOSED state, it is not removed.
350  * Instead, we rely on on TCP to advance through state machine to either
351  * 1) LAST_ACK (passive close) whereby when the last ACK is received
352  * tcp_connection_del is called. This notifies session of the delete and
353  * calls cleanup.
354  * 2) TIME_WAIT (active close) whereby after 2MSL the 2MSL timer triggers
355  * and cleanup is called.
356  *
357  * N.B. Half-close connections are not supported
358  */
359 void
360 tcp_connection_close (tcp_connection_t * tc)
361 {
362   tcp_worker_ctx_t *wrk = tcp_get_worker (tc->c_thread_index);
363
364   TCP_EVT (TCP_EVT_CLOSE, tc);
365
366   /* Send/Program FIN if needed and switch state */
367   switch (tc->state)
368     {
369     case TCP_STATE_SYN_SENT:
370       /* Try to cleanup. If not on the right thread, mark as half-open done.
371        * Connection will be cleaned up when establish timer pops */
372       tcp_connection_cleanup (tc);
373       break;
374     case TCP_STATE_SYN_RCVD:
375       tcp_connection_timers_reset (tc);
376       tcp_send_fin (tc);
377       tcp_connection_set_state (tc, TCP_STATE_FIN_WAIT_1);
378       tcp_timer_update (&wrk->timer_wheel, tc, TCP_TIMER_WAITCLOSE,
379                         tcp_cfg.finwait1_time);
380       break;
381     case TCP_STATE_ESTABLISHED:
382       /* If closing with unread data, reset the connection */
383       if (transport_max_rx_dequeue (&tc->connection))
384         {
385           tcp_send_reset (tc);
386           tcp_connection_timers_reset (tc);
387           tcp_connection_set_state (tc, TCP_STATE_CLOSED);
388           session_transport_closed_notify (&tc->connection);
389           tcp_program_cleanup (tcp_get_worker (tc->c_thread_index), tc);
390           tcp_worker_stats_inc (wrk, rst_unread, 1);
391           break;
392         }
393       if (!transport_max_tx_dequeue (&tc->connection))
394         tcp_send_fin (tc);
395       else
396         tc->flags |= TCP_CONN_FINPNDG;
397       tcp_connection_set_state (tc, TCP_STATE_FIN_WAIT_1);
398       /* Set a timer in case the peer stops responding. Otherwise the
399        * connection will be stuck here forever. */
400       ASSERT (tc->timers[TCP_TIMER_WAITCLOSE] == TCP_TIMER_HANDLE_INVALID);
401       tcp_timer_set (&wrk->timer_wheel, tc, TCP_TIMER_WAITCLOSE,
402                      tcp_cfg.finwait1_time);
403       break;
404     case TCP_STATE_CLOSE_WAIT:
405       if (!transport_max_tx_dequeue (&tc->connection))
406         {
407           tcp_send_fin (tc);
408           tcp_connection_timers_reset (tc);
409           tcp_connection_set_state (tc, TCP_STATE_LAST_ACK);
410           tcp_timer_update (&wrk->timer_wheel, tc, TCP_TIMER_WAITCLOSE,
411                             tcp_cfg.lastack_time);
412         }
413       else
414         tc->flags |= TCP_CONN_FINPNDG;
415       break;
416     case TCP_STATE_FIN_WAIT_1:
417       tcp_timer_update (&wrk->timer_wheel, tc, TCP_TIMER_WAITCLOSE,
418                         tcp_cfg.finwait1_time);
419       break;
420     case TCP_STATE_CLOSED:
421       /* Cleanup should've been programmed already */
422       break;
423     default:
424       TCP_DBG ("state: %u", tc->state);
425     }
426 }
427
428 static void
429 tcp_session_close (u32 conn_index, u32 thread_index)
430 {
431   tcp_connection_t *tc;
432   tc = tcp_connection_get (conn_index, thread_index);
433   tcp_connection_close (tc);
434 }
435
436 static void
437 tcp_session_cleanup (u32 conn_index, u32 thread_index)
438 {
439   tcp_connection_t *tc;
440   tc = tcp_connection_get (conn_index, thread_index);
441   if (!tc)
442     return;
443   tcp_connection_set_state (tc, TCP_STATE_CLOSED);
444   tcp_connection_cleanup (tc);
445 }
446
447 static void
448 tcp_session_cleanup_ho (u32 conn_index)
449 {
450   tcp_worker_ctx_t *wrk;
451   tcp_connection_t *tc;
452
453   tc = tcp_half_open_connection_get (conn_index);
454   wrk = tcp_get_worker (tc->c_thread_index);
455   tcp_timer_reset (&wrk->timer_wheel, tc, TCP_TIMER_RETRANSMIT_SYN);
456   tcp_half_open_connection_free (tc);
457 }
458
459 static void
460 tcp_session_reset (u32 conn_index, u32 thread_index)
461 {
462   tcp_connection_t *tc;
463   tc = tcp_connection_get (conn_index, thread_index);
464   tcp_send_reset (tc);
465   tcp_connection_timers_reset (tc);
466   tcp_cong_recovery_off (tc);
467   tcp_connection_set_state (tc, TCP_STATE_CLOSED);
468   session_transport_closed_notify (&tc->connection);
469   tcp_program_cleanup (tcp_get_worker (thread_index), tc);
470 }
471
472 /**
473  * Initialize all connection timers as invalid
474  */
475 void
476 tcp_connection_timers_init (tcp_connection_t * tc)
477 {
478   int i;
479
480   /* Set all to invalid */
481   for (i = 0; i < TCP_N_TIMERS; i++)
482     {
483       tc->timers[i] = TCP_TIMER_HANDLE_INVALID;
484     }
485
486   tc->rto = TCP_RTO_INIT;
487 }
488
489 /**
490  * Stop all connection timers
491  */
492 void
493 tcp_connection_timers_reset (tcp_connection_t * tc)
494 {
495   tcp_worker_ctx_t *wrk = tcp_get_worker (tc->c_thread_index);
496   int i;
497
498   for (i = 0; i < TCP_N_TIMERS; i++)
499     tcp_timer_reset (&wrk->timer_wheel, tc, i);
500 }
501
502 #if 0
503 typedef struct ip4_tcp_hdr
504 {
505   ip4_header_t ip;
506   tcp_header_t tcp;
507 } ip4_tcp_hdr_t;
508
509 typedef struct ip6_tcp_hdr
510 {
