tcp: allow local port sharing if 5-tuple available
[vpp.git] / src / vnet / tcp / tcp.c
index b6c3482..e4335e0 100644 (file)
@@ -1,5 +1,5 @@
 /*
- * Copyright (c) 2016 Cisco and/or its affiliates.
+ * Copyright (c) 2016-2019 Cisco and/or its affiliates.
  * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
  * you may not use this file except in compliance with the License.
  * You may obtain a copy of the License at:
  * limitations under the License.
  */
 
+/**
+ * @file
+ * @brief TCP host stack utilities
+ */
+
 #include <vnet/tcp/tcp.h>
+#include <vnet/tcp/tcp_inlines.h>
 #include <vnet/session/session.h>
 #include <vnet/fib/fib.h>
+#include <vnet/dpo/load_balance.h>
 #include <math.h>
 
 tcp_main_t tcp_main;
 
+typedef struct
+{
+  fib_protocol_t nh_proto;
+  vnet_link_t link_type;
+  ip46_address_t ip;
+  u32 sw_if_index;
+  u8 is_add;
+} tcp_add_del_adj_args_t;
+
+static void
+tcp_add_del_adj_cb (tcp_add_del_adj_args_t * args)
+{
+  u32 ai;
+  if (args->is_add)
+    {
+      adj_nbr_add_or_lock (args->nh_proto, args->link_type, &args->ip,
+                          args->sw_if_index);
+    }
+  else
+    {
+      ai = adj_nbr_find (FIB_PROTOCOL_IP6, VNET_LINK_IP6, &args->ip,
+                        args->sw_if_index);
+      if (ai != ADJ_INDEX_INVALID)
+       adj_unlock (ai);
+    }
+}
+
+static void
+tcp_add_del_adjacency (tcp_connection_t * tc, u8 is_add)
+{
+  tcp_add_del_adj_args_t args = {
+    .nh_proto = FIB_PROTOCOL_IP6,
+    .link_type = VNET_LINK_IP6,
+    .ip = tc->c_rmt_ip,
+    .sw_if_index = tc->sw_if_index,
+    .is_add = is_add
+  };
+  vlib_rpc_call_main_thread (tcp_add_del_adj_cb, (u8 *) & args,
+                            sizeof (args));
+}
+
+static void
+tcp_cc_init (tcp_connection_t * tc)
+{
+  tc->cc_algo->init (tc);
+}
+
+static void
+tcp_cc_cleanup (tcp_connection_t * tc)
+{
+  if (tc->cc_algo->cleanup)
+    tc->cc_algo->cleanup (tc);
+}
+
+void
+tcp_cc_algo_register (tcp_cc_algorithm_type_e type,
+                     const tcp_cc_algorithm_t * vft)
+{
+  tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
+  vec_validate (tm->cc_algos, type);
+
+  tm->cc_algos[type] = *vft;
+  hash_set_mem (tm->cc_algo_by_name, vft->name, type);
+}
+
+tcp_cc_algorithm_t *
+tcp_cc_algo_get (tcp_cc_algorithm_type_e type)
+{
+  tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
+  return &tm->cc_algos[type];
+}
+
+tcp_cc_algorithm_type_e
+tcp_cc_algo_new_type (const tcp_cc_algorithm_t * vft)
+{
+  tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
+  tcp_cc_algo_register (++tm->cc_last_type, vft);
+  return tm->cc_last_type;
+}
+
 static u32
-tcp_connection_bind (u32 session_index, ip46_address_t * ip,
-                    u16 port_host_byte_order, u8 is_ip4)
+tcp_connection_bind (u32 session_index, transport_endpoint_t * lcl)
 {
   tcp_main_t *tm = &tcp_main;
   tcp_connection_t *listener;
+  void *iface_ip;
 
   pool_get (tm->listener_pool, listener);
-  memset (listener, 0, sizeof (*listener));
+  clib_memset (listener, 0, sizeof (*listener));
 
   listener->c_c_index = listener - tm->listener_pool;
-  listener->c_lcl_port = clib_host_to_net_u16 (port_host_byte_order);
-
-  if (is_ip4)
-    listener->c_lcl_ip4.as_u32 = ip->ip4.as_u32;
-  else
-    clib_memcpy (&listener->c_lcl_ip6, &ip->ip6, sizeof (ip6_address_t));
+  listener->c_lcl_port = lcl->port;
 
