tcp: horizontal scaling improvments
[vpp.git] / src / vnet / tcp / tcp.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2016 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/session/session.h>
23 #include <vnet/fib/fib.h>
24 #include <vnet/dpo/load_balance.h>
25 #include <vnet/dpo/receive_dpo.h>
26 #include <vnet/ip/ip6_neighbor.h>
27 #include <math.h>
28
29 tcp_main_t tcp_main;
30
31 static u32
32 tcp_connection_bind (u32 session_index, transport_endpoint_t * lcl)
33 {
34   tcp_main_t *tm = &tcp_main;
35   tcp_connection_t *listener;
36
37   pool_get (tm->listener_pool, listener);
38   memset (listener, 0, sizeof (*listener));
39
40   listener->c_c_index = listener - tm->listener_pool;
41   listener->c_lcl_port = clib_host_to_net_u16 (lcl->port);
42
43   if (lcl->is_ip4)
44     {
45       listener->c_lcl_ip4.as_u32 = lcl->ip.ip4.as_u32;
46       listener->c_is_ip4 = 1;
47     }
48   else
49     {
50       clib_memcpy (&listener->c_lcl_ip6, &lcl->ip.ip6,
51                    sizeof (ip6_address_t));
52
53     }
54   listener->c_transport_proto = TRANSPORT_PROTO_TCP;
55   listener->c_s_index = session_index;
56   listener->state = TCP_STATE_LISTEN;
57
58   tcp_connection_timers_init (listener);
59
60   TCP_EVT_DBG (TCP_EVT_BIND, listener);
61
62   return listener->c_c_index;
63 }
64
65 u32
66 tcp_session_bind (u32 session_index, transport_endpoint_t * tep)
67 {
68   return tcp_connection_bind (session_index, tep);
69 }
70
71 static void
72 tcp_connection_unbind (u32 listener_index)
73 {
74   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
75   tcp_connection_t *tc;
76
77   tc = pool_elt_at_index (tm->listener_pool, listener_index);
78
79   TCP_EVT_DBG (TCP_EVT_UNBIND, tc);
80
81   /* Poison the entry */
82   if (CLIB_DEBUG > 0)
83     memset (tc, 0xFA, sizeof (*tc));
84
85   pool_put_index (tm->listener_pool, listener_index);
86 }
87
88 u32
89 tcp_session_unbind (u32 listener_index)
90 {
91   tcp_connection_unbind (listener_index);
92   return 0;
93 }
94
95 transport_connection_t *
96 tcp_session_get_listener (u32 listener_index)
97 {
98   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
99   tcp_connection_t *tc;
100   tc = pool_elt_at_index (tm->listener_pool, listener_index);
101   return &tc->connection;
102 }
103
104 always_inline void
105 transport_endpoint_del (u32 tepi)
106 {
107   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
108   clib_spinlock_lock_if_init (&tm->local_endpoints_lock);
109   pool_put_index (tm->local_endpoints, tepi);
110   clib_spinlock_unlock_if_init (&tm->local_endpoints_lock);
111 }
112
113 always_inline transport_endpoint_t *
114 transport_endpoint_new (void)
115 {
116   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
117   transport_endpoint_t *tep;
118   pool_get (tm->local_endpoints, tep);
119   return tep;
120 }
121
122 /**
123  * Cleanup half-open connection
124  *
125  */
126 void
127 tcp_half_open_connection_del (tcp_connection_t * tc)
128 {
129   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
130   clib_spinlock_lock_if_init (&tm->half_open_lock);
131   pool_put_index (tm->half_open_connections, tc->c_c_index);
132   if (CLIB_DEBUG)
133     memset (tc, 0xFA, sizeof (*tc));
134   clib_spinlock_unlock_if_init (&tm->half_open_lock);
135 }
136
137 /**
138  * Try to cleanup half-open connection
139  *
140  * If called from a thread that doesn't own tc, the call won't have any
141  * effect.
142  *
143  * @param tc - connection to be cleaned up
144  * @return non-zero if cleanup failed.
145  */
146 int
147 tcp_half_open_connection_cleanup (tcp_connection_t * tc)
148 {
149   /* Make sure this is the owning thread */
150   if (tc->c_thread_index != vlib_get_thread_index ())
151     return 1;
152   tcp_timer_reset (tc, TCP_TIMER_ESTABLISH);
153   tcp_timer_reset (tc, TCP_TIMER_RETRANSMIT_SYN);
154   tcp_half_open_connection_del (tc);
155   return 0;
156 }
157
158 tcp_connection_t *
159 tcp_half_open_connection_new (void)
160 {
161   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
162   tcp_connection_t *tc = 0;
163   ASSERT (vlib_get_thread_index () == 0);
164   pool_get (tm->half_open_connections, tc);
165   memset (tc, 0, sizeof (*tc));
166   tc->c_c_index = tc - tm->half_open_connections;
167   return tc;
168 }
169
170 /**
171  * Cleans up connection state.
172  *
173  * No notifications.
174  */
175 void
176 tcp_connection_cleanup (tcp_connection_t * tc)
177 {
178   tcp_main_t *tm = &tcp_main;
179   u32 tepi;
180   transport_endpoint_t *tep;
181
182   /* Cleanup local endpoint if this was an active connect */
183   tepi = transport_endpoint_lookup (&tm->local_endpoints_table, &tc->c_lcl_ip,
184                                     clib_net_to_host_u16 (tc->c_lcl_port));
185   if (tepi != TRANSPORT_ENDPOINT_INVALID_INDEX)
186     {
187       tep = pool_elt_at_index (tm->local_endpoints, tepi);
188       transport_endpoint_table_del (&tm->local_endpoints_table, tep);
189       transport_endpoint_del (tepi);
190     }
191
192   /* Check if connection is not yet fully established */
193   if (tc->state == TCP_STATE_SYN_SENT)
194     {
195       /* Try to remove the half-open connection. If this is not the owning
196        * thread, tc won't be removed. Retransmit or establish timers will
197        * eventually expire and call again cleanup on the right thread. */
198       tcp_half_open_connection_cleanup (tc);
199     }
200   else
201     {
202       int thread_index = tc->c_thread_index;
203
204       /* Make sure all timers are cleared */
205       tcp_connection_timers_reset (tc);
206
207       /* Poison the entry */
208       if (CLIB_DEBUG > 0)
209         memset (tc, 0xFA, sizeof (*tc));
210       pool_put (tm->connections[thread_index], tc);
211     }
212 }
213
214 /**
215  * Connection removal.
216  *
217  * This should be called only once connection enters CLOSED state. Note
218  * that it notifies the session of the removal event, so if the goal is to
219  * just remove the connection, call tcp_connection_cleanup instead.
220  */
221 void
222 tcp_connection_del (tcp_connection_t * tc)
223 {
224   TCP_EVT_DBG (TCP_EVT_DELETE, tc);
225   stream_session_delete_notify (&tc->connection);
226   tcp_connection_cleanup (tc);
227 }
228
229 tcp_connection_t *
230 tcp_connection_new (u8 thread_index)
231 {
232   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
233   tcp_connection_t *tc;
234
235   pool_get (tm->connections[thread_index], tc);
236   memset (tc, 0, sizeof (*tc));
237   tc->c_c_index = tc - tm->connections[thread_index];
238   tc->c_thread_index = thread_index;
239   return tc;
240 }
241
242 /** Notify session that connection has been reset.
243  *
244  * Switch state to closed and wait for session to call cleanup.
245  */
246 void
247 tcp_connection_reset (tcp_connection_t * tc)
248 {
249   TCP_EVT_DBG (TCP_EVT_RST_RCVD, tc);
250   switch (tc->state)
251     {
252     case TCP_STATE_SYN_RCVD:
253       /* Cleanup everything. App wasn't notified yet */
254       stream_session_delete_notify (&tc->connection);
255       tcp_connection_cleanup (tc);
256       break;
257     case TCP_STATE_SYN_SENT:
258       stream_session_connect_notify (&tc->connection, 1 /* fail */ );
259       tcp_connection_cleanup (tc);
260       break;
261     case TCP_STATE_ESTABLISHED:
262     case TCP_STATE_CLOSE_WAIT:
263     case TCP_STATE_FIN_WAIT_1:
264     case TCP_STATE_FIN_WAIT_2:
265     case TCP_STATE_CLOSING:
266       tc->state = TCP_STATE_CLOSED;
267       TCP_EVT_DBG (TCP_EVT_STATE_CHANGE, tc);
268
269       /* Make sure all timers are cleared */
270       tcp_connection_timers_reset (tc);
271       stream_session_reset_notify (&tc->connection);
272
273       /* Wait for cleanup from session layer but not forever */
274       tcp_timer_update (tc, TCP_TIMER_WAITCLOSE, TCP_CLEANUP_TIME);
275       break;
276     case TCP_STATE_CLOSED:
277       return;
278     }
279 }
280
281 /**
282  * Begin connection closing procedure.