511   ip6_header_t ip;
512   tcp_header_t tcp;
513 } ip6_tcp_hdr_t;
514
515 static void
516 tcp_connection_select_lb_bucket (tcp_connection_t * tc, const dpo_id_t * dpo,
517                                  dpo_id_t * result)
518 {
519   const dpo_id_t *choice;
520   load_balance_t *lb;
521   int hash;
522
523   lb = load_balance_get (dpo->dpoi_index);
524   if (tc->c_is_ip4)
525     {
526       ip4_tcp_hdr_t hdr;
527       clib_memset (&hdr, 0, sizeof (hdr));
528       hdr.ip.protocol = IP_PROTOCOL_TCP;
529       hdr.ip.address_pair.src.as_u32 = tc->c_lcl_ip.ip4.as_u32;
530       hdr.ip.address_pair.dst.as_u32 = tc->c_rmt_ip.ip4.as_u32;
531       hdr.tcp.src_port = tc->c_lcl_port;
532       hdr.tcp.dst_port = tc->c_rmt_port;
533       hash = ip4_compute_flow_hash (&hdr.ip, lb->lb_hash_config);
534     }
535   else
536     {
537       ip6_tcp_hdr_t hdr;
538       clib_memset (&hdr, 0, sizeof (hdr));
539       hdr.ip.protocol = IP_PROTOCOL_TCP;
540       clib_memcpy_fast (&hdr.ip.src_address, &tc->c_lcl_ip.ip6,
541                         sizeof (ip6_address_t));
542       clib_memcpy_fast (&hdr.ip.dst_address, &tc->c_rmt_ip.ip6,
543                         sizeof (ip6_address_t));
544       hdr.tcp.src_port = tc->c_lcl_port;
545       hdr.tcp.dst_port = tc->c_rmt_port;
546       hash = ip6_compute_flow_hash (&hdr.ip, lb->lb_hash_config);
547     }
548   choice = load_balance_get_bucket_i (lb, hash & lb->lb_n_buckets_minus_1);
549   dpo_copy (result, choice);
550 }
551
552 fib_node_index_t
553 tcp_lookup_rmt_in_fib (tcp_connection_t * tc)
554 {
555   fib_prefix_t prefix;
556   u32 fib_index;
557
558   clib_memcpy_fast (&prefix.fp_addr, &tc->c_rmt_ip, sizeof (prefix.fp_addr));
559   prefix.fp_proto = tc->c_is_ip4 ? FIB_PROTOCOL_IP4 : FIB_PROTOCOL_IP6;
560   prefix.fp_len = tc->c_is_ip4 ? 32 : 128;
561   fib_index = fib_table_find (prefix.fp_proto, tc->c_fib_index);
562   return fib_table_lookup (fib_index, &prefix);
563 }
564
565 static int
566 tcp_connection_stack_on_fib_entry (tcp_connection_t * tc)
567 {
568   dpo_id_t choice = DPO_INVALID;
569   u32 output_node_index;
570   fib_entry_t *fe;
571
572   fe = fib_entry_get (tc->c_rmt_fei);
573   if (fe->fe_lb.dpoi_type != DPO_LOAD_BALANCE)
574     return -1;
575
576   tcp_connection_select_lb_bucket (tc, &fe->fe_lb, &choice);
577
578   output_node_index =
579     tc->c_is_ip4 ? tcp4_output_node.index : tcp6_output_node.index;
580   dpo_stack_from_node (output_node_index, &tc->c_rmt_dpo, &choice);
581   return 0;
582 }
583
584 /** Stack tcp connection on peer's fib entry.
585  *
586  * This ultimately populates the dpo the connection will use to send packets.
587  */
588 static void
589 tcp_connection_fib_attach (tcp_connection_t * tc)
590 {
591   tc->c_rmt_fei = tcp_lookup_rmt_in_fib (tc);
592
593   ASSERT (tc->c_rmt_fei != FIB_NODE_INDEX_INVALID);
594
595   tcp_connection_stack_on_fib_entry (tc);
596 }
597 #endif /* 0 */
598
599 /**
600  * Generate random iss as per rfc6528
601  */
602 static u32
603 tcp_generate_random_iss (tcp_connection_t * tc)
604 {
605   tcp_main_t *tm = &tcp_main;
606   u64 tmp;
607
608   if (tc->c_is_ip4)
609     tmp = (u64) tc->c_lcl_ip.ip4.as_u32 << 32 | (u64) tc->c_rmt_ip.ip4.as_u32;
610   else
611     tmp = tc->c_lcl_ip.ip6.as_u64[0] ^ tc->c_lcl_ip.ip6.as_u64[1]
612       ^ tc->c_rmt_ip.ip6.as_u64[0] ^ tc->c_rmt_ip.ip6.as_u64[1];
613
614   tmp ^= tm->iss_seed.first | ((u64) tc->c_lcl_port << 16 | tc->c_rmt_port);
615   tmp ^= tm->iss_seed.second;
616   tmp = clib_xxhash (tmp) + clib_cpu_time_now ();
617   return ((tmp >> 32) ^ (tmp & 0xffffffff));
618 }
619
620 /**
621  * Initialize max segment size we're able to process.
622  *
623  * The value is constrained by the output interface's MTU and by the size
624  * of the IP and TCP headers (see RFC6691). It is also what we advertise
625  * to our peer.
626  */
627 static void
628 tcp_init_rcv_mss (tcp_connection_t * tc)
629 {
630   u8 ip_hdr_len;
631
632   /* Already provided at connection init time */
633   if (tc->mss)
634     return;
635
636   ip_hdr_len = tc->c_is_ip4 ? sizeof (ip4_header_t) : sizeof (ip6_header_t);
637   tc->mss = tcp_cfg.default_mtu - sizeof (tcp_header_t) - ip_hdr_len;
638 }
639
640 static void
641 tcp_init_mss (tcp_connection_t * tc)
642 {
643   u16 default_min_mss = 536;
644
645   tcp_init_rcv_mss (tc);
646
647   /* TODO consider PMTU discovery */
648   tc->snd_mss = clib_min (tc->rcv_opts.mss, tc->mss);
649
650   if (tc->snd_mss < 45)
651     {
652       /* Assume that at least the min default mss works */
653       tc->snd_mss = default_min_mss;
654       tc->rcv_opts.mss = default_min_mss;
655     }
656
657   /* We should have enough space for 40 bytes of options */
658   ASSERT (tc->snd_mss > 45);
659
660   /* If we use timestamp option, account for it and make sure
661    * the options are 4-byte aligned */
662   if (tcp_opts_tstamp (&tc->rcv_opts))
663     tc->snd_mss -= TCP_OPTION_LEN_TIMESTAMP + 2 /* alignment */;
664 }
665
666 /**
667  * Initialize connection send variables.
668  */
669 void
670 tcp_init_snd_vars (tcp_connection_t * tc)
671 {
672   /*
673    * We use the time to randomize iss and for setting up the initial
674    * timestamp. Make sure it's updated otherwise syn and ack in the
675    * handshake may make it look as if time has flown in the opposite
676    * direction for us.