+  /* If we are provided a sw_if_index, bind using one of its ips */
+  if (ip_is_zero (&lcl->ip, 1) && lcl->sw_if_index != ENDPOINT_INVALID_INDEX)
+    {
+      if ((iface_ip = ip_interface_get_first_ip (lcl->sw_if_index,
+                                                lcl->is_ip4)))
+       ip_set (&lcl->ip, iface_ip, lcl->is_ip4);
+    }
+  ip_copy (&listener->c_lcl_ip, &lcl->ip, lcl->is_ip4);
+  listener->c_is_ip4 = lcl->is_ip4;
+  listener->c_proto = TRANSPORT_PROTO_TCP;
   listener->c_s_index = session_index;
-  listener->c_proto = SESSION_TYPE_IP4_TCP;
+  listener->c_fib_index = lcl->fib_index;
   listener->state = TCP_STATE_LISTEN;
-  listener->c_is_ip4 = 1;
+  listener->cc_algo = tcp_cc_algo_get (tcp_cfg.cc_algo);
 
   tcp_connection_timers_init (listener);
 
-  TCP_EVT_DBG (TCP_EVT_BIND, listener);
+  TCP_EVT (TCP_EVT_BIND, listener);
 
   return listener->c_c_index;
 }
 
-u32
-tcp_session_bind_ip4 (u32 session_index, ip46_address_t * ip,
-                     u16 port_host_byte_order)
-{
-  return tcp_connection_bind (session_index, ip, port_host_byte_order, 1);
-}
-
-u32
-tcp_session_bind_ip6 (u32 session_index, ip46_address_t * ip,
-                     u16 port_host_byte_order)
+static u32
+tcp_session_bind (u32 session_index, transport_endpoint_t * tep)
 {
-  return tcp_connection_bind (session_index, ip, port_host_byte_order, 0);
-
+  return tcp_connection_bind (session_index, tep);
 }
 
 static void
 tcp_connection_unbind (u32 listener_index)
 {
   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
-  TCP_EVT_DBG (TCP_EVT_UNBIND,
-              pool_elt_at_index (tm->listener_pool, listener_index));
+  tcp_connection_t *tc;
+
+  tc = pool_elt_at_index (tm->listener_pool, listener_index);
+
+  TCP_EVT (TCP_EVT_UNBIND, tc);
+
+  /* Poison the entry */
+  if (CLIB_DEBUG > 0)
+    clib_memset (tc, 0xFA, sizeof (*tc));
+
   pool_put_index (tm->listener_pool, listener_index);
 }
 
-u32
+static u32
 tcp_session_unbind (u32 listener_index)
 {
   tcp_connection_unbind (listener_index);
   return 0;
 }
 
-transport_connection_t *
+static transport_connection_t *
 tcp_session_get_listener (u32 listener_index)
 {
   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
@@ -90,6 +181,57 @@ tcp_session_get_listener (u32 listener_index)
   return &tc->connection;
 }
 
+/**
+ * Cleanup half-open connection
+ *
+ */
+static void
+tcp_half_open_connection_del (tcp_connection_t * tc)
+{
+  tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
+  clib_spinlock_lock_if_init (&tm->half_open_lock);
+  if (CLIB_DEBUG)
+    clib_memset (tc, 0xFA, sizeof (*tc));
+  pool_put (tm->half_open_connections, tc);
+  clib_spinlock_unlock_if_init (&tm->half_open_lock);
+}
+
+/**
+ * Try to cleanup half-open connection
+ *
+ * If called from a thread that doesn't own tc, the call won't have any
+ * effect.
+ *
+ * @param tc - connection to be cleaned up
+ * @return non-zero if cleanup failed.
+ */
+int
+tcp_half_open_connection_cleanup (tcp_connection_t * tc)
+{
+  tcp_worker_ctx_t *wrk;
+
+  /* Make sure this is the owning thread */
+  if (tc->c_thread_index != vlib_get_thread_index ())
+    return 1;
+
+  wrk = tcp_get_worker (tc->c_thread_index);
+  tcp_timer_reset (&wrk->timer_wheel, tc, TCP_TIMER_RETRANSMIT_SYN);
+  tcp_half_open_connection_del (tc);
+  return 0;
+}
+
+static tcp_connection_t *
+tcp_half_open_connection_new (void)
+{
+  tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
+  tcp_connection_t *tc = 0;
+  ASSERT (vlib_get_thread_index () == 0);
+  pool_get (tm->half_open_connections, tc);
+  clib_memset (tc, 0, sizeof (*tc));
+  tc->c_c_index = tc - tm->half_open_connections;
+  return tc;
+}
+
 /**
  * Cleans up connection state.
  *
@@ -98,30 +240,41 @@ tcp_session_get_listener (u32 listener_index)
 void
 tcp_connection_cleanup (tcp_connection_t * tc)
 {
-  tcp_main_t *tm = &tcp_main;
-  u32 tepi;
-  transport_endpoint_t *tep;
+  TCP_EVT (TCP_EVT_DELETE, tc);
 
   /* Cleanup local endpoint if this was an active connect */
-  tepi = transport_endpoint_lookup (&tm->local_endpoints_table, &tc->c_lcl_ip,
-                                   tc->c_lcl_port);
+  if (!(tc->cfg_flags & TCP_CFG_F_NO_ENDPOINT))
+    transport_endpoint_cleanup (TRANSPORT_PROTO_TCP, &tc->c_lcl_ip,
+                               tc->c_lcl_port);
 