283  *
284  * If at the end the connection is not in CLOSED state, it is not removed.
285  * Instead, we rely on on TCP to advance through state machine to either
286  * 1) LAST_ACK (passive close) whereby when the last ACK is received
287  * tcp_connection_del is called. This notifies session of the delete and
288  * calls cleanup.
289  * 2) TIME_WAIT (active close) whereby after 2MSL the 2MSL timer triggers
290  * and cleanup is called.
291  *
292  * N.B. Half-close connections are not supported
293  */
294 void
295 tcp_connection_close (tcp_connection_t * tc)
296 {
297   TCP_EVT_DBG (TCP_EVT_CLOSE, tc);
298
299   /* Send/Program FIN if needed and switch state */
300   switch (tc->state)
301     {
302     case TCP_STATE_SYN_SENT:
303       tc->state = TCP_STATE_CLOSED;
304       break;
305     case TCP_STATE_SYN_RCVD:
306       tcp_send_fin (tc);
307       tc->state = TCP_STATE_FIN_WAIT_1;
308       break;
309     case TCP_STATE_ESTABLISHED:
310       if (!stream_session_tx_fifo_max_dequeue (&tc->connection))
311         tcp_send_fin (tc);
312       else
313         tc->flags |= TCP_CONN_FINPNDG;
314       tc->state = TCP_STATE_FIN_WAIT_1;
315       break;
316     case TCP_STATE_CLOSE_WAIT:
317       tcp_send_fin (tc);
318       tc->state = TCP_STATE_LAST_ACK;
319       break;
320     case TCP_STATE_FIN_WAIT_1:
321       break;
322     default:
323       clib_warning ("state: %u", tc->state);
324     }
325
326   TCP_EVT_DBG (TCP_EVT_STATE_CHANGE, tc);
327
328   /* If in CLOSED and WAITCLOSE timer is not set, delete connection now */
329   if (tc->timers[TCP_TIMER_WAITCLOSE] == TCP_TIMER_HANDLE_INVALID
330       && tc->state == TCP_STATE_CLOSED)
331     tcp_connection_del (tc);
332 }
333
334 void
335 tcp_session_close (u32 conn_index, u32 thread_index)
336 {
337   tcp_connection_t *tc;
338   tc = tcp_connection_get (conn_index, thread_index);
339   tcp_connection_close (tc);
340 }
341
342 void
343 tcp_session_cleanup (u32 conn_index, u32 thread_index)
344 {
345   tcp_connection_t *tc;
346   tc = tcp_connection_get (conn_index, thread_index);
347
348   /* Wait for the session tx events to clear */
349   tc->state = TCP_STATE_CLOSED;
350   TCP_EVT_DBG (TCP_EVT_STATE_CHANGE, tc);
351   tcp_timer_update (tc, TCP_TIMER_WAITCLOSE, TCP_CLEANUP_TIME);
352 }
353
354 void *
355 ip_interface_get_first_ip (u32 sw_if_index, u8 is_ip4)
356 {
357   ip_lookup_main_t *lm4 = &ip4_main.lookup_main;
358   ip_lookup_main_t *lm6 = &ip6_main.lookup_main;
359   ip_interface_address_t *ia = 0;
360
361   if (is_ip4)
362     {
363       /* *INDENT-OFF* */
364       foreach_ip_interface_address (lm4, ia, sw_if_index, 1 /* unnumbered */ ,
365       ({
366         return ip_interface_address_get_address (lm4, ia);
367       }));
368       /* *INDENT-ON* */
369     }
370   else
371     {
372       /* *INDENT-OFF* */
373       foreach_ip_interface_address (lm6, ia, sw_if_index, 1 /* unnumbered */ ,
374       ({
375         ip6_address_t *rv;
376         rv = ip_interface_address_get_address (lm6, ia);
377         /* Trying to use a link-local ip6 src address is a fool's errand */
378         if (!ip6_address_is_link_local_unicast (rv))
379           return rv;
380       }));
381       /* *INDENT-ON* */
382     }
383
384   return 0;
385 }
386
387 #define PORT_MASK ((1 << 16)- 1)
388 /**
389  * Allocate local port and add if successful add entry to local endpoint
390  * table to mark the pair as used.
391  */
392 int
393 tcp_allocate_local_port (ip46_address_t * ip)
394 {
395   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
396   transport_endpoint_t *tep;
397   u32 tei;
398   u16 min = 1024, max = 65535;  /* XXX configurable ? */
399   int tries, limit;
400
401   limit = max - min;
402
403   /* Only support active opens from thread 0 */
404   ASSERT (vlib_get_thread_index () == 0);
405
406   /* Search for first free slot */
407   for (tries = 0; tries < limit; tries++)
408     {
409       u16 port = 0;
410
411       /* Find a port in the specified range */
412       while (1)
413         {
414           port = random_u32 (&tm->port_allocator_seed) & PORT_MASK;
415           if (PREDICT_TRUE (port >= min && port < max))
416             break;
417         }
418
419       /* Look it up */
420       tei = transport_endpoint_lookup (&tm->local_endpoints_table, ip, port);
421       /* If not found, we're done */
422       if (tei == TRANSPORT_ENDPOINT_INVALID_INDEX)
423         {
424           clib_spinlock_lock_if_init (&tm->local_endpoints_lock);
425           tep = transport_endpoint_new ();
426           clib_memcpy (&tep->ip, ip, sizeof (*ip));
427           tep->port = port;
428           transport_endpoint_table_add (&tm->local_endpoints_table, tep,
429                                         tep - tm->local_endpoints);
430           clib_spinlock_unlock_if_init (&tm->local_endpoints_lock);
431
432           return tep->port;
433         }
434     }
435   return -1;
436 }
437
438 /**
439  * Initialize all connection timers as invalid
440  */
441 void
442 tcp_connection_timers_init (tcp_connection_t * tc)
443 {
444   int i;
445
446   /* Set all to invalid */
447   for (i = 0; i < TCP_N_TIMERS; i++)
448     {
449       tc->timers[i] = TCP_TIMER_HANDLE_INVALID;
450     }
451
452   tc->rto = TCP_RTO_INIT;
453 }
454
455 /**
456  * Stop all connection timers
457  */
458 void
459 tcp_connection_timers_reset (tcp_connection_t * tc)
460 {
461   int i;
462   for (i = 0; i < TCP_N_TIMERS; i++)
463     {
464       tcp_timer_reset (tc, i);
465     }
466 }
467
468 #if 0
469 typedef struct ip4_tcp_hdr
470 {
471   ip4_header_t ip;
472   tcp_header_t tcp;
473 } ip4_tcp_hdr_t;
474
475 typedef struct ip6_tcp_hdr
476 {
477   ip6_header_t ip;
478   tcp_header_t tcp;
479 } ip6_tcp_hdr_t;
480
481 static void
482 tcp_connection_select_lb_bucket (tcp_connection_t * tc, const dpo_id_t * dpo,
483                                  dpo_id_t * result)
484 {
485   const dpo_id_t *choice;
486   load_balance_t *lb;
487   int hash;
488
489   lb = load_balance_get (dpo->dpoi_index);
490   if (tc->c_is_ip4)
491     {
492       ip4_tcp_hdr_t hdr;
493       memset (&hdr, 0, sizeof (hdr));
494       hdr.ip.protocol = IP_PROTOCOL_TCP;
495       hdr.ip.address_pair.src.as_u32 = tc->c_lcl_ip.ip4.as_u32;
496       hdr.ip.address_pair.dst.as_u32 = tc->c_rmt_ip.ip4.as_u32;
497       hdr.tcp.src_port = tc->c_lcl_port;
498       hdr.tcp.dst_port = tc->c_rmt_port;
499       hash = ip4_compute_flow_hash (&hdr.ip, lb->lb_hash_config);
500     }
501   else
502     {
503       ip6_tcp_hdr_t hdr;
504       memset (&hdr, 0, sizeof (hdr));
505       hdr.ip.protocol = IP_PROTOCOL_TCP;
506       clib_memcpy (&hdr.ip.src_address, &tc->c_lcl_ip.ip6,
507                    sizeof (ip6_address_t));
508       clib_memcpy (&hdr.ip.dst_address, &tc->c_rmt_ip.ip6,
509                    sizeof (ip6_address_t));
510       hdr.tcp.src_port = tc->c_lcl_port;
511       hdr.tcp.dst_port = tc->c_rmt_port;
512       hash = ip6_compute_flow_hash (&hdr.ip, lb->lb_hash_config);
513     }
514   choice = load_balance_get_bucket_i (lb, hash & lb->lb_n_buckets_minus_1);
515   dpo_copy (result, choice);
516 }
517
518 fib_node_index_t
519 tcp_lookup_rmt_in_fib (tcp_connection_t * tc)
520 {
521   fib_prefix_t prefix;
522   u32 fib_index;
523
524   clib_memcpy (&prefix.fp_addr, &tc->c_rmt_ip, sizeof (prefix.fp_addr));
525   prefix.fp_proto = tc->c_is_ip4 ? FIB_PROTOCOL_IP4 : FIB_PROTOCOL_IP6;
526   prefix.fp_len = tc->c_is_ip4 ? 32 : 128;
527   fib_index = fib_table_find (prefix.fp_proto, tc->c_vrf);
528   return fib_table_lookup (fib_index, &prefix);
529 }
530
531 static int
532 tcp_connection_stack_on_fib_entry (tcp_connection_t * tc)
533 {
534   dpo_id_t choice = DPO_INVALID;
535   u32 output_node_index;
536   fib_entry_t *fe;
537
538   fe = fib_entry_get (tc->c_rmt_fei);
539   if (fe->fe_lb.dpoi_type != DPO_LOAD_BALANCE)
540     return -1;
541
542   tcp_connection_select_lb_bucket (tc, &fe->fe_lb, &choice);
543
544   output_node_index =
545     tc->c_is_ip4 ? tcp4_output_node.index : tcp6_output_node.index;
546   dpo_stack_from_node (output_node_index, &tc->c_rmt_dpo, &choice);
547   return 0;
548 }
549
550 /** Stack tcp connection on peer's fib entry.