677    */
678   tcp_update_time_now (tcp_get_worker (vlib_get_thread_index ()));
679
680   tcp_init_rcv_mss (tc);
681   tc->iss = tcp_generate_random_iss (tc);
682   tc->snd_una = tc->iss;
683   tc->snd_nxt = tc->iss + 1;
684   tc->srtt = 0.1 * THZ;         /* 100 ms */
685
686   if (!tcp_cfg.csum_offload)
687     tc->cfg_flags |= TCP_CFG_F_NO_CSUM_OFFLOAD;
688 }
689
690 void
691 tcp_enable_pacing (tcp_connection_t * tc)
692 {
693   u32 byte_rate;
694   byte_rate = tc->cwnd / (tc->srtt * TCP_TICK);
695   transport_connection_tx_pacer_init (&tc->connection, byte_rate, tc->cwnd);
696   tc->mrtt_us = (u32) ~ 0;
697 }
698
699 /** Initialize tcp connection variables
700  *
701  * Should be called after having received a msg from the peer, i.e., a SYN or
702  * a SYNACK, such that connection options have already been exchanged. */
703 void
704 tcp_connection_init_vars (tcp_connection_t * tc)
705 {
706   tcp_connection_timers_init (tc);
707   tcp_init_mss (tc);
708   scoreboard_init (&tc->sack_sb);
709   if (tc->state == TCP_STATE_SYN_RCVD)
710     tcp_init_snd_vars (tc);
711
712   tcp_cc_init (tc);
713
714   if (!tc->c_is_ip4 && ip6_address_is_link_local_unicast (&tc->c_rmt_ip6))
715     tcp_add_del_adjacency (tc, 1);
716
717   /*  tcp_connection_fib_attach (tc); */
718
719   if (transport_connection_is_tx_paced (&tc->connection)
720       || tcp_cfg.enable_tx_pacing)
721     tcp_enable_pacing (tc);
722
723   if (tc->cfg_flags & TCP_CFG_F_RATE_SAMPLE)
724     tcp_bt_init (tc);
725
726   if (!tcp_cfg.allow_tso)
727     tc->cfg_flags |= TCP_CFG_F_NO_TSO;
728
729   tc->start_ts = tcp_time_now_us (tc->c_thread_index);
730 }
731
732 static int
733 tcp_alloc_custom_local_endpoint (tcp_main_t * tm, ip46_address_t * lcl_addr,
734                                  u16 * lcl_port, u8 is_ip4)
735 {
736   int index, port;
737   if (is_ip4)
738     {
739       index = tm->last_v4_addr_rotor++;
740       if (tm->last_v4_addr_rotor >= vec_len (tcp_cfg.ip4_src_addrs))
741         tm->last_v4_addr_rotor = 0;
742       lcl_addr->ip4.as_u32 = tcp_cfg.ip4_src_addrs[index].as_u32;
743     }
744   else
745     {
746       index = tm->last_v6_addr_rotor++;
747       if (tm->last_v6_addr_rotor >= vec_len (tcp_cfg.ip6_src_addrs))
748         tm->last_v6_addr_rotor = 0;
749       clib_memcpy_fast (&lcl_addr->ip6, &tcp_cfg.ip6_src_addrs[index],
750                         sizeof (ip6_address_t));
751     }
752   port = transport_alloc_local_port (TRANSPORT_PROTO_TCP, lcl_addr);
753   if (port < 1)
754     return SESSION_E_NOPORT;
755   *lcl_port = port;
756   return 0;
757 }
758
759 static int
760 tcp_session_open (transport_endpoint_cfg_t * rmt)
761 {
762   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
763   tcp_connection_t *tc;
764   ip46_address_t lcl_addr;
765   u16 lcl_port;
766   int rv;
767
768   /*
769    * Allocate local endpoint
770    */
771   if ((rmt->is_ip4 && vec_len (tcp_cfg.ip4_src_addrs))
772       || (!rmt->is_ip4 && vec_len (tcp_cfg.ip6_src_addrs)))
773     rv = tcp_alloc_custom_local_endpoint (tm, &lcl_addr, &lcl_port,
774                                           rmt->is_ip4);
775   else
776     rv = transport_alloc_local_endpoint (TRANSPORT_PROTO_TCP,
777                                          rmt, &lcl_addr, &lcl_port);
778
779   if (rv)
780     {
781       if (rv != SESSION_E_PORTINUSE)
782         return rv;
783
784       if (session_lookup_connection (rmt->fib_index, &lcl_addr, &rmt->ip,
785                                      lcl_port, rmt->port, TRANSPORT_PROTO_UDP,
786                                      rmt->is_ip4))
787         return SESSION_E_PORTINUSE;
788
789       /* 5-tuple is available so increase lcl endpoint refcount and proceed
790        * with connection allocation */
791       transport_share_local_endpoint (TRANSPORT_PROTO_UDP, &lcl_addr,
792                                       lcl_port);
793     }
794
795   /*
796    * Create connection and send SYN
797    */
798   clib_spinlock_lock_if_init (&tm->half_open_lock);
799   tc = tcp_half_open_connection_new ();
800   ip_copy (&tc->c_rmt_ip, &rmt->ip, rmt->is_ip4);
801   ip_copy (&tc->c_lcl_ip, &lcl_addr, rmt->is_ip4);
802   tc->c_rmt_port = rmt->port;
803   tc->c_lcl_port = clib_host_to_net_u16 (lcl_port);
804   tc->c_is_ip4 = rmt->is_ip4;
805   tc->c_proto = TRANSPORT_PROTO_TCP;
806   tc->c_fib_index = rmt->fib_index;
807   tc->cc_algo = tcp_cc_algo_get (tcp_cfg.cc_algo);
808   /* The other connection vars will be initialized after SYN ACK */
809   tcp_connection_timers_init (tc);
810   tc->mss = rmt->mss;
811
812   TCP_EVT (TCP_EVT_OPEN, tc);
813   tc->state = TCP_STATE_SYN_SENT;
814   tcp_init_snd_vars (tc);
815   tcp_send_syn (tc);
816   clib_spinlock_unlock_if_init (&tm->half_open_lock);
817
818   return tc->c_c_index;
819 }
820
821 static u8 *
822 format_tcp_session (u8 * s, va_list * args)
823 {
824   u32 tci = va_arg (*args, u32);
825   u32 thread_index = va_arg (*args, u32);
826   u32 verbose = va_arg (*args, u32);
827   tcp_connection_t *tc;
828
829   tc = tcp_connection_get (tci, thread_index);
830   if (tc)
831     s = format (s, "%U", format_tcp_connection, tc, verbose);
832   else
833     s = format (s, "empty\n");
834   return s;
835 }
836
837 static u8 *
838 format_tcp_listener_session (u8 * s, va_list * args)
839 {
840   u32 tci = va_arg (*args, u32);
841   u32 __clib_unused thread_index = va_arg (*args, u32);
842   u32 verbose = va_arg (*args, u32);
843   tcp_connection_t *tc = tcp_listener_get (tci);
844   s = format (s, "%-" SESSION_CLI_ID_LEN "U", format_tcp_connection_id, tc);
845   if (verbose)