-  /*XXX lock */
-  if (tepi != TRANSPORT_ENDPOINT_INVALID_INDEX)
+  /* Check if connection is not yet fully established */
+  if (tc->state == TCP_STATE_SYN_SENT)
     {
-      tep = pool_elt_at_index (tm->local_endpoints, tepi);
-      transport_endpoint_table_del (&tm->local_endpoints_table, tep);
-      pool_put (tm->local_endpoints, tep);
+      /* Try to remove the half-open connection. If this is not the owning
+       * thread, tc won't be removed. Retransmit or establish timers will
+       * eventually expire and call again cleanup on the right thread. */
+      if (tcp_half_open_connection_cleanup (tc))
+       tc->flags |= TCP_CONN_HALF_OPEN_DONE;
     }
+  else
+    {
+      /* Make sure all timers are cleared */
+      tcp_connection_timers_reset (tc);
 
-  /* Make sure all timers are cleared */
-  tcp_connection_timers_reset (tc);
+      if (!tc->c_is_ip4 && ip6_address_is_link_local_unicast (&tc->c_rmt_ip6))
+       tcp_add_del_adjacency (tc, 0);
 
-  /* Check if half-open */
-  if (tc->state == TCP_STATE_SYN_SENT)
-    pool_put (tm->half_open_connections, tc);
-  else
-    pool_put (tm->connections[tc->c_thread_index], tc);
+      tcp_cc_cleanup (tc);
+      vec_free (tc->snd_sacks);
+      vec_free (tc->snd_sacks_fl);
+      vec_free (tc->rcv_opts.sacks);
+      pool_free (tc->sack_sb.holes);
+
+      if (tc->cfg_flags & TCP_CFG_F_RATE_SAMPLE)
+       tcp_bt_cleanup (tc);
+
+      tcp_connection_free (tc);
+    }
 }
 
 /**
@@ -134,23 +287,59 @@ tcp_connection_cleanup (tcp_connection_t * tc)
 void
 tcp_connection_del (tcp_connection_t * tc)
 {
-  TCP_EVT_DBG (TCP_EVT_DELETE, tc);
-  stream_session_delete_notify (&tc->connection);
+  session_transport_delete_notify (&tc->connection);
   tcp_connection_cleanup (tc);
 }
 
-/** Notify session that connection has been reset.
- *
- * Switch state to closed and wait for session to call cleanup.
- */
+tcp_connection_t *
+tcp_connection_alloc (u8 thread_index)
+{
+  tcp_worker_ctx_t *wrk = tcp_get_worker (thread_index);
+  tcp_connection_t *tc;
+
+  pool_get (wrk->connections, tc);
+  clib_memset (tc, 0, sizeof (*tc));
+  tc->c_c_index = tc - wrk->connections;
+  tc->c_thread_index = thread_index;
+  return tc;
+}
+
+tcp_connection_t *
+tcp_connection_alloc_w_base (u8 thread_index, tcp_connection_t * base)
+{
+  tcp_worker_ctx_t *wrk = tcp_get_worker (thread_index);
+  tcp_connection_t *tc;
+
+  pool_get (wrk->connections, tc);
+  clib_memcpy_fast (tc, base, sizeof (*tc));
+  tc->c_c_index = tc - wrk->connections;
+  tc->c_thread_index = thread_index;
+  return tc;
+}
+
 void
-tcp_connection_reset (tcp_connection_t * tc)
+tcp_connection_free (tcp_connection_t * tc)
 {
-  if (tc->state == TCP_STATE_CLOSED)
-    return;
+  tcp_worker_ctx_t *wrk = tcp_get_worker (tc->c_thread_index);
+  if (CLIB_DEBUG)
+    {
+      clib_memset (tc, 0xFA, sizeof (*tc));
+      pool_put (wrk->connections, tc);
+      return;
+    }
+  pool_put (wrk->connections, tc);
+}
 
-  tc->state = TCP_STATE_CLOSED;
-  stream_session_reset_notify (&tc->connection);
+void
+tcp_program_cleanup (tcp_worker_ctx_t * wrk, tcp_connection_t * tc)
+{
+  tcp_cleanup_req_t *req;
+  clib_time_type_t now;
+
+  now = transport_time_now (tc->c_thread_index);
+  clib_fifo_add2 (wrk->pending_cleanups, req);
+  req->connection_index = tc->c_c_index;
+  req->free_time = now + tcp_cfg.cleanup_time;
 }
 
 /**
@@ -169,28 +358,73 @@ tcp_connection_reset (tcp_connection_t * tc)
 void
 tcp_connection_close (tcp_connection_t * tc)
 {
-  TCP_EVT_DBG (TCP_EVT_CLOSE, tc);
-
-  /* Send FIN if needed */
-  if (tc->state == TCP_STATE_ESTABLISHED || tc->state == TCP_STATE_SYN_RCVD
-      || tc->state == TCP_STATE_CLOSE_WAIT)
-    tcp_send_fin (tc);
+  tcp_worker_ctx_t *wrk = tcp_get_worker (tc->c_thread_index);
 