551  *
552  * This ultimately populates the dpo the connection will use to send packets.
553  */
554 static void
555 tcp_connection_fib_attach (tcp_connection_t * tc)
556 {
557   tc->c_rmt_fei = tcp_lookup_rmt_in_fib (tc);
558
559   ASSERT (tc->c_rmt_fei != FIB_NODE_INDEX_INVALID);
560
561   tcp_connection_stack_on_fib_entry (tc);
562 }
563 #endif /* 0 */
564
565 /**
566  * Initialize connection send variables.
567  */
568 void
569 tcp_init_snd_vars (tcp_connection_t * tc)
570 {
571   u32 time_now;
572
573   /* Set random initial sequence */
574   time_now = tcp_time_now ();
575   tc->iss = random_u32 (&time_now);
576   tc->snd_una = tc->iss;
577   tc->snd_nxt = tc->iss + 1;
578   tc->snd_una_max = tc->snd_nxt;
579 }
580
581 /** Initialize tcp connection variables
582  *
583  * Should be called after having received a msg from the peer, i.e., a SYN or
584  * a SYNACK, such that connection options have already been exchanged. */
585 void
586 tcp_connection_init_vars (tcp_connection_t * tc)
587 {
588   tcp_connection_timers_init (tc);
589   tcp_init_mss (tc);
590   scoreboard_init (&tc->sack_sb);
591   tcp_cc_init (tc);
592   if (tc->state == TCP_STATE_SYN_RCVD)
593     tcp_init_snd_vars (tc);
594
595   //  tcp_connection_fib_attach (tc);
596 }
597
598 int
599 tcp_connection_open (transport_endpoint_t * rmt)
600 {
601   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
602   tcp_connection_t *tc;
603   fib_prefix_t prefix;
604   fib_node_index_t fei;
605   u32 sw_if_index, fib_index;
606   ip46_address_t lcl_addr;
607   int lcl_port;
608
609   /*
610    * Find the local address and allocate port
611    */
612   memset (&lcl_addr, 0, sizeof (lcl_addr));
613
614   /* Find a FIB path to the destination */
615   clib_memcpy (&prefix.fp_addr, &rmt->ip, sizeof (rmt->ip));
616   prefix.fp_proto = rmt->is_ip4 ? FIB_PROTOCOL_IP4 : FIB_PROTOCOL_IP6;
617   prefix.fp_len = rmt->is_ip4 ? 32 : 128;
618
619   fib_index = fib_table_find (prefix.fp_proto, rmt->vrf);
620   if (fib_index == (u32) ~ 0)
621     {
622       clib_warning ("no fib table");
623       return -1;
624     }
625
626   fei = fib_table_lookup (fib_index, &prefix);
627
628   /* Couldn't find route to destination. Bail out. */
629   if (fei == FIB_NODE_INDEX_INVALID)
630     {
631       clib_warning ("no route to destination");
632       return -1;
633     }
634
635   sw_if_index = fib_entry_get_resolving_interface (fei);
636
637   if (sw_if_index == (u32) ~ 0)
638     {
639       clib_warning ("no resolving interface for %U", format_ip46_address,
640                     &rmt->ip, IP46_TYPE_IP4);
641       return -1;
642     }
643
644   if (rmt->is_ip4)
645     {
646       ip4_address_t *ip4;
647       int index;
648       if (vec_len (tm->ip4_src_addresses))
649         {
650           index = tm->last_v4_address_rotor++;
651           if (tm->last_v4_address_rotor >= vec_len (tm->ip4_src_addresses))
652             tm->last_v4_address_rotor = 0;
653           lcl_addr.ip4.as_u32 = tm->ip4_src_addresses[index].as_u32;
654         }
655       else
656         {
657           ip4 = ip_interface_get_first_ip (sw_if_index, 1);
658           lcl_addr.ip4.as_u32 = ip4->as_u32;
659         }
660     }
661   else
662     {
663       ip6_address_t *ip6;
664       int index;
665
666       if (vec_len (tm->ip6_src_addresses))
667         {
668           index = tm->last_v6_address_rotor++;
669           if (tm->last_v6_address_rotor >= vec_len (tm->ip6_src_addresses))
670             tm->last_v6_address_rotor = 0;
671           clib_memcpy (&lcl_addr.ip6, &tm->ip6_src_addresses[index],
672                        sizeof (*ip6));
673         }
674       else
675         {
676           ip6 = ip_interface_get_first_ip (sw_if_index, 0);
677           if (ip6 == 0)
678             {
679               clib_warning ("no routable ip6 addresses on %U",
680                             format_vnet_sw_if_index_name, vnet_get_main (),
681                             sw_if_index);
682               return -1;
683             }
684
685           clib_memcpy (&lcl_addr.ip6, ip6, sizeof (*ip6));
686         }
687     }
688
689   /* Allocate source port */
690   lcl_port = tcp_allocate_local_port (&lcl_addr);
691   if (lcl_port < 1)
692     {
693       clib_warning ("Failed to allocate src port");
694       return -1;
695     }
696
697   /*
698    * Create connection and send SYN
699    */
700   clib_spinlock_lock_if_init (&tm->half_open_lock);
701   tc = tcp_half_open_connection_new ();
702   clib_memcpy (&tc->c_rmt_ip, &rmt->ip, sizeof (ip46_address_t));
703   clib_memcpy (&tc->c_lcl_ip, &lcl_addr, sizeof (ip46_address_t));
704   tc->c_rmt_port = clib_host_to_net_u16 (rmt->port);
705   tc->c_lcl_port = clib_host_to_net_u16 (lcl_port);
706   tc->c_is_ip4 = rmt->is_ip4;
707   tc->c_transport_proto = TRANSPORT_PROTO_TCP;
708   tc->c_vrf = rmt->vrf;
709   /* The other connection vars will be initialized after SYN ACK */
710   tcp_connection_timers_init (tc);
711
712   TCP_EVT_DBG (TCP_EVT_OPEN, tc);
713   tc->state = TCP_STATE_SYN_SENT;
714   tcp_init_snd_vars (tc);
715   tcp_send_syn (tc);
716   clib_spinlock_unlock_if_init (&tm->half_open_lock);
717
718   return tc->c_c_index;
719 }
720
721 int
722 tcp_session_open (transport_endpoint_t * tep)
723 {
724   return tcp_connection_open (tep);
725 }
726
727 const char *tcp_dbg_evt_str[] = {
728 #define _(sym, str) str,
729   foreach_tcp_dbg_evt
730 #undef _
731 };
732
733 const char *tcp_fsm_states[] = {
734 #define _(sym, str) str,
735   foreach_tcp_fsm_state
736 #undef _
737 };
738
739 u8 *
740 format_tcp_state (u8 * s, va_list * args)
741 {
742   u32 state = va_arg (*args, u32);
743
744   if (state < TCP_N_STATES)
745     s = format (s, "%s", tcp_fsm_states[state]);
746   else
747     s = format (s, "UNKNOWN (%d (0x%x))", state, state);
748   return s;
749 }
750
751 const char *tcp_conn_timers[] = {
752 #define _(sym, str) str,
753   foreach_tcp_timer
754 #undef _
755 };
756
757 u8 *
758 format_tcp_timers (u8 * s, va_list * args)
759 {
760   tcp_connection_t *tc = va_arg (*args, tcp_connection_t *);
761   int i, last = -1;
762
763   for (i = 0; i < TCP_N_TIMERS; i++)
764     if (tc->timers[i] != TCP_TIMER_HANDLE_INVALID)
765       last = i;
766
767   s = format (s, "[");
768   for (i = 0; i < last; i++)
769     {
770       if (tc->timers[i] != TCP_TIMER_HANDLE_INVALID)
771         s = format (s, "%s,", tcp_conn_timers[i]);
772     }
773
774   if (last >= 0)
775     s = format (s, "%s]", tcp_conn_timers[i]);
776   else
777     s = format (s, "]");
778
779   return s;
780 }
781
782 u8 *
783 format_tcp_congestion_status (u8 * s, va_list * args)
784 {
785   tcp_connection_t *tc = va_arg (*args, tcp_connection_t *);
786   if (tcp_in_recovery (tc))
787     s = format (s, "recovery");
788   else if (tcp_in_fastrecovery (tc))
789     s = format (s, "fastrecovery");
790   else
791     s = format (s, "none");
792   return s;
793 }
794
795 u8 *
796 format_tcp_vars (u8 * s, va_list * args)
797 {
798   tcp_connection_t *tc = va_arg (*args, tcp_connection_t *);
799   s = format (s, " snd_una %u snd_nxt %u snd_una_max %u",
800               tc->snd_una - tc->iss, tc->snd_nxt - tc->iss,