846     s = format (s, "%-" SESSION_CLI_STATE_LEN "U", format_tcp_state,
847                 tc->state);
848   return s;
849 }
850
851 static u8 *
852 format_tcp_half_open_session (u8 * s, va_list * args)
853 {
854   u32 tci = va_arg (*args, u32);
855   u32 __clib_unused thread_index = va_arg (*args, u32);
856   u32 verbose = va_arg (*args, u32);
857   tcp_connection_t *tc;
858   u8 *state = 0;
859
860   tc = tcp_half_open_connection_get (tci);
861   if (tc->flags & TCP_CONN_HALF_OPEN_DONE)
862     state = format (state, "%s", "CLOSED");
863   else
864     state = format (state, "%U", format_tcp_state, tc->state);
865   s = format (s, "%-" SESSION_CLI_ID_LEN "U", format_tcp_connection_id, tc);
866   if (verbose)
867     s = format (s, "%-" SESSION_CLI_STATE_LEN "v", state);
868   vec_free (state);
869   return s;
870 }
871
872 static transport_connection_t *
873 tcp_session_get_transport (u32 conn_index, u32 thread_index)
874 {
875   tcp_connection_t *tc = tcp_connection_get (conn_index, thread_index);
876   if (PREDICT_FALSE (!tc))
877     return 0;
878   return &tc->connection;
879 }
880
881 static transport_connection_t *
882 tcp_half_open_session_get_transport (u32 conn_index)
883 {
884   tcp_connection_t *tc = tcp_half_open_connection_get (conn_index);
885   return &tc->connection;
886 }
887
888 static int
889 tcp_set_attribute (tcp_connection_t *tc, transport_endpt_attr_t *attr)
890 {
891   int rv = 0;
892
893   switch (attr->type)
894     {
895     case TRANSPORT_ENDPT_ATTR_NEXT_OUTPUT_NODE:
896       tc->next_node_index = attr->next_output_node & 0xffffffff;
897       tc->next_node_opaque = attr->next_output_node >> 32;
898       break;
899     case TRANSPORT_ENDPT_ATTR_MSS:
900       tc->mss = attr->mss;
901       tc->snd_mss = clib_min (tc->snd_mss, tc->mss);
902       break;
903     case TRANSPORT_ENDPT_ATTR_FLAGS:
904       if (attr->flags & TRANSPORT_ENDPT_ATTR_F_CSUM_OFFLOAD)
905         tc->cfg_flags |= TCP_CFG_F_NO_CSUM_OFFLOAD;
906       else
907         tc->cfg_flags &= ~TCP_CFG_F_NO_CSUM_OFFLOAD;
908       if (attr->flags & TRANSPORT_ENDPT_ATTR_F_GSO)
909         {
910           if (!(tc->cfg_flags & TCP_CFG_F_TSO))
911             tcp_check_gso (tc);
912           tc->cfg_flags &= ~TCP_CFG_F_NO_TSO;
913         }
914       else
915         {
916           tc->cfg_flags |= TCP_CFG_F_NO_TSO;
917           tc->cfg_flags &= ~TCP_CFG_F_TSO;
918         }
919       if (attr->flags & TRANSPORT_ENDPT_ATTR_F_RATE_SAMPLING)
920         {
921           if (!(tc->cfg_flags & TCP_CFG_F_RATE_SAMPLE))
922             tcp_bt_init (tc);
923           tc->cfg_flags |= TCP_CFG_F_RATE_SAMPLE;
924         }
925       else
926         {
927           if (tc->cfg_flags & TCP_CFG_F_RATE_SAMPLE)
928             tcp_bt_cleanup (tc);
929           tc->cfg_flags &= ~TCP_CFG_F_RATE_SAMPLE;
930         }
931       break;
932     case TRANSPORT_ENDPT_ATTR_CC_ALGO:
933       if (tc->cc_algo == tcp_cc_algo_get (attr->cc_algo))
934         break;
935       tcp_cc_cleanup (tc);
936       tc->cc_algo = tcp_cc_algo_get (attr->cc_algo);
937       tcp_cc_init (tc);
938       break;
939     default:
940       rv = -1;
941       break;
942     }
943
944   return rv;
945 }
946
947 static int
948 tcp_get_attribute (tcp_connection_t *tc, transport_endpt_attr_t *attr)
949 {
950   int rv = 0;
951   u64 non;
952
953   switch (attr->type)
954     {
955     case TRANSPORT_ENDPT_ATTR_NEXT_OUTPUT_NODE:
956       non = (u64) tc->next_node_opaque << 32 | tc->next_node_index;
957       attr->next_output_node = non;
958       break;
959     case TRANSPORT_ENDPT_ATTR_MSS:
960       attr->mss = tc->snd_mss;
961       break;
962     case TRANSPORT_ENDPT_ATTR_FLAGS:
963       attr->flags = 0;
964       if (!(tc->cfg_flags & TCP_CFG_F_NO_CSUM_OFFLOAD))
965         attr->flags |= TRANSPORT_ENDPT_ATTR_F_CSUM_OFFLOAD;
966       if (tc->cfg_flags & TCP_CFG_F_TSO)
967         attr->flags |= TRANSPORT_ENDPT_ATTR_F_GSO;
968       if (tc->cfg_flags & TCP_CFG_F_RATE_SAMPLE)
969         attr->flags |= TRANSPORT_ENDPT_ATTR_F_RATE_SAMPLING;
970       break;
971     case TRANSPORT_ENDPT_ATTR_CC_ALGO:
972       attr->cc_algo = tc->cc_algo - tcp_main.cc_algos;
973       break;
974     default:
975       rv = -1;
976       break;
977     }
978
979   return rv;
980 }
981
982 static int
983 tcp_session_attribute (u32 conn_index, u32 thread_index, u8 is_get,
984                        transport_endpt_attr_t *attr)
985 {
986   tcp_connection_t *tc = tcp_connection_get (conn_index, thread_index);
987
988   if (PREDICT_FALSE (!tc))
989     return -1;
990
991   if (is_get)
992     return tcp_get_attribute (tc, attr);
993   else
994     return tcp_set_attribute (tc, attr);
995 }
996
997 static u16
998 tcp_session_cal_goal_size (tcp_connection_t * tc)
999 {
1000   u16 goal_size = tc->snd_mss;
1001
1002   goal_size = tcp_cfg.max_gso_size - tc->snd_mss % tcp_cfg.max_gso_size;
1003   goal_size = clib_min (goal_size, tc->snd_wnd / 2);
1004
1005   return goal_size > tc->snd_mss ? goal_size : tc->snd_mss;
1006 }
1007
1008 always_inline u32
1009 tcp_round_snd_space (tcp_connection_t * tc, u32 snd_space)
1010 {
1011   if (PREDICT_FALSE (tc->snd_wnd < tc->snd_mss))
1012     {
1013       return tc->snd_wnd <= snd_space ? tc->snd_wnd : 0;
1014     }
1015
1016   /* If not snd_wnd constrained and we can't write at least a segment,
1017    * don't try at all */
1018   if (PREDICT_FALSE (snd_space < tc->snd_mss))
1019     return snd_space < tc->cwnd ? 0 : snd_space;
1020
1021   /* round down to mss multiple */
1022   return snd_space - (snd_space % tc->snd_mss);
1023 }
1024
1025 /**
1026  * Compute tx window session is allowed to fill.