-  /* Switch state */
-  if (tc->state == TCP_STATE_ESTABLISHED || tc->state == TCP_STATE_SYN_RCVD)
-    tc->state = TCP_STATE_FIN_WAIT_1;
-  else if (tc->state == TCP_STATE_SYN_SENT)
-    tc->state = TCP_STATE_CLOSED;
-  else if (tc->state == TCP_STATE_CLOSE_WAIT)
-    tc->state = TCP_STATE_LAST_ACK;
+  TCP_EVT (TCP_EVT_CLOSE, tc);
 
-  /* If in CLOSED and WAITCLOSE timer is not set, delete connection now */
-  if (tc->timers[TCP_TIMER_WAITCLOSE] == TCP_TIMER_HANDLE_INVALID
-      && tc->state == TCP_STATE_CLOSED)
-    tcp_connection_del (tc);
+  /* Send/Program FIN if needed and switch state */
+  switch (tc->state)
+    {
+    case TCP_STATE_SYN_SENT:
+      /* Try to cleanup. If not on the right thread, mark as half-open done.
+       * Connection will be cleaned up when establish timer pops */
+      tcp_connection_cleanup (tc);
+      break;
+    case TCP_STATE_SYN_RCVD:
+      tcp_connection_timers_reset (tc);
+      tcp_send_fin (tc);
+      tcp_connection_set_state (tc, TCP_STATE_FIN_WAIT_1);
+      tcp_timer_update (&wrk->timer_wheel, tc, TCP_TIMER_WAITCLOSE,
+                       tcp_cfg.finwait1_time);
+      break;
+    case TCP_STATE_ESTABLISHED:
+      /* If closing with unread data, reset the connection */
+      if (transport_max_rx_dequeue (&tc->connection))
+       {
+         tcp_send_reset (tc);
+         tcp_connection_timers_reset (tc);
+         tcp_connection_set_state (tc, TCP_STATE_CLOSED);
+         session_transport_closed_notify (&tc->connection);
+         tcp_program_cleanup (tcp_get_worker (tc->c_thread_index), tc);
+         tcp_worker_stats_inc (wrk, rst_unread, 1);
+         break;
+       }
+      if (!transport_max_tx_dequeue (&tc->connection))
+       tcp_send_fin (tc);
+      else
+       tc->flags |= TCP_CONN_FINPNDG;
+      tcp_connection_set_state (tc, TCP_STATE_FIN_WAIT_1);
+      /* Set a timer in case the peer stops responding. Otherwise the
+       * connection will be stuck here forever. */
+      ASSERT (tc->timers[TCP_TIMER_WAITCLOSE] == TCP_TIMER_HANDLE_INVALID);
+      tcp_timer_set (&wrk->timer_wheel, tc, TCP_TIMER_WAITCLOSE,
+                    tcp_cfg.finwait1_time);
+      break;
+    case TCP_STATE_CLOSE_WAIT:
+      if (!transport_max_tx_dequeue (&tc->connection))
+       {
+         tcp_send_fin (tc);
+         tcp_connection_timers_reset (tc);
+         tcp_connection_set_state (tc, TCP_STATE_LAST_ACK);
+         tcp_timer_update (&wrk->timer_wheel, tc, TCP_TIMER_WAITCLOSE,
+                           tcp_cfg.lastack_time);
+       }
+      else
+       tc->flags |= TCP_CONN_FINPNDG;
+      break;
+    case TCP_STATE_FIN_WAIT_1:
+      tcp_timer_update (&wrk->timer_wheel, tc, TCP_TIMER_WAITCLOSE,
+                       tcp_cfg.finwait1_time);
+      break;
+    case TCP_STATE_CLOSED:
+      /* Cleanup should've been programmed already */
+      break;
+    default:
+      TCP_DBG ("state: %u", tc->state);
+    }
 }
 
-void
+static void
 tcp_session_close (u32 conn_index, u32 thread_index)
 {
   tcp_connection_t *tc;
@@ -198,95 +432,28 @@ tcp_session_close (u32 conn_index, u32 thread_index)
   tcp_connection_close (tc);
 }
 