801               tc->snd_una_max - tc->iss);
802   s = format (s, " rcv_nxt %u rcv_las %u\n",
803               tc->rcv_nxt - tc->irs, tc->rcv_las - tc->irs);
804   s = format (s, " snd_wnd %u rcv_wnd %u snd_wl1 %u snd_wl2 %u\n",
805               tc->snd_wnd, tc->rcv_wnd, tc->snd_wl1 - tc->irs,
806               tc->snd_wl2 - tc->iss);
807   s = format (s, " flight size %u send space %u rcv_wnd_av %d\n",
808               tcp_flight_size (tc), tcp_available_output_snd_space (tc),
809               tcp_rcv_wnd_available (tc));
810   s = format (s, " cong %U ", format_tcp_congestion_status, tc);
811   s = format (s, "cwnd %u ssthresh %u rtx_bytes %u bytes_acked %u\n",
812               tc->cwnd, tc->ssthresh, tc->snd_rxt_bytes, tc->bytes_acked);
813   s = format (s, " prev_ssthresh %u snd_congestion %u dupack %u",
814               tc->prev_ssthresh, tc->snd_congestion - tc->iss,
815               tc->rcv_dupacks);
816   s = format (s, " limited_transmit %u\n", tc->limited_transmit - tc->iss);
817   s = format (s, " tsecr %u tsecr_last_ack %u\n", tc->rcv_opts.tsecr,
818               tc->tsecr_last_ack);
819   s = format (s, " rto %u rto_boff %u srtt %u rttvar %u rtt_ts %u ", tc->rto,
820               tc->rto_boff, tc->srtt, tc->rttvar, tc->rtt_ts);
821   s = format (s, "rtt_seq %u\n", tc->rtt_seq);
822   s = format (s, " tsval_recent %u tsval_recent_age %u\n", tc->tsval_recent,
823               tcp_time_now () - tc->tsval_recent_age);
824   s = format (s, " scoreboard: %U\n", format_tcp_scoreboard, &tc->sack_sb,
825               tc);
826   if (vec_len (tc->snd_sacks))
827     s = format (s, " sacks tx: %U\n", format_tcp_sacks, tc);
828
829   return s;
830 }
831
832 u8 *
833 format_tcp_connection_id (u8 * s, va_list * args)
834 {
835   tcp_connection_t *tc = va_arg (*args, tcp_connection_t *);
836   if (!tc)
837     return s;
838   if (tc->c_is_ip4)
839     {
840       s = format (s, "[#%d][%s] %U:%d->%U:%d", tc->c_thread_index, "T",
841                   format_ip4_address, &tc->c_lcl_ip4,
842                   clib_net_to_host_u16 (tc->c_lcl_port), format_ip4_address,
843                   &tc->c_rmt_ip4, clib_net_to_host_u16 (tc->c_rmt_port));
844     }
845   else
846     {
847       s = format (s, "[#%d][%s] %U:%d->%U:%d", tc->c_thread_index, "T",
848                   format_ip6_address, &tc->c_lcl_ip6,
849                   clib_net_to_host_u16 (tc->c_lcl_port), format_ip6_address,
850                   &tc->c_rmt_ip6, clib_net_to_host_u16 (tc->c_rmt_port));
851     }
852
853   return s;
854 }
855
856 u8 *
857 format_tcp_connection (u8 * s, va_list * args)
858 {
859   tcp_connection_t *tc = va_arg (*args, tcp_connection_t *);
860   u32 verbose = va_arg (*args, u32);
861
862   if (!tc)
863     return s;
864   s = format (s, "%-50U", format_tcp_connection_id, tc);
865   if (verbose)
866     {
867       s = format (s, "%-15U", format_tcp_state, tc->state);
868       if (verbose > 1)
869         s = format (s, " %U\n%U", format_tcp_timers, tc, format_tcp_vars, tc);
870     }
871
872   return s;
873 }
874
875 u8 *
876 format_tcp_session (u8 * s, va_list * args)
877 {
878   u32 tci = va_arg (*args, u32);
879   u32 thread_index = va_arg (*args, u32);
880   u32 verbose = va_arg (*args, u32);
881   tcp_connection_t *tc;
882
883   tc = tcp_connection_get (tci, thread_index);
884   if (tc)
885     s = format (s, "%U", format_tcp_connection, tc, verbose);
886   else
887     s = format (s, "empty\n");
888   return s;
889 }
890
891 u8 *
892 format_tcp_listener_session (u8 * s, va_list * args)
893 {
894   u32 tci = va_arg (*args, u32);
895   tcp_connection_t *tc = tcp_listener_get (tci);
896   return format (s, "%U", format_tcp_connection_id, tc);
897 }
898
899 u8 *
900 format_tcp_half_open_session (u8 * s, va_list * args)
901 {
902   u32 tci = va_arg (*args, u32);
903   tcp_connection_t *tc = tcp_half_open_connection_get (tci);
904   return format (s, "%U", format_tcp_connection_id, tc);
905 }
906
907 u8 *
908 format_tcp_sacks (u8 * s, va_list * args)
909 {
910   tcp_connection_t *tc = va_arg (*args, tcp_connection_t *);
911   sack_block_t *sacks = tc->snd_sacks;
912   sack_block_t *block;
913   int i, len = 0;
914
915   len = vec_len (sacks);
916   for (i = 0; i < len - 1; i++)
917     {
918       block = &sacks[i];
919       s = format (s, " start %u end %u\n", block->start - tc->irs,
920                   block->end - tc->irs);
921     }
922   if (len)
923     {
924       block = &sacks[len - 1];
925       s = format (s, " start %u end %u", block->start - tc->irs,
926                   block->end - tc->irs);
927     }
928   return s;
929 }
930
931 u8 *
932 format_tcp_rcv_sacks (u8 * s, va_list * args)
933 {
934   tcp_connection_t *tc = va_arg (*args, tcp_connection_t *);
935   sack_block_t *sacks = tc->rcv_opts.sacks;
936   sack_block_t *block;
937   int i, len = 0;
938
939   len = vec_len (sacks);
940   for (i = 0; i < len - 1; i++)
941     {
942       block = &sacks[i];
943       s = format (s, " start %u end %u\n", block->start - tc->iss,
944                   block->end - tc->iss);
945     }
946   if (len)
947     {
948       block = &sacks[len - 1];
949       s = format (s, " start %u end %u", block->start - tc->iss,
950                   block->end - tc->iss);
951     }
952   return s;
953 }
954
955 u8 *
956 format_tcp_sack_hole (u8 * s, va_list * args)
957 {
958   sack_scoreboard_hole_t *hole = va_arg (*args, sack_scoreboard_hole_t *);
959   tcp_connection_t *tc = va_arg (*args, tcp_connection_t *);
960   if (tc)
961     s = format (s, "  [%u, %u]", hole->start - tc->iss, hole->end - tc->iss);
962   else
963     s = format (s, "  [%u, %u]", hole->start, hole->end);
964   return s;
965 }
966
967 u8 *
968 format_tcp_scoreboard (u8 * s, va_list * args)
969 {
970   sack_scoreboard_t *sb = va_arg (*args, sack_scoreboard_t *);
971   tcp_connection_t *tc = va_arg (*args, tcp_connection_t *);
972   sack_scoreboard_hole_t *hole;
973   s = format (s, "sacked_bytes %u last_sacked_bytes %u lost_bytes %u\n",
974               sb->sacked_bytes, sb->last_sacked_bytes, sb->lost_bytes);
975   s = format (s, " last_bytes_delivered %u high_sacked %u snd_una_adv %u\n",
976               sb->last_bytes_delivered, sb->high_sacked, sb->snd_una_adv);
977   s = format (s, " cur_rxt_hole %u high_rxt %u rescue_rxt %u",
978               sb->cur_rxt_hole, sb->high_rxt, sb->rescue_rxt);
979
980   hole = scoreboard_first_hole (sb);
981   if (hole)
982     s = format (s, "\n head %u tail %u holes:\n", sb->head, sb->tail);
983
984   while (hole)
985     {
986       s = format (s, "%U", format_tcp_sack_hole, hole, tc);
987       hole = scoreboard_next_hole (sb, hole);
988     }
989
990   return s;
991 }
992
993 transport_connection_t *
994 tcp_session_get_transport (u32 conn_index, u32 thread_index)
995 {
996   tcp_connection_t *tc = tcp_connection_get (conn_index, thread_index);
997   return &tc->connection;
998 }
999
1000 transport_connection_t *
1001 tcp_half_open_session_get_transport (u32 conn_index)
1002 {
1003   tcp_connection_t *tc = tcp_half_open_connection_get (conn_index);
1004   return &tc->connection;
1005 }
1006
1007 /**
1008  * Compute maximum segment size for session layer.