1027  *
1028  * Takes into account available send space, snd_mss and the congestion
1029  * state of the connection. If possible, the value returned is a multiple
1030  * of snd_mss.
1031  *
1032  * @param tc tcp connection
1033  * @return number of bytes session is allowed to write
1034  */
1035 static inline u32
1036 tcp_snd_space_inline (tcp_connection_t * tc)
1037 {
1038   int snd_space;
1039
1040   /* Fast path is disabled when recovery is on. @ref tcp_session_custom_tx
1041    * controls both retransmits and the sending of new data while congested
1042    */
1043   if (PREDICT_FALSE (tcp_in_cong_recovery (tc)
1044                      || tc->state == TCP_STATE_CLOSED))
1045     return 0;
1046
1047   snd_space = tcp_available_output_snd_space (tc);
1048
1049   /* If we got dupacks or sacked bytes but we're not yet in recovery, try
1050    * to force the peer to send enough dupacks to start retransmitting as
1051    * per Limited Transmit (RFC3042)
1052    */
1053   if (PREDICT_FALSE (tc->rcv_dupacks || tc->sack_sb.sacked_bytes))
1054     {
1055       int snt_limited, n_pkts;
1056
1057       n_pkts = tcp_opts_sack_permitted (&tc->rcv_opts)
1058         ? tc->sack_sb.reorder - 1 : 2;
1059
1060       if ((seq_lt (tc->limited_transmit, tc->snd_nxt - n_pkts * tc->snd_mss)
1061            || seq_gt (tc->limited_transmit, tc->snd_nxt)))
1062         tc->limited_transmit = tc->snd_nxt;
1063
1064       ASSERT (seq_leq (tc->limited_transmit, tc->snd_nxt));
1065
1066       snt_limited = tc->snd_nxt - tc->limited_transmit;
1067       snd_space = clib_max (n_pkts * tc->snd_mss - snt_limited, 0);
1068     }
1069   return tcp_round_snd_space (tc, snd_space);
1070 }
1071
1072 u32
1073 tcp_snd_space (tcp_connection_t * tc)
1074 {
1075   return tcp_snd_space_inline (tc);
1076 }
1077
1078 static int
1079 tcp_session_send_params (transport_connection_t * trans_conn,
1080                          transport_send_params_t * sp)
1081 {
1082   tcp_connection_t *tc = (tcp_connection_t *) trans_conn;
1083
1084   /* Ensure snd_mss does accurately reflect the amount of data we can push
1085    * in a segment. This also makes sure that options are updated according to
1086    * the current state of the connection. */
1087   tcp_update_burst_snd_vars (tc);
1088
1089   if (PREDICT_FALSE (tc->cfg_flags & TCP_CFG_F_TSO))
1090     sp->snd_mss = tcp_session_cal_goal_size (tc);
1091   else
1092     sp->snd_mss = tc->snd_mss;
1093
1094   sp->snd_space = clib_min (tcp_snd_space_inline (tc),
1095                             tc->snd_wnd - (tc->snd_nxt - tc->snd_una));
1096
1097   ASSERT (seq_geq (tc->snd_nxt, tc->snd_una));
1098   /* This still works if fast retransmit is on */
1099   sp->tx_offset = tc->snd_nxt - tc->snd_una;
1100
1101   sp->flags = sp->snd_space ? 0 : TRANSPORT_SND_F_DESCHED;
1102
1103   return 0;
1104 }
1105
1106 static void
1107 tcp_timer_waitclose_handler (tcp_connection_t * tc)
1108 {
1109   tcp_worker_ctx_t *wrk = tcp_get_worker (tc->c_thread_index);
1110
1111   switch (tc->state)
1112     {
1113     case TCP_STATE_CLOSE_WAIT:
1114       tcp_connection_timers_reset (tc);
1115       /* App never returned with a close */
1116       if (!(tc->flags & TCP_CONN_FINPNDG))
1117         {
1118           tcp_connection_set_state (tc, TCP_STATE_CLOSED);
1119           session_transport_closed_notify (&tc->connection);
1120           tcp_program_cleanup (wrk, tc);
1121           tcp_worker_stats_inc (wrk, to_closewait, 1);
1122           break;
1123         }
1124
1125       /* Send FIN either way and switch to LAST_ACK. */
1126       tcp_cong_recovery_off (tc);
1127       /* Make sure we don't try to send unsent data */
1128       tc->snd_nxt = tc->snd_una;
1129       tcp_send_fin (tc);
1130       tcp_connection_set_state (tc, TCP_STATE_LAST_ACK);
1131       session_transport_closed_notify (&tc->connection);
1132
1133       /* Make sure we don't wait in LAST ACK forever */
1134       tcp_timer_set (&wrk->timer_wheel, tc, TCP_TIMER_WAITCLOSE,
1135                      tcp_cfg.lastack_time);
1136       tcp_worker_stats_inc (wrk, to_closewait2, 1);
1137
1138       /* Don't delete the connection yet */
1139       break;
1140     case TCP_STATE_FIN_WAIT_1:
1141       tcp_connection_timers_reset (tc);
1142       if (tc->flags & TCP_CONN_FINPNDG)
1143         {
1144           /* If FIN pending, we haven't sent everything, but we did try.