-void
+static void
 tcp_session_cleanup (u32 conn_index, u32 thread_index)
 {
   tcp_connection_t *tc;
   tc = tcp_connection_get (conn_index, thread_index);
-
-  /* Wait for the session tx events to clear */
-  tc->state = TCP_STATE_CLOSED;
-  tcp_timer_update (tc, TCP_TIMER_WAITCLOSE, TCP_CLEANUP_TIME);
-}
-
-void *
-ip_interface_get_first_ip (u32 sw_if_index, u8 is_ip4)
-{
-  ip_lookup_main_t *lm4 = &ip4_main.lookup_main;
-  ip_lookup_main_t *lm6 = &ip6_main.lookup_main;
-  ip_interface_address_t *ia = 0;
-
-  if (is_ip4)
-    {
-      /* *INDENT-OFF* */
-      foreach_ip_interface_address (lm4, ia, sw_if_index, 1 /* unnumbered */ ,
-      ({
-        return ip_interface_address_get_address (lm4, ia);
-      }));
-      /* *INDENT-ON* */
-    }
-  else
-    {
-      /* *INDENT-OFF* */
-      foreach_ip_interface_address (lm6, ia, sw_if_index, 1 /* unnumbered */ ,
-      ({
-        return ip_interface_address_get_address (lm6, ia);
-      }));
-      /* *INDENT-ON* */
-    }
-
-  return 0;
+  if (!tc)
+    return;
+  tcp_connection_set_state (tc, TCP_STATE_CLOSED);
+  tcp_connection_cleanup (tc);
 }
 
-#define PORT_MASK ((1 << 16)- 1)
-/**
- * Allocate local port and add if successful add entry to local endpoint
- * table to mark the pair as used.
- */
-u16
-tcp_allocate_local_port (tcp_main_t * tm, ip46_address_t * ip)
+static void
+tcp_session_reset (u32 conn_index, u32 thread_index)
 {
-  transport_endpoint_t *tep;
-  u32 time_now, tei;
-  u16 min = 1024, max = 65535; /* XXX configurable ? */
-  int tries;
-
-  tries = max - min;
-  time_now = tcp_time_now ();
-
-  /* Start at random point or max */
-  pool_get (tm->local_endpoints, tep);
-  clib_memcpy (&tep->ip, ip, sizeof (*ip));
-
-  /* Search for first free slot */
-  for (; tries >= 0; tries--)
-    {
-      u16 port = 0;
-
-      /* Find a port in the specified range */
-      while (1)
-       {
-         port = random_u32 (&time_now) & PORT_MASK;
-         if (PREDICT_TRUE (port >= min && port < max))
-           break;
-       }
-
-      tep->port = port;
-
-      /* Look it up */
-      tei = transport_endpoint_lookup (&tm->local_endpoints_table, &tep->ip,
-                                      tep->port);
-      /* If not found, we're done */
-      if (tei == TRANSPORT_ENDPOINT_INVALID_INDEX)
-       {
-         transport_endpoint_table_add (&tm->local_endpoints_table, tep,
-                                       tep - tm->local_endpoints);
-         return tep->port;
-       }
-    }
-  /* No free ports */
-  pool_put (tm->local_endpoints, tep);
-  return -1;
+  tcp_connection_t *tc;
+  tc = tcp_connection_get (conn_index, thread_index);
+  tcp_send_reset (tc);
+  tcp_connection_timers_reset (tc);
+  tcp_cong_recovery_off (tc);
+  tcp_connection_set_state (tc, TCP_STATE_CLOSED);
+  session_transport_closed_notify (&tc->connection);
+  tcp_program_cleanup (tcp_get_worker (thread_index), tc);
 }
 
 /**
@@ -312,395 +479,572 @@ tcp_connection_timers_init (tcp_connection_t * tc)
 void
 tcp_connection_timers_reset (tcp_connection_t * tc)
 {
+  tcp_worker_ctx_t *wrk = tcp_get_worker (tc->c_thread_index);
   int i;
+
   for (i = 0; i < TCP_N_TIMERS; i++)
-    {
-      tcp_timer_reset (tc, i);
-    }
+    tcp_timer_reset (&wrk->timer_wheel, tc, i);
 }
 
-/** Initialize tcp connection variables
- *
- * Should be called after having received a msg from the peer, i.e., a SYN or
- * a SYNACK, such that connection options have already been exchanged. */
-void
-tcp_connection_init_vars (tcp_connection_t * tc)
+#if 0
+typedef struct ip4_tcp_hdr
 {
-  tcp_connection_timers_init (tc);
-  tcp_set_snd_mss (tc);
-  scoreboard_init (&tc->sack_sb);
-  tcp_cc_init (tc);
-}
+  ip4_header_t ip;
+  tcp_header_t tcp;
+} ip4_tcp_hdr_t;
 
-int
-tcp_connection_open (ip46_address_t * rmt_addr, u16 rmt_port, u8 is_ip4)
+typedef struct ip6_tcp_hdr
 {
-  tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
-  tcp_connection_t *tc;
-  fib_prefix_t prefix;
-  u32 fei, sw_if_index;
-  ip46_address_t lcl_addr;
-  u16 lcl_port;
-
-  /*
-   * Find the local address and allocate port
-   */
-  memset (&lcl_addr, 0, sizeof (lcl_addr));
-
-  /* Find a FIB path to the destination */
-  clib_memcpy (&prefix.fp_addr, rmt_addr, sizeof (*rmt_addr));
-  prefix.fp_proto = is_ip4 ? FIB_PROTOCOL_IP4 : FIB_PROTOCOL_IP6;
-  prefix.fp_len = is_ip4 ? 32 : 128;
+  ip6_header_t ip;
+  tcp_header_t tcp;
+} ip6_tcp_hdr_t;
 