1009  *
1010  * Since the result needs to be the actual data length, it first computes
1011  * the tcp options to be used in the next burst and subtracts their
1012  * length from the connection's snd_mss.
1013  */
1014 u16
1015 tcp_session_send_mss (transport_connection_t * trans_conn)
1016 {
1017   tcp_connection_t *tc = (tcp_connection_t *) trans_conn;
1018
1019   /* Ensure snd_mss does accurately reflect the amount of data we can push
1020    * in a segment. This also makes sure that options are updated according to
1021    * the current state of the connection. */
1022   tcp_update_snd_mss (tc);
1023
1024   return tc->snd_mss;
1025 }
1026
1027 always_inline u32
1028 tcp_round_snd_space (tcp_connection_t * tc, u32 snd_space)
1029 {
1030   if (PREDICT_FALSE (tc->snd_wnd < tc->snd_mss))
1031     {
1032       return tc->snd_wnd <= snd_space ? tc->snd_wnd : 0;
1033     }
1034
1035   /* If not snd_wnd constrained and we can't write at least a segment,
1036    * don't try at all */
1037   if (PREDICT_FALSE (snd_space < tc->snd_mss))
1038     return 0;
1039
1040   /* round down to mss multiple */
1041   return snd_space - (snd_space % tc->snd_mss);
1042 }
1043
1044 /**
1045  * Compute tx window session is allowed to fill.
1046  *
1047  * Takes into account available send space, snd_mss and the congestion
1048  * state of the connection. If possible, the value returned is a multiple
1049  * of snd_mss.
1050  *
1051  * @param tc tcp connection
1052  * @return number of bytes session is allowed to write
1053  */
1054 u32
1055 tcp_snd_space (tcp_connection_t * tc)
1056 {
1057   int snd_space, snt_limited;
1058
1059   if (PREDICT_TRUE (tcp_in_cong_recovery (tc) == 0))
1060     {
1061       snd_space = tcp_available_output_snd_space (tc);
1062
1063       /* If we haven't gotten dupacks or if we did and have gotten sacked
1064        * bytes then we can still send as per Limited Transmit (RFC3042) */
1065       if (PREDICT_FALSE (tc->rcv_dupacks != 0
1066                          && (tcp_opts_sack_permitted (tc)
1067                              && tc->sack_sb.last_sacked_bytes == 0)))
1068         {
1069           if (tc->rcv_dupacks == 1 && tc->limited_transmit != tc->snd_nxt)
1070             tc->limited_transmit = tc->snd_nxt;
1071           ASSERT (seq_leq (tc->limited_transmit, tc->snd_nxt));
1072
1073           snt_limited = tc->snd_nxt - tc->limited_transmit;
1074           snd_space = clib_max (2 * tc->snd_mss - snt_limited, 0);
1075         }
1076       return tcp_round_snd_space (tc, snd_space);
1077     }
1078
1079   if (tcp_in_recovery (tc))
1080     {
1081       tc->snd_nxt = tc->snd_una_max;
1082       snd_space = tcp_available_snd_wnd (tc) - tc->snd_rxt_bytes
1083         - (tc->snd_una_max - tc->snd_congestion);
1084       if (snd_space <= 0 || (tc->snd_una_max - tc->snd_una) >= tc->snd_wnd)
1085         return 0;
1086       return tcp_round_snd_space (tc, snd_space);
1087     }
1088
1089   /* RFC 5681: When previously unsent data is available and the new value of
1090    * cwnd and the receiver's advertised window allow, a TCP SHOULD send 1*SMSS
1091    * bytes of previously unsent data. */
1092   if (tcp_in_fastrecovery (tc) && !tcp_fastrecovery_sent_1_smss (tc))
1093     {
1094       if (tcp_available_output_snd_space (tc) < tc->snd_mss)
1095         return 0;
1096       tcp_fastrecovery_1_smss_on (tc);
1097       return tc->snd_mss;
1098     }
1099
1100   return 0;
1101 }
1102
1103 u32
1104 tcp_session_send_space (transport_connection_t * trans_conn)
1105 {
1106   tcp_connection_t *tc = (tcp_connection_t *) trans_conn;
1107   return clib_min (tcp_snd_space (tc),
1108                    tc->snd_wnd - (tc->snd_nxt - tc->snd_una));
1109 }
1110
1111 i32
1112 tcp_rcv_wnd_available (tcp_connection_t * tc)
1113 {
1114   return (i32) tc->rcv_wnd - (tc->rcv_nxt - tc->rcv_las);
1115 }
1116
1117 u32
1118 tcp_session_tx_fifo_offset (transport_connection_t * trans_conn)
1119 {
1120   tcp_connection_t *tc = (tcp_connection_t *) trans_conn;
1121
1122   ASSERT (seq_geq (tc->snd_nxt, tc->snd_una));
1123
1124   /* This still works if fast retransmit is on */
1125   return (tc->snd_nxt - tc->snd_una);
1126 }
1127
1128 /* *INDENT-OFF* */
1129 const static transport_proto_vft_t tcp_proto = {
1130   .bind = tcp_session_bind,
1131   .unbind = tcp_session_unbind,
1132   .push_header = tcp_push_header,
1133   .get_connection = tcp_session_get_transport,
1134   .get_listener = tcp_session_get_listener,
1135   .get_half_open = tcp_half_open_session_get_transport,
1136   .open = tcp_session_open,
1137   .close = tcp_session_close,
1138   .cleanup = tcp_session_cleanup,
1139   .send_mss = tcp_session_send_mss,
1140   .send_space = tcp_session_send_space,
1141   .tx_fifo_offset = tcp_session_tx_fifo_offset,
1142   .format_connection = format_tcp_session,
1143   .format_listener = format_tcp_listener_session,
1144   .format_half_open = format_tcp_half_open_session,
1145 };
1146 /* *INDENT-ON* */
1147
1148 void
1149 tcp_timer_keep_handler (u32 conn_index)
1150 {
1151   u32 thread_index = vlib_get_thread_index ();
1152   tcp_connection_t *tc;
1153
1154   tc = tcp_connection_get (conn_index, thread_index);
1155   tc->timers[TCP_TIMER_KEEP] = TCP_TIMER_HANDLE_INVALID;
1156
1157   tcp_connection_close (tc);
1158 }
1159
1160 void
1161 tcp_timer_establish_handler (u32 conn_index)
1162 {
1163   tcp_connection_t *tc;
1164
1165   tc = tcp_half_open_connection_get (conn_index);
1166   if (tc)
1167     {
1168       ASSERT (tc->state == TCP_STATE_SYN_SENT);
1169       stream_session_connect_notify (&tc->connection, 1 /* fail */ );
1170     }
1171   else
1172     {
1173       tc = tcp_connection_get (conn_index, vlib_get_thread_index ());
1174       /* note: the connection may have already disappeared */
1175       if (PREDICT_FALSE (tc == 0))
1176         return;
1177
1178       ASSERT (tc->state == TCP_STATE_SYN_RCVD);
1179       /* Start cleanup. App wasn't notified yet so use delete notify as
1180        * opposed to delete to cleanup session layer state. */
1181       stream_session_delete_notify (&tc->connection);
1182     }
1183   tc->timers[TCP_TIMER_ESTABLISH] = TCP_TIMER_HANDLE_INVALID;
1184   tcp_connection_cleanup (tc);
1185 }
1186
1187 void
1188 tcp_timer_waitclose_handler (u32 conn_index)
1189 {
1190   u32 thread_index = vlib_get_thread_index ();
1191   tcp_connection_t *tc;
1192
1193   tc = tcp_connection_get (conn_index, thread_index);
1194   if (!tc)
1195     return;
1196   tc->timers[TCP_TIMER_WAITCLOSE] = TCP_TIMER_HANDLE_INVALID;
1197
1198   /* Session didn't come back with a close(). Send FIN either way
1199    * and switch to LAST_ACK. */
1200   if (tc->state == TCP_STATE_CLOSE_WAIT)
1201     {
1202       if (tc->flags & TCP_CONN_FINSNT)
1203         {
1204           clib_warning ("FIN was sent and still in CLOSE WAIT. Weird!");
1205         }
1206
1207       tcp_send_fin (tc);
1208       tc->state = TCP_STATE_LAST_ACK;
1209
1210       /* Make sure we don't wait in LAST ACK forever */
1211       tcp_timer_set (tc, TCP_TIMER_WAITCLOSE, TCP_2MSL_TIME);
1212
1213       /* Don't delete the connection yet */
1214       return;
1215     }
1216
1217   tcp_connection_del (tc);
1218 }
1219
1220 /* *INDENT-OFF* */
1221 static timer_expiration_handler *timer_expiration_handlers[TCP_N_TIMERS] =
1222 {
1223     tcp_timer_retransmit_handler,
1224     tcp_timer_delack_handler,
1225     tcp_timer_persist_handler,
1226     tcp_timer_keep_handler,