1145            * Notify session layer that transport is closed. */
1146           tcp_connection_set_state (tc, TCP_STATE_CLOSED);
1147           tcp_send_reset (tc);
1148           tcp_program_cleanup (wrk, tc);
1149         }
1150       else
1151         {
1152           /* We've sent the fin but no progress. Close the connection and
1153            * to make sure everything is flushed, setup a cleanup timer */
1154           tcp_connection_set_state (tc, TCP_STATE_CLOSED);
1155           tcp_program_cleanup (wrk, tc);
1156         }
1157       session_transport_closed_notify (&tc->connection);
1158       tcp_worker_stats_inc (wrk, to_finwait1, 1);
1159       break;
1160     case TCP_STATE_LAST_ACK:
1161       tcp_connection_timers_reset (tc);
1162       tcp_connection_set_state (tc, TCP_STATE_CLOSED);
1163       session_transport_closed_notify (&tc->connection);
1164       tcp_program_cleanup (wrk, tc);
1165       tcp_worker_stats_inc (wrk, to_lastack, 1);
1166       break;
1167     case TCP_STATE_CLOSING:
1168       tcp_connection_timers_reset (tc);
1169       tcp_connection_set_state (tc, TCP_STATE_CLOSED);
1170       session_transport_closed_notify (&tc->connection);
1171       tcp_program_cleanup (wrk, tc);
1172       tcp_worker_stats_inc (wrk, to_closing, 1);
1173       break;
1174     case TCP_STATE_FIN_WAIT_2:
1175       tcp_send_reset (tc);
1176       tcp_connection_timers_reset (tc);
1177       tcp_connection_set_state (tc, TCP_STATE_CLOSED);
1178       session_transport_closed_notify (&tc->connection);
1179       tcp_program_cleanup (wrk, tc);
1180       tcp_worker_stats_inc (wrk, to_finwait2, 1);
1181       break;
1182     case TCP_STATE_TIME_WAIT:
1183       tcp_connection_set_state (tc, TCP_STATE_CLOSED);
1184       tcp_program_cleanup (wrk, tc);
1185       break;
1186     default:
1187       clib_warning ("waitclose in state: %U", format_tcp_state, tc->state);
1188       break;
1189     }
1190 }
1191
1192 /* *INDENT-OFF* */
1193 static timer_expiration_handler *timer_expiration_handlers[TCP_N_TIMERS] =
1194 {
1195     tcp_timer_retransmit_handler,
1196     tcp_timer_persist_handler,
1197     tcp_timer_waitclose_handler,
1198     tcp_timer_retransmit_syn_handler,
1199 };
1200 /* *INDENT-ON* */
1201
1202 static void
1203 tcp_dispatch_pending_timers (tcp_worker_ctx_t * wrk)
1204 {
1205   u32 n_timers, connection_index, timer_id, thread_index, timer_handle;
1206   tcp_connection_t *tc;
1207   int i;
1208
1209   if (!(n_timers = clib_fifo_elts (wrk->pending_timers)))
1210     return;
1211
1212   thread_index = wrk->vm->thread_index;
1213   for (i = 0; i < clib_min (n_timers, wrk->max_timers_per_loop); i++)
1214     {
1215       clib_fifo_sub1 (wrk->pending_timers, timer_handle);
1216       connection_index = timer_handle & 0x0FFFFFFF;
1217       timer_id = timer_handle >> 28;
1218
1219       if (PREDICT_TRUE (timer_id != TCP_TIMER_RETRANSMIT_SYN))
1220         tc = tcp_connection_get (connection_index, thread_index);
1221       else
1222         tc = tcp_half_open_connection_get (connection_index);
1223
1224       if (PREDICT_FALSE (!tc))
1225         continue;
1226
1227       /* Skip if the timer is not pending. Probably it was reset while
1228        * waiting for dispatch */
1229       if (PREDICT_FALSE (!(tc->pending_timers & (1 << timer_id))))
1230         continue;
1231
1232       tc->pending_timers &= ~(1 << timer_id);
1233
1234       /* Skip timer if it was rearmed while pending dispatch */
1235       if (PREDICT_FALSE (tc->timers[timer_id] != TCP_TIMER_HANDLE_INVALID))
1236         continue;
1237
1238       (*timer_expiration_handlers[timer_id]) (tc);
1239     }
1240
1241   if (thread_index == 0 && clib_fifo_elts (wrk->pending_timers))
1242     session_queue_run_on_main_thread (wrk->vm);
1243 }
1244
1245 static void
1246 tcp_handle_cleanups (tcp_worker_ctx_t * wrk, clib_time_type_t now)
1247 {
1248   u32 thread_index = wrk->vm->thread_index;
1249   tcp_cleanup_req_t *req;
1250   tcp_connection_t *tc;
1251
1252   while (clib_fifo_elts (wrk->pending_cleanups))
1253     {
1254       req = clib_fifo_head (wrk->pending_cleanups);
1255       if (req->free_time > now)
1256         break;
1257       clib_fifo_sub2 (wrk->pending_cleanups, req);
1258       tc = tcp_connection_get (req->connection_index, thread_index);
1259       if (PREDICT_FALSE (!tc))
1260         continue;
1261       session_transport_delete_notify (&tc->connection);
1262       tcp_connection_cleanup (tc);
1263     }
1264 }
1265
1266 static void
1267 tcp_update_time (f64 now, u8 thread_index)
1268 {
1269   tcp_worker_ctx_t *wrk = tcp_get_worker (thread_index);
1270
1271   tcp_set_time_now (wrk, now);
1272   tcp_handle_cleanups (wrk, now);
1273   tcp_timer_expire_timers (&wrk->timer_wheel, now);
1274   tcp_dispatch_pending_timers (wrk);
1275 }
1276
1277 static void
1278 tcp_session_flush_data (transport_connection_t * tconn)
1279 {
1280   tcp_connection_t *tc = (tcp_connection_t *) tconn;
1281   if (tc->flags & TCP_CONN_PSH_PENDING)
1282     return;
1283   tc->flags |= TCP_CONN_PSH_PENDING;
1284   tc->psh_seq = tc->snd_una + transport_max_tx_dequeue (tconn) - 1;
1285 }
1286
1287 static int
1288 tcp_session_app_rx_evt (transport_connection_t *conn)
1289 {
1290   tcp_connection_t *tc = (tcp_connection_t *) conn;
1291   u32 min_free, lo = 4 << 10, hi = 128 << 10;
1292
1293   if (!(tc->flags & TCP_CONN_ZERO_RWND_SENT))
1294     return 0;
1295
1296   min_free = clib_clamp (transport_rx_fifo_size (conn) >> 3, lo, hi);
1297   if (transport_max_rx_enqueue (conn) < min_free)
1298     {
1299       transport_rx_fifo_req_deq_ntf (conn);
1300       return 0;
1301     }
1302
1303   tcp_send_ack (tc);
1304
1305   return 0;
1306 }
1307
1308 /* *INDENT-OFF* */
1309 const static transport_proto_vft_t tcp_proto = {
1310   .enable = vnet_tcp_enable_disable,
1311   .start_listen = tcp_session_bind,
1312   .stop_listen = tcp_session_unbind,
1313   .push_header = tcp_session_push_header,
1314   .get_connection = tcp_session_get_transport,
1315   .get_listener = tcp_session_get_listener,
1316   .get_half_open = tcp_half_open_session_get_transport,
1317   .attribute = tcp_session_attribute,
1318   .connect = tcp_session_open,
1319   .close = tcp_session_close,
1320   .cleanup = tcp_session_cleanup,
1321   .cleanup_ho = tcp_session_cleanup_ho,
1322   .reset = tcp_session_reset,
1323   .send_params = tcp_session_send_params,
1324   .update_time = tcp_update_time,
1325   .flush_data = tcp_session_flush_data,
1326   .custom_tx = tcp_session_custom_tx,