-  fei = fib_table_lookup (0, &prefix);
-
-  /* Couldn't find route to destination. Bail out. */
-  if (fei == FIB_NODE_INDEX_INVALID)
-    return -1;
-
-  sw_if_index = fib_entry_get_resolving_interface (fei);
-
-  if (sw_if_index == (u32) ~ 0)
-    return -1;
+static void
+tcp_connection_select_lb_bucket (tcp_connection_t * tc, const dpo_id_t * dpo,
+                                dpo_id_t * result)
+{
+  const dpo_id_t *choice;
+  load_balance_t *lb;
+  int hash;
 
-  if (is_ip4)
+  lb = load_balance_get (dpo->dpoi_index);
+  if (tc->c_is_ip4)
     {
-      ip4_address_t *ip4;
-      ip4 = ip_interface_get_first_ip (sw_if_index, 1);
-      lcl_addr.ip4.as_u32 = ip4->as_u32;
+      ip4_tcp_hdr_t hdr;
+      clib_memset (&hdr, 0, sizeof (hdr));
+      hdr.ip.protocol = IP_PROTOCOL_TCP;
+      hdr.ip.address_pair.src.as_u32 = tc->c_lcl_ip.ip4.as_u32;
+      hdr.ip.address_pair.dst.as_u32 = tc->c_rmt_ip.ip4.as_u32;
+      hdr.tcp.src_port = tc->c_lcl_port;
+      hdr.tcp.dst_port = tc->c_rmt_port;
+      hash = ip4_compute_flow_hash (&hdr.ip, lb->lb_hash_config);
     }
   else
     {
-      ip6_address_t *ip6;
-      ip6 = ip_interface_get_first_ip (sw_if_index, 0);
-      clib_memcpy (&lcl_addr.ip6, ip6, sizeof (*ip6));
+      ip6_tcp_hdr_t hdr;
+      clib_memset (&hdr, 0, sizeof (hdr));
+      hdr.ip.protocol = IP_PROTOCOL_TCP;
+      clib_memcpy_fast (&hdr.ip.src_address, &tc->c_lcl_ip.ip6,
+                       sizeof (ip6_address_t));
+      clib_memcpy_fast (&hdr.ip.dst_address, &tc->c_rmt_ip.ip6,
+                       sizeof (ip6_address_t));
+      hdr.tcp.src_port = tc->c_lcl_port;
+      hdr.tcp.dst_port = tc->c_rmt_port;
+      hash = ip6_compute_flow_hash (&hdr.ip, lb->lb_hash_config);
     }
+  choice = load_balance_get_bucket_i (lb, hash & lb->lb_n_buckets_minus_1);
+  dpo_copy (result, choice);
+}
 
-  /* Allocate source port */
-  lcl_port = tcp_allocate_local_port (tm, &lcl_addr);
-  if (lcl_port < 1)
-    {
-      clib_warning ("Failed to allocate src port");
-      return -1;
-    }
+fib_node_index_t
+tcp_lookup_rmt_in_fib (tcp_connection_t * tc)
+{
+  fib_prefix_t prefix;
+  u32 fib_index;
 
-  /*
-   * Create connection and send SYN
-   */
+  clib_memcpy_fast (&prefix.fp_addr, &tc->c_rmt_ip, sizeof (prefix.fp_addr));
+  prefix.fp_proto = tc->c_is_ip4 ? FIB_PROTOCOL_IP4 : FIB_PROTOCOL_IP6;
+  prefix.fp_len = tc->c_is_ip4 ? 32 : 128;
+  fib_index = fib_table_find (prefix.fp_proto, tc->c_fib_index);
+  return fib_table_lookup (fib_index, &prefix);
+}
 
-  pool_get (tm->half_open_connections, tc);
-  memset (tc, 0, sizeof (*tc));
+static int
+tcp_connection_stack_on_fib_entry (tcp_connection_t * tc)
+{
+  dpo_id_t choice = DPO_INVALID;
+  u32 output_node_index;
+  fib_entry_t *fe;
 
-  clib_memcpy (&tc->c_rmt_ip, rmt_addr, sizeof (ip46_address_t));
-  clib_memcpy (&tc->c_lcl_ip, &lcl_addr, sizeof (ip46_address_t));
-  tc->c_rmt_port = clib_host_to_net_u16 (rmt_port);
-  tc->c_lcl_port = clib_host_to_net_u16 (lcl_port);
-  tc->c_c_index = tc - tm->half_open_connections;
-  tc->c_is_ip4 = is_ip4;
+  fe = fib_entry_get (tc->c_rmt_fei);
+  if (fe->fe_lb.dpoi_type != DPO_LOAD_BALANCE)
+    return -1;
 