1227     tcp_timer_waitclose_handler,
1228     tcp_timer_retransmit_syn_handler,
1229     tcp_timer_establish_handler
1230 };
1231 /* *INDENT-ON* */
1232
1233 static void
1234 tcp_expired_timers_dispatch (u32 * expired_timers)
1235 {
1236   int i;
1237   u32 connection_index, timer_id;
1238
1239   for (i = 0; i < vec_len (expired_timers); i++)
1240     {
1241       /* Get session index and timer id */
1242       connection_index = expired_timers[i] & 0x0FFFFFFF;
1243       timer_id = expired_timers[i] >> 28;
1244
1245       TCP_EVT_DBG (TCP_EVT_TIMER_POP, connection_index, timer_id);
1246
1247       /* Handle expiration */
1248       (*timer_expiration_handlers[timer_id]) (connection_index);
1249     }
1250 }
1251
1252 void
1253 tcp_initialize_timer_wheels (tcp_main_t * tm)
1254 {
1255   tw_timer_wheel_16t_2w_512sl_t *tw;
1256   /* *INDENT-OFF* */
1257   foreach_vlib_main (({
1258     tw = &tm->timer_wheels[ii];
1259     tw_timer_wheel_init_16t_2w_512sl (tw, tcp_expired_timers_dispatch,
1260                                       100e-3 /* timer period 100ms */ , ~0);
1261     tw->last_run_time = vlib_time_now (this_vlib_main);
1262   }));
1263   /* *INDENT-ON* */
1264 }
1265
1266 clib_error_t *
1267 tcp_main_enable (vlib_main_t * vm)
1268 {
1269   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
1270   ip_protocol_info_t *pi;
1271   ip_main_t *im = &ip_main;
1272   vlib_thread_main_t *vtm = vlib_get_thread_main ();
1273   clib_error_t *error = 0;
1274   u32 num_threads;
1275   int thread;
1276   tcp_connection_t *tc __attribute__ ((unused));
1277   u32 preallocated_connections_per_thread;
1278
1279   if ((error = vlib_call_init_function (vm, ip_main_init)))
1280     return error;
1281   if ((error = vlib_call_init_function (vm, ip4_lookup_init)))
1282     return error;
1283   if ((error = vlib_call_init_function (vm, ip6_lookup_init)))
1284     return error;
1285
1286   /*
1287    * Registrations
1288    */
1289
1290   /* Register with IP */
1291   pi = ip_get_protocol_info (im, IP_PROTOCOL_TCP);
1292   if (pi == 0)
1293     return clib_error_return (0, "TCP protocol info AWOL");
1294   pi->format_header = format_tcp_header;
1295   pi->unformat_pg_edit = unformat_pg_tcp_header;
1296
1297   ip4_register_protocol (IP_PROTOCOL_TCP, tcp4_input_node.index);
1298   ip6_register_protocol (IP_PROTOCOL_TCP, tcp6_input_node.index);
1299
1300   /* Register as transport with session layer */
1301   session_register_transport (TRANSPORT_PROTO_TCP, 1, &tcp_proto);
1302   session_register_transport (TRANSPORT_PROTO_TCP, 0, &tcp_proto);
1303
1304   /*
1305    * Initialize data structures
1306    */
1307
1308   num_threads = 1 /* main thread */  + vtm->n_threads;
1309   vec_validate (tm->connections, num_threads - 1);
1310
1311   /*
1312    * Preallocate connections. Assume that thread 0 won't
1313    * use preallocated threads when running multi-core
1314    */
1315   if (num_threads == 1)
1316     {
1317       thread = 0;
1318       preallocated_connections_per_thread = tm->preallocated_connections;
1319     }
1320   else
1321     {
1322       thread = 1;
1323       preallocated_connections_per_thread =
1324         tm->preallocated_connections / (num_threads - 1);
1325     }
1326   for (; thread < num_threads; thread++)
1327     {
1328       if (preallocated_connections_per_thread)
1329         pool_init_fixed (tm->connections[thread],
1330                          preallocated_connections_per_thread);
1331     }
1332
1333   /*
1334    * Use a preallocated half-open connection pool?
1335    */
1336   if (tm->preallocated_half_open_connections)
1337     pool_init_fixed (tm->half_open_connections,
1338                      tm->preallocated_half_open_connections);
1339
1340   /* Initialize per worker thread tx buffers (used for control messages) */
1341   vec_validate (tm->tx_buffers, num_threads - 1);
1342
1343   /* Initialize timer wheels */
1344   vec_validate (tm->timer_wheels, num_threads - 1);
1345   tcp_initialize_timer_wheels (tm);
1346
1347   /* Initialize clocks per tick for TCP timestamp. Used to compute
1348    * monotonically increasing timestamps. */
1349   tm->tstamp_ticks_per_clock = vm->clib_time.seconds_per_clock
1350     / TCP_TSTAMP_RESOLUTION;
1351
1352   if (tm->local_endpoints_table_buckets == 0)
1353     tm->local_endpoints_table_buckets = 250000;
1354   if (tm->local_endpoints_table_memory == 0)
1355     tm->local_endpoints_table_memory = 512 << 20;
1356
1357   clib_bihash_init_24_8 (&tm->local_endpoints_table, "local endpoint table",
1358                          tm->local_endpoints_table_buckets,
1359                          tm->local_endpoints_table_memory);
1360
1361   /* Initialize [port-allocator] random number seed */
1362   tm->port_allocator_seed = (u32) clib_cpu_time_now ();
1363
1364   if (num_threads > 1)
1365     {
1366       clib_spinlock_init (&tm->half_open_lock);
1367       clib_spinlock_init (&tm->local_endpoints_lock);
1368     }
1369
1370   vec_validate (tm->tx_frames[0], num_threads - 1);
1371   vec_validate (tm->tx_frames[1], num_threads - 1);
1372
1373   tm->bytes_per_buffer = vlib_buffer_free_list_buffer_size
1374     (vm, VLIB_BUFFER_DEFAULT_FREE_LIST_INDEX);
1375
1376   vec_validate (tm->time_now, num_threads - 1);
1377   return error;
1378 }
1379
1380 clib_error_t *
1381 vnet_tcp_enable_disable (vlib_main_t * vm, u8 is_en)
1382 {
1383   if (is_en)
1384     {
1385       if (tcp_main.is_enabled)
1386         return 0;
1387
1388       return tcp_main_enable (vm);
1389     }
1390   else
1391     {
1392       tcp_main.is_enabled = 0;
1393     }
1394
1395   return 0;
1396 }
1397
1398 clib_error_t *
1399 tcp_init (vlib_main_t * vm)
1400 {
1401   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
1402   tm->is_enabled = 0;
1403   tcp_api_reference ();
1404   return 0;
1405 }
1406
1407 VLIB_INIT_FUNCTION (tcp_init);
1408
1409 static clib_error_t *
1410 tcp_config_fn (vlib_main_t * vm, unformat_input_t * input)
1411 {
1412   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
1413   u64 tmp;
1414
1415   while (unformat_check_input (input) != UNFORMAT_END_OF_INPUT)
1416     {
1417       if (unformat
1418           (input, "preallocated-connections %d",
1419            &tm->preallocated_connections))
1420         ;
1421       else if (unformat (input, "preallocated-half-open-connections %d",
1422                          &tm->preallocated_half_open_connections))
1423         ;
1424       else if (unformat (input, "local-endpoints-table-memory %U",
1425                          unformat_memory_size, &tmp))
1426         {
1427           if (tmp >= 0x100000000)
1428             return clib_error_return (0, "memory size %llx (%lld) too large",
1429                                       tmp, tmp);
1430           tm->local_endpoints_table_memory = tmp;
1431         }
1432       else if (unformat (input, "local-endpoints-table-buckets %d",
1433                          &tm->local_endpoints_table_buckets))
1434         ;
1435
1436
1437       else
1438         return clib_error_return (0, "unknown input `%U'",
1439                                   format_unformat_error, input);
1440     }
1441   return 0;
1442 }
1443
1444 VLIB_CONFIG_FUNCTION (tcp_config_fn, "tcp");
1445
1446
1447 /**
1448  * \brief Configure an ipv4 source address range
1449  * @param vm vlib_main_t pointer
1450  * @param start first ipv4 address in the source address range
1451  * @param end last ipv4 address in the source address range