1327   .app_rx_evt = tcp_session_app_rx_evt,
1328   .format_connection = format_tcp_session,
1329   .format_listener = format_tcp_listener_session,
1330   .format_half_open = format_tcp_half_open_session,
1331   .transport_options = {
1332     .name = "tcp",
1333     .short_name = "T",
1334     .tx_type = TRANSPORT_TX_PEEK,
1335     .service_type = TRANSPORT_SERVICE_VC,
1336   },
1337 };
1338 /* *INDENT-ON* */
1339
1340 void
1341 tcp_connection_tx_pacer_update (tcp_connection_t * tc)
1342 {
1343   if (!transport_connection_is_tx_paced (&tc->connection))
1344     return;
1345
1346   f64 srtt = clib_min ((f64) tc->srtt * TCP_TICK, tc->mrtt_us);
1347
1348   transport_connection_tx_pacer_update (&tc->connection,
1349                                         tcp_cc_get_pacing_rate (tc),
1350                                         srtt * CLIB_US_TIME_FREQ);
1351 }
1352
1353 void
1354 tcp_connection_tx_pacer_reset (tcp_connection_t * tc, u32 window,
1355                                u32 start_bucket)
1356 {
1357   f64 srtt = clib_min ((f64) tc->srtt * TCP_TICK, tc->mrtt_us);
1358   transport_connection_tx_pacer_reset (&tc->connection,
1359                                        tcp_cc_get_pacing_rate (tc),
1360                                        start_bucket,
1361                                        srtt * CLIB_US_TIME_FREQ);
1362 }
1363
1364 void
1365 tcp_reschedule (tcp_connection_t * tc)
1366 {
1367   if (tcp_in_cong_recovery (tc) || tcp_snd_space_inline (tc))
1368     transport_connection_reschedule (&tc->connection);
1369 }
1370
1371 static void
1372 tcp_expired_timers_dispatch (u32 * expired_timers)
1373 {
1374   u32 thread_index = vlib_get_thread_index (), n_left, max_per_loop;
1375   u32 connection_index, timer_id, n_expired, max_loops;
1376   tcp_worker_ctx_t *wrk;
1377   tcp_connection_t *tc;
1378   int i;
1379
1380   wrk = tcp_get_worker (thread_index);
1381   n_expired = vec_len (expired_timers);
1382   tcp_worker_stats_inc (wrk, timer_expirations, n_expired);
1383   n_left = clib_fifo_elts (wrk->pending_timers);
1384
1385   /*
1386    * Invalidate all timer handles before dispatching. This avoids dangling
1387    * index references to timer wheel pool entries that have been freed.
1388    */
1389   for (i = 0; i < n_expired; i++)
1390     {
1391       connection_index = expired_timers[i] & 0x0FFFFFFF;
1392       timer_id = expired_timers[i] >> 28;
1393
1394       if (timer_id != TCP_TIMER_RETRANSMIT_SYN)
1395         tc = tcp_connection_get (connection_index, thread_index);
1396       else
1397         tc = tcp_half_open_connection_get (connection_index);
1398
1399       TCP_EVT (TCP_EVT_TIMER_POP, connection_index, timer_id);
1400
1401       tc->timers[timer_id] = TCP_TIMER_HANDLE_INVALID;
1402       tc->pending_timers |= (1 << timer_id);
1403     }
1404
1405   clib_fifo_add (wrk->pending_timers, expired_timers, n_expired);
1406
1407   max_loops = clib_max (1, 0.5 * TCP_TIMER_TICK * wrk->vm->loops_per_second);
1408   max_per_loop = clib_max ((n_left + n_expired) / max_loops, 10);
1409   max_per_loop = clib_min (max_per_loop, VLIB_FRAME_SIZE);
1410   wrk->max_timers_per_loop = clib_max (n_left ? wrk->max_timers_per_loop : 0,
1411                                        max_per_loop);
1412
1413   if (thread_index == 0)
1414     session_queue_run_on_main_thread (wrk->vm);
1415 }
1416
1417 static void
1418 tcp_initialize_iss_seed (tcp_main_t * tm)
1419 {
1420   u32 default_seed = random_default_seed ();
1421   u64 time_now = clib_cpu_time_now ();
1422
1423   tm->iss_seed.first = (u64) random_u32 (&default_seed) << 32;
1424   tm->iss_seed.second = random_u64 (&time_now);
1425 }
1426
1427 static clib_error_t *
1428 tcp_main_enable (vlib_main_t * vm)
1429 {
1430   vlib_thread_main_t *vtm = vlib_get_thread_main ();
1431   u32 num_threads, n_workers, prealloc_conn_per_wrk;
1432   tcp_connection_t *tc __attribute__ ((unused));
1433   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
1434   tcp_worker_ctx_t *wrk;
1435   clib_error_t *error = 0;
1436   int thread;
1437
1438   if ((error = vlib_call_init_function (vm, ip_main_init)))
1439     return error;
1440   if ((error = vlib_call_init_function (vm, ip4_lookup_init)))
1441     return error;
1442   if ((error = vlib_call_init_function (vm, ip6_lookup_init)))
1443     return error;
1444
1445   /*
1446    * Registrations
1447    */
1448
1449   ip4_register_protocol (IP_PROTOCOL_TCP, tcp4_input_node.index);
1450   ip6_register_protocol (IP_PROTOCOL_TCP, tcp6_input_node.index);
1451
1452   /*
1453    * Initialize data structures
1454    */
1455
1456   num_threads = 1 /* main thread */  + vtm->n_threads;
1457   vec_validate (tm->wrk_ctx, num_threads - 1);
1458   n_workers = num_threads == 1 ? 1 : vtm->n_threads;
1459   prealloc_conn_per_wrk = tcp_cfg.preallocated_connections / n_workers;
1460
1461   wrk = &tm->wrk_ctx[0];
1462   wrk->tco_next_node[0] = vlib_node_get_next (vm, session_queue_node.index,
1463                                               tcp4_output_node.index);
1464   wrk->tco_next_node[1] = vlib_node_get_next (vm, session_queue_node.index,
1465                                               tcp6_output_node.index);
1466
1467   for (thread = 0; thread < num_threads; thread++)
1468     {
1469       wrk = &tm->wrk_ctx[thread];
1470
1471       vec_validate (wrk->pending_deq_acked, 255);
1472       vec_validate (wrk->pending_disconnects, 255);
1473       vec_validate (wrk->pending_resets, 255);
1474       vec_reset_length (wrk->pending_deq_acked);
1475       vec_reset_length (wrk->pending_disconnects);
1476       vec_reset_length (wrk->pending_resets);
1477       wrk->vm = vlib_get_main_by_index (thread);
1478       wrk->max_timers_per_loop = 10;
1479
1480       if (thread > 0)
1481         {
1482           wrk->tco_next_node[0] = tm->wrk_ctx[0].tco_next_node[0];
1483           wrk->tco_next_node[1] = tm->wrk_ctx[0].tco_next_node[1];
1484         }
1485
1486       /*
1487        * Preallocate connections. Assume that thread 0 won't
1488        * use preallocated threads when running multi-core
1489        */
1490       if ((thread > 0 || num_threads == 1) && prealloc_conn_per_wrk)
1491         pool_init_fixed (wrk->connections, prealloc_conn_per_wrk);
1492
1493       tcp_timer_initialize_wheel (&wrk->timer_wheel,
1494                                   tcp_expired_timers_dispatch,
1495                                   vlib_time_now (vm));
1496     }
1497
1498   /*
1499    * Use a preallocated half-open connection pool?