-  /* The other connection vars will be initialized after SYN ACK */
-  tcp_connection_timers_init (tc);
+  tcp_connection_select_lb_bucket (tc, &fe->fe_lb, &choice);
 
-  tcp_send_syn (tc);
+  output_node_index =
+    tc->c_is_ip4 ? tcp4_output_node.index : tcp6_output_node.index;
+  dpo_stack_from_node (output_node_index, &tc->c_rmt_dpo, &choice);
+  return 0;
+}
 
-  tc->state = TCP_STATE_SYN_SENT;
+/** Stack tcp connection on peer's fib entry.
+ *
+ * This ultimately populates the dpo the connection will use to send packets.
+ */
+static void
+tcp_connection_fib_attach (tcp_connection_t * tc)
+{
+  tc->c_rmt_fei = tcp_lookup_rmt_in_fib (tc);
 
-  TCP_EVT_DBG (TCP_EVT_OPEN, tc);
+  ASSERT (tc->c_rmt_fei != FIB_NODE_INDEX_INVALID);
 
-  return tc->c_c_index;
+  tcp_connection_stack_on_fib_entry (tc);
 }
+#endif /* 0 */
 
-int
-tcp_session_open_ip4 (ip46_address_t * addr, u16 port)
+/**
+ * Generate random iss as per rfc6528
+ */
+static u32
+tcp_generate_random_iss (tcp_connection_t * tc)
 {
-  return tcp_connection_open (addr, port, 1);
+  tcp_main_t *tm = &tcp_main;
+  u64 tmp;
+
+  if (tc->c_is_ip4)
+    tmp = (u64) tc->c_lcl_ip.ip4.as_u32 << 32 | (u64) tc->c_rmt_ip.ip4.as_u32;
+  else
+    tmp = tc->c_lcl_ip.ip6.as_u64[0] ^ tc->c_lcl_ip.ip6.as_u64[1]
+      ^ tc->c_rmt_ip.ip6.as_u64[0] ^ tc->c_rmt_ip.ip6.as_u64[1];
+
+  tmp ^= tm->iss_seed.first | ((u64) tc->c_lcl_port << 16 | tc->c_rmt_port);
+  tmp ^= tm->iss_seed.second;
+  tmp = clib_xxhash (tmp) + clib_cpu_time_now ();
+  return ((tmp >> 32) ^ (tmp & 0xffffffff));
 }
 
-int
-tcp_session_open_ip6 (ip46_address_t * addr, u16 port)
+/**
+ * Initialize max segment size we're able to process.
+ *
+ * The value is constrained by the output interface's MTU and by the size
+ * of the IP and TCP headers (see RFC6691). It is also what we advertise
+ * to our peer.
+ */
+static void
+tcp_init_rcv_mss (tcp_connection_t * tc)
 {
-  return tcp_connection_open (addr, port, 0);
+  u8 ip_hdr_len;
+
+  /* Already provided at connection init time */
+  if (tc->mss)
+    return;
+
+  ip_hdr_len = tc->c_is_ip4 ? sizeof (ip4_header_t) : sizeof (ip6_header_t);
+  tc->mss = tcp_cfg.default_mtu - sizeof (tcp_header_t) - ip_hdr_len;
 }
 
-const char *tcp_dbg_evt_str[] = {
-#define _(sym, str) str,
-  foreach_tcp_dbg_evt
-#undef _
-};
+static void
+tcp_init_mss (tcp_connection_t * tc)
+{
+  u16 default_min_mss = 536;
 
-const char *tcp_fsm_states[] = {
-#define _(sym, str) str,
-  foreach_tcp_fsm_state
-#undef _
-};
+  tcp_init_rcv_mss (tc);
+
+  /* TODO consider PMTU discovery */
+  tc->snd_mss = clib_min (tc->rcv_opts.mss, tc->mss);
 
-u8 *
-format_tcp_state (u8 * s, va_list * args)
+  if (tc->snd_mss < 45)
+    {
+      /* Assume that at least the min default mss works */
+      tc->snd_mss = default_min_mss;
+      tc->rcv_opts.mss = default_min_mss;
+    }
+
+  /* We should have enough space for 40 bytes of options */
+  ASSERT (tc->snd_mss > 45);
+
+  /* If we use timestamp option, account for it */
+  if (tcp_opts_tstamp (&tc->rcv_opts))
+    tc->snd_mss -= TCP_OPTION_LEN_TIMESTAMP;
+}
+
+/**
+ * Initialize connection send variables.
+ */
+void
+tcp_init_snd_vars (tcp_connection_t * tc)
 {
-  tcp_state_t *state = va_arg (*args, tcp_state_t *);
+  /*
+   * We use the time to randomize iss and for setting up the initial
+   * timestamp. Make sure it's updated otherwise syn and ack in the
+   * handshake may make it look as if time has flown in the opposite
+   * direction for us.
+   */
+  tcp_set_time_now (tcp_get_worker (vlib_get_thread_index ()));
 