1452  * @param table_id VRF / table ID, 0 for the default FIB
1453  * @return 0 if all OK, else an error indication from api_errno.h
1454  */
1455
1456 int
1457 tcp_configure_v4_source_address_range (vlib_main_t * vm,
1458                                        ip4_address_t * start,
1459                                        ip4_address_t * end, u32 table_id)
1460 {
1461   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
1462   vnet_main_t *vnm = vnet_get_main ();
1463   u32 start_host_byte_order, end_host_byte_order;
1464   fib_prefix_t prefix;
1465   vnet_sw_interface_t *si;
1466   fib_node_index_t fei;
1467   u32 fib_index = 0;
1468   u32 sw_if_index;
1469   int rv;
1470   int vnet_proxy_arp_add_del (ip4_address_t * lo_addr,
1471                               ip4_address_t * hi_addr, u32 fib_index,
1472                               int is_del);
1473
1474   memset (&prefix, 0, sizeof (prefix));
1475
1476   fib_index = fib_table_find (FIB_PROTOCOL_IP4, table_id);
1477
1478   if (fib_index == ~0)
1479     return VNET_API_ERROR_NO_SUCH_FIB;
1480
1481   start_host_byte_order = clib_net_to_host_u32 (start->as_u32);
1482   end_host_byte_order = clib_net_to_host_u32 (end->as_u32);
1483
1484   /* sanity check for reversed args or some such */
1485   if ((end_host_byte_order - start_host_byte_order) > (10 << 10))
1486     return VNET_API_ERROR_INVALID_ARGUMENT;
1487
1488   /* Lookup the last address, to identify the interface involved */
1489   prefix.fp_len = 32;
1490   prefix.fp_proto = FIB_PROTOCOL_IP4;
1491   memcpy (&prefix.fp_addr.ip4, end, sizeof (ip4_address_t));
1492
1493   fei = fib_table_lookup (fib_index, &prefix);
1494
1495   /* Couldn't find route to destination. Bail out. */
1496   if (fei == FIB_NODE_INDEX_INVALID)
1497     return VNET_API_ERROR_NEXT_HOP_NOT_IN_FIB;
1498
1499   sw_if_index = fib_entry_get_resolving_interface (fei);
1500
1501   /* Enable proxy arp on the interface */
1502   si = vnet_get_sw_interface (vnm, sw_if_index);
1503   si->flags |= VNET_SW_INTERFACE_FLAG_PROXY_ARP;
1504
1505   /* Configure proxy arp across the range */
1506   rv = vnet_proxy_arp_add_del (start, end, fib_index, 0 /* is_del */ );
1507
1508   if (rv)
1509     return rv;
1510
1511   do
1512     {
1513       dpo_id_t dpo = DPO_INVALID;
1514
1515       vec_add1 (tm->ip4_src_addresses, start[0]);
1516
1517       /* Add local adjacencies for the range */
1518
1519       receive_dpo_add_or_lock (DPO_PROTO_IP4, ~0 /* sw_if_index */ ,
1520                                NULL, &dpo);
1521       prefix.fp_len = 32;
1522       prefix.fp_proto = FIB_PROTOCOL_IP4;
1523       prefix.fp_addr.ip4.as_u32 = start->as_u32;
1524
1525       fib_table_entry_special_dpo_update (fib_index,
1526                                           &prefix,
1527                                           FIB_SOURCE_API,
1528                                           FIB_ENTRY_FLAG_EXCLUSIVE, &dpo);
1529       dpo_reset (&dpo);
1530
1531       start_host_byte_order++;
1532       start->as_u32 = clib_host_to_net_u32 (start_host_byte_order);
1533     }
1534   while (start_host_byte_order <= end_host_byte_order);
1535
1536   return 0;
1537 }
1538
1539 /**
1540  * \brief Configure an ipv6 source address range
1541  * @param vm vlib_main_t pointer
1542  * @param start first ipv6 address in the source address range
1543  * @param end last ipv6 address in the source address range
1544  * @param table_id VRF / table ID, 0 for the default FIB
1545  * @return 0 if all OK, else an error indication from api_errno.h
1546  */
1547
1548 int
1549 tcp_configure_v6_source_address_range (vlib_main_t * vm,
1550                                        ip6_address_t * start,
1551                                        ip6_address_t * end, u32 table_id)
1552 {
1553   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
1554   fib_prefix_t prefix;
1555   u32 fib_index = 0;
1556   fib_node_index_t fei;
1557   u32 sw_if_index;
1558
1559   memset (&prefix, 0, sizeof (prefix));
1560
1561   fib_index = fib_table_find (FIB_PROTOCOL_IP6, table_id);
1562
1563   if (fib_index == ~0)
1564     return VNET_API_ERROR_NO_SUCH_FIB;
1565
1566   while (1)
1567     {
1568       int i;
1569       ip6_address_t tmp;
1570       dpo_id_t dpo = DPO_INVALID;
1571
1572       /* Remember this address */
1573       vec_add1 (tm->ip6_src_addresses, start[0]);
1574
1575       /* Lookup the prefix, to identify the interface involved */
1576       prefix.fp_len = 128;
1577       prefix.fp_proto = FIB_PROTOCOL_IP6;
1578       memcpy (&prefix.fp_addr.ip6, start, sizeof (ip6_address_t));
1579
1580       fei = fib_table_lookup (fib_index, &prefix);
1581
1582       /* Couldn't find route to destination. Bail out. */
1583       if (fei == FIB_NODE_INDEX_INVALID)
1584         return VNET_API_ERROR_NEXT_HOP_NOT_IN_FIB;
1585
1586       sw_if_index = fib_entry_get_resolving_interface (fei);
1587
1588       if (sw_if_index == (u32) ~ 0)
1589         return VNET_API_ERROR_NO_MATCHING_INTERFACE;
1590
1591       /* Add a proxy neighbor discovery entry for this address */
1592       ip6_neighbor_proxy_add_del (sw_if_index, start, 0 /* is_del */ );
1593
1594       /* Add a receive adjacency for this address */
1595       receive_dpo_add_or_lock (DPO_PROTO_IP6, ~0 /* sw_if_index */ ,
1596                                NULL, &dpo);
1597
1598       fib_table_entry_special_dpo_update (fib_index,
1599                                           &prefix,
1600                                           FIB_SOURCE_API,
1601                                           FIB_ENTRY_FLAG_EXCLUSIVE, &dpo);
1602       dpo_reset (&dpo);
1603
1604       /* Done with the entire range? */
1605       if (!memcmp (start, end, sizeof (start[0])))
1606         break;
1607
1608       /* Increment the address. DGMS. */
1609       tmp = start[0];
1610       for (i = 15; i >= 0; i--)
1611         {
1612           tmp.as_u8[i] += 1;
1613           if (tmp.as_u8[i] != 0)
1614             break;
1615         }
1616       start[0] = tmp;
1617     }
1618   return 0;
1619 }
1620
1621 static clib_error_t *
1622 tcp_src_address (vlib_main_t * vm,
1623                  unformat_input_t * input, vlib_cli_command_t * cmd_arg)
1624 {
1625   ip4_address_t v4start, v4end;
1626   ip6_address_t v6start, v6end;
1627   u32 table_id = 0;
1628   int v4set = 0;
1629   int v6set = 0;
1630   int rv;
1631
1632   while (unformat_check_input (input) != UNFORMAT_END_OF_INPUT)
1633     {
1634       if (unformat (input, "%U - %U", unformat_ip4_address, &v4start,
1635                     unformat_ip4_address, &v4end))
1636         v4set = 1;
1637       else if (unformat (input, "%U", unformat_ip4_address, &v4start))
1638         {
1639           memcpy (&v4end, &v4start, sizeof (v4start));
1640           v4set = 1;
1641         }
1642       else if (unformat (input, "%U - %U", unformat_ip6_address, &v6start,
1643                          unformat_ip6_address, &v6end))
1644         v6set = 1;
1645       else if (unformat (input, "%U", unformat_ip6_address, &v6start))
1646         {
1647           memcpy (&v6end, &v6start, sizeof (v4start));
1648           v6set = 1;
1649         }
1650       else if (unformat (input, "fib-table %d", &table_id))
1651         ;
1652       else
1653         break;
1654     }
1655
1656   if (!v4set && !v6set)
1657     return clib_error_return (0, "at least one v4 or v6 address required");
1658
1659   if (v4set)
1660     {