1500    */
1501   if (tcp_cfg.preallocated_half_open_connections)
1502     pool_init_fixed (tm->half_open_connections,
1503                      tcp_cfg.preallocated_half_open_connections);
1504
1505   if (num_threads > 1)
1506     {
1507       clib_spinlock_init (&tm->half_open_lock);
1508     }
1509
1510   tcp_initialize_iss_seed (tm);
1511
1512   tm->bytes_per_buffer = vlib_buffer_get_default_data_size (vm);
1513   tm->cc_last_type = TCP_CC_LAST;
1514
1515   tm->ipl_next_node[0] = vlib_node_get_next (vm, session_queue_node.index,
1516                                              ip4_lookup_node.index);
1517   tm->ipl_next_node[1] = vlib_node_get_next (vm, session_queue_node.index,
1518                                              ip6_lookup_node.index);
1519   return error;
1520 }
1521
1522 clib_error_t *
1523 vnet_tcp_enable_disable (vlib_main_t * vm, u8 is_en)
1524 {
1525   if (is_en)
1526     {
1527       if (tcp_main.is_enabled)
1528         return 0;
1529
1530       return tcp_main_enable (vm);
1531     }
1532   else
1533     {
1534       tcp_main.is_enabled = 0;
1535     }
1536
1537   return 0;
1538 }
1539
1540 void
1541 tcp_punt_unknown (vlib_main_t * vm, u8 is_ip4, u8 is_add)
1542 {
1543   tcp_main_t *tm = &tcp_main;
1544   if (is_ip4)
1545     tm->punt_unknown4 = is_add;
1546   else
1547     tm->punt_unknown6 = is_add;
1548 }
1549
1550 /**
1551  * Initialize default values for tcp parameters
1552  */
1553 static void
1554 tcp_configuration_init (void)
1555 {
1556   /* Initial wnd for SYN. Fifos are not allocated at that point so use some
1557    * predefined value. For SYN-ACK we still want the scale to be computed in
1558    * the same way */
1559   tcp_cfg.max_rx_fifo = 32 << 20;
1560   tcp_cfg.min_rx_fifo = 4 << 10;
1561
1562   tcp_cfg.default_mtu = 1500;
1563   tcp_cfg.initial_cwnd_multiplier = 0;
1564   tcp_cfg.enable_tx_pacing = 1;
1565   tcp_cfg.allow_tso = 0;
1566   tcp_cfg.csum_offload = 1;
1567   tcp_cfg.cc_algo = TCP_CC_CUBIC;
1568   tcp_cfg.rwnd_min_update_ack = 1;
1569   tcp_cfg.max_gso_size = TCP_MAX_GSO_SZ;
1570
1571   /* Time constants defined as timer tick (100us) multiples */
1572   tcp_cfg.closewait_time = 20000;       /* 2s */
1573   tcp_cfg.timewait_time = 100000;       /* 10s */
1574   tcp_cfg.finwait1_time = 600000;       /* 60s */
1575   tcp_cfg.lastack_time = 300000;        /* 30s */
1576   tcp_cfg.finwait2_time = 300000;       /* 30s */
1577   tcp_cfg.closing_time = 300000;        /* 30s */
1578
1579   /* This value is seconds */
1580   tcp_cfg.cleanup_time = 0.1;   /* 100ms */
1581 }
1582
1583 static clib_error_t *
1584 tcp_init (vlib_main_t * vm)
1585 {
1586   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
1587   ip_main_t *im = &ip_main;
1588   ip_protocol_info_t *pi;
1589
1590   /* Session layer, and by implication tcp, are disabled by default */
1591   tm->is_enabled = 0;
1592
1593   /* Register with IP for header parsing */
1594   pi = ip_get_protocol_info (im, IP_PROTOCOL_TCP);
1595   if (pi == 0)
1596     return clib_error_return (0, "TCP protocol info AWOL");
1597   pi->format_header = format_tcp_header;
1598   pi->unformat_pg_edit = unformat_pg_tcp_header;
1599
1600   /* Register as transport with session layer */
1601   transport_register_protocol (TRANSPORT_PROTO_TCP, &tcp_proto,
1602                                FIB_PROTOCOL_IP4, tcp4_output_node.index);
1603   transport_register_protocol (TRANSPORT_PROTO_TCP, &tcp_proto,
1604                                FIB_PROTOCOL_IP6, tcp6_output_node.index);
1605
1606   tcp_configuration_init ();
1607
1608   tm->cc_algo_by_name = hash_create_string (0, sizeof (uword));
1609
1610   return 0;
1611 }
1612
1613 VLIB_INIT_FUNCTION (tcp_init);
1614
1615 /*
1616  * fd.io coding-style-patch-verification: ON
1617  *
1618  * Local Variables:
1619  * eval: (c-set-style "gnu")
1620  * End:
1621  */