1661       rv = tcp_configure_v4_source_address_range (vm, &v4start, &v4end,
1662                                                   table_id);
1663       switch (rv)
1664         {
1665         case 0:
1666           break;
1667
1668         case VNET_API_ERROR_NO_SUCH_FIB:
1669           return clib_error_return (0, "Invalid table-id %d", table_id);
1670
1671         case VNET_API_ERROR_INVALID_ARGUMENT:
1672           return clib_error_return (0, "Invalid address range %U - %U",
1673                                     format_ip4_address, &v4start,
1674                                     format_ip4_address, &v4end);
1675         default:
1676           return clib_error_return (0, "error %d", rv);
1677           break;
1678         }
1679     }
1680   if (v6set)
1681     {
1682       rv = tcp_configure_v6_source_address_range (vm, &v6start, &v6end,
1683                                                   table_id);
1684       switch (rv)
1685         {
1686         case 0:
1687           break;
1688
1689         case VNET_API_ERROR_NO_SUCH_FIB:
1690           return clib_error_return (0, "Invalid table-id %d", table_id);
1691
1692         default:
1693           return clib_error_return (0, "error %d", rv);
1694           break;
1695         }
1696     }
1697   return 0;
1698 }
1699
1700 /* *INDENT-OFF* */
1701 VLIB_CLI_COMMAND (tcp_src_address_command, static) =
1702 {
1703   .path = "tcp src-address",
1704   .short_help = "tcp src-address <ip-addr> [- <ip-addr>] add src address range",
1705   .function = tcp_src_address,
1706 };
1707 /* *INDENT-ON* */
1708
1709 static u8 *
1710 tcp_scoreboard_dump_trace (u8 * s, sack_scoreboard_t * sb)
1711 {
1712 #if TCP_SCOREBOARD_TRACE
1713
1714   scoreboard_trace_elt_t *block;
1715   int i = 0;
1716
1717   if (!sb->trace)
1718     return s;
1719
1720   s = format (s, "scoreboard trace:");
1721   vec_foreach (block, sb->trace)
1722   {
1723     s = format (s, "{%u, %u, %u, %u, %u}, ", block->start, block->end,
1724                 block->ack, block->snd_una_max, block->group);
1725     if ((++i % 3) == 0)
1726       s = format (s, "\n");
1727   }
1728   return s;
1729 #else
1730   return 0;
1731 #endif
1732 }
1733
1734 static clib_error_t *
1735 tcp_show_scoreboard_trace_fn (vlib_main_t * vm, unformat_input_t * input,
1736                               vlib_cli_command_t * cmd_arg)
1737 {
1738   transport_connection_t *tconn = 0;
1739   tcp_connection_t *tc;
1740   u8 *s = 0;
1741   while (unformat_check_input (input) != UNFORMAT_END_OF_INPUT)
1742     {
1743       if (unformat (input, "%U", unformat_transport_connection, &tconn,
1744                     TRANSPORT_PROTO_TCP))
1745         ;
1746       else
1747         return clib_error_return (0, "unknown input `%U'",
1748                                   format_unformat_error, input);
1749     }
1750
1751   if (!TCP_SCOREBOARD_TRACE)
1752     {
1753       vlib_cli_output (vm, "scoreboard tracing not enabled");
1754       return 0;
1755     }
1756
1757   tc = tcp_get_connection_from_transport (tconn);
1758   s = tcp_scoreboard_dump_trace (s, &tc->sack_sb);
1759   vlib_cli_output (vm, "%v", s);
1760   return 0;
1761 }
1762
1763 /* *INDENT-OFF* */
1764 VLIB_CLI_COMMAND (tcp_show_scoreboard_trace_command, static) =
1765 {
1766   .path = "show tcp scoreboard trace",
1767   .short_help = "show tcp scoreboard trace <connection>",
1768   .function = tcp_show_scoreboard_trace_fn,
1769 };
1770 /* *INDENT-ON* */
1771
1772 u8 *
1773 tcp_scoreboard_replay (u8 * s, tcp_connection_t * tc, u8 verbose)
1774 {
1775   int i, trace_len;
1776   scoreboard_trace_elt_t *trace;
1777   u32 next_ack, left, group, has_new_ack = 0;
1778   tcp_connection_t _dummy_tc, *dummy_tc = &_dummy_tc;
1779   sack_block_t *block;
1780
1781   if (!tc)
1782     return s;
1783
1784   memset (dummy_tc, 0, sizeof (*dummy_tc));
1785   tcp_connection_timers_init (dummy_tc);
1786   scoreboard_init (&dummy_tc->sack_sb);
1787   dummy_tc->rcv_opts.flags |= TCP_OPTS_FLAG_SACK;
1788
1789 #if TCP_SCOREBOARD_TRACE
1790   trace = tc->sack_sb.trace;
1791   trace_len = vec_len (tc->sack_sb.trace);
1792 #else
1793   trace = 0;
1794   trace_len = 0;
1795 #endif
1796
1797   for (i = 0; i < trace_len; i++)
1798     {
1799       if (trace[i].ack != 0)
1800         {
1801           dummy_tc->snd_una = trace[i].ack - 1448;
1802           dummy_tc->snd_una_max = trace[i].ack;
1803         }
1804     }
1805
1806   left = 0;
1807   while (left < trace_len)
1808     {
1809       group = trace[left].group;
1810       vec_reset_length (dummy_tc->rcv_opts.sacks);
1811       has_new_ack = 0;
1812       while (trace[left].group == group)
1813         {
1814           if (trace[left].ack != 0)
1815             {
1816               if (verbose)
1817                 s = format (s, "Adding ack %u, snd_una_max %u, segs: ",
1818                             trace[left].ack, trace[left].snd_una_max);
1819               dummy_tc->snd_una_max = trace[left].snd_una_max;
1820               next_ack = trace[left].ack;
1821               has_new_ack = 1;
1822             }
1823           else
1824             {
1825               if (verbose)
1826                 s = format (s, "[%u, %u], ", trace[left].start,
1827                             trace[left].end);
1828               vec_add2 (dummy_tc->rcv_opts.sacks, block, 1);
1829               block->start = trace[left].start;
1830               block->end = trace[left].end;
1831             }
1832           left++;
1833         }
1834
1835       /* Push segments */
1836       tcp_rcv_sacks (dummy_tc, next_ack);
1837       if (has_new_ack)
1838         dummy_tc->snd_una = next_ack + dummy_tc->sack_sb.snd_una_adv;
1839
1840       if (verbose)
1841         s = format (s, "result: %U", format_tcp_scoreboard,
1842                     &dummy_tc->sack_sb);
1843
1844     }
1845   s = format (s, "result: %U", format_tcp_scoreboard, &dummy_tc->sack_sb);
1846
1847   return s;
1848 }
1849
1850 static clib_error_t *
1851 tcp_scoreboard_trace_fn (vlib_main_t * vm, unformat_input_t * input,
1852                          vlib_cli_command_t * cmd_arg)
1853 {
1854   transport_connection_t *tconn = 0;
1855   tcp_connection_t *tc = 0;
1856   u8 *str = 0;
1857   while (unformat_check_input (input) != UNFORMAT_END_OF_INPUT)
1858     {
1859       if (unformat (input, "%U", unformat_transport_connection, &tconn,
1860                     TRANSPORT_PROTO_TCP))
1861         ;
1862       else
1863         return clib_error_return (0, "unknown input `%U'",
1864                                   format_unformat_error, input);
1865     }
1866
1867   if (!TCP_SCOREBOARD_TRACE)
1868     {
1869       vlib_cli_output (vm, "scoreboard tracing not enabled");
1870       return 0;
1871     }
1872
1873   tc = tcp_get_connection_from_transport (tconn);
1874   if (!tc)
1875     {
1876       vlib_cli_output (vm, "connection not found");
1877       return 0;
1878     }
1879   str = tcp_scoreboard_replay (str, tc, 1);
1880   vlib_cli_output (vm, "%v", str);
1881   return 0;
1882 }
1883
1884 /* *INDENT-OFF* */
1885 VLIB_CLI_COMMAND (tcp_replay_scoreboard_command, static) =
1886 {
1887   .path = "tcp replay scoreboard",
1888   .short_help = "tcp replay scoreboard <connection>",
1889   .function = tcp_scoreboard_trace_fn,
1890 };
1891 /* *INDENT-ON* */
1892
1893 /*
1894  * fd.io coding-style-patch-verification: ON
1895  *
1896  * Local Variables:
1897  * eval: (c-set-style "gnu")
1898  * End:
1899  */