-  if (*state < TCP_N_STATES)
-    s = format (s, "%s", tcp_fsm_states[*state]);
-  else
-    s = format (s, "UNKNOWN");
+  tcp_init_rcv_mss (tc);
+  tc->iss = tcp_generate_random_iss (tc);
+  tc->snd_una = tc->iss;
+  tc->snd_nxt = tc->iss + 1;
+  tc->snd_una_max = tc->snd_nxt;
+  tc->srtt = 100;              /* 100 ms */
 
-  return s;
+  if (!tcp_cfg.csum_offload)
+    tc->cfg_flags |= TCP_CFG_F_NO_CSUM_OFFLOAD;
 }
 
-const char *tcp_conn_timers[] = {
-#define _(sym, str) str,
-  foreach_tcp_timer
-#undef _
-};
+void
+tcp_enable_pacing (tcp_connection_t * tc)
+{
+  u32 byte_rate;
+  byte_rate = tc->cwnd / (tc->srtt * TCP_TICK);
+  transport_connection_tx_pacer_init (&tc->connection, byte_rate, tc->cwnd);
+  tc->mrtt_us = (u32) ~ 0;
+}
 
-u8 *
-format_tcp_timers (u8 * s, va_list * args)
+/** Initialize tcp connection variables
+ *
+ * Should be called after having received a msg from the peer, i.e., a SYN or
+ * a SYNACK, such that connection options have already been exchanged. */
+void
+tcp_connection_init_vars (tcp_connection_t * tc)
 {
-  tcp_connection_t *tc = va_arg (*args, tcp_connection_t *);
-  int i, last = 0;
+  tcp_connection_timers_init (tc);
+  tcp_init_mss (tc);
+  scoreboard_init (&tc->sack_sb);
+  if (tc->state == TCP_STATE_SYN_RCVD)
+    tcp_init_snd_vars (tc);
 
-  for (i = 0; i < TCP_N_TIMERS; i++)
-    if (tc->timers[i] != TCP_TIMER_HANDLE_INVALID)
-      last = i;
+  tcp_cc_init (tc);
 
-  s = format (s, "[");
-  for (i = 0; i < last; i++)
-    {
-      if (tc->timers[i] != TCP_TIMER_HANDLE_INVALID)
-       s = format (s, "%s,", tcp_conn_timers[i]);
-    }
+  if (!tc->c_is_ip4 && ip6_address_is_link_local_unicast (&tc->c_rmt_ip6))
+    tcp_add_del_adjacency (tc, 1);
 
-  if (last > 0)
-    s = format (s, "%s]", tcp_conn_timers[i]);
-  else
-    s = format (s, "]");
+  /*  tcp_connection_fib_attach (tc); */
 
-  return s;
+  if (transport_connection_is_tx_paced (&tc->connection)
+      || tcp_cfg.enable_tx_pacing)
+    tcp_enable_pacing (tc);
+
+  if (tc->cfg_flags & TCP_CFG_F_RATE_SAMPLE)
+    tcp_bt_init (tc);
+
+  if (!tcp_cfg.allow_tso)
+    tc->cfg_flags |= TCP_CFG_F_NO_TSO;
+
+  tc->start_ts = tcp_time_now_us (tc->c_thread_index);
 }
 
-u8 *
-format_tcp_connection (u8 * s, va_list * args)
+static int
+tcp_alloc_custom_local_endpoint (tcp_main_t * tm, ip46_address_t * lcl_addr,
+                                u16 * lcl_port, u8 is_ip4)
 {
-  tcp_connection_t *tc = va_arg (*args, tcp_connection_t *);
-
-  if (tc->c_is_ip4)
+  int index, port;
+  if (is_ip4)
     {
-      s = format (s, "[#%d][%s] %U:%d->%U:%d", tc->c_thread_index, "T",
-                 format_ip4_address, &tc->c_lcl_ip4,
-                 clib_net_to_host_u16 (tc->c_lcl_port), format_ip4_address,
-                 &tc->c_rmt_ip4, clib_net_to_host_u16 (tc->c_rmt_port));
+      index = tm->last_v4_addr_rotor++;
+      if (tm->last_v4_addr_rotor >= vec_len (tcp_cfg.ip4_src_addrs))
+       tm->last_v4_addr_rotor = 0;
+      lcl_addr->ip4.as_u32 = tcp_cfg.ip4_src_addrs[index].as_u32;
     }
   else
     {
-      s = format (s, "[#%d][%s] %U:%d->%U:%d", tc->c_thread_index, "T",
-                 format_ip6_address, &tc->c_lcl_ip6,
-                 clib_net_to_host_u16 (tc->c_lcl_port), format_ip6_address,
-                 &tc->c_rmt_ip6, clib_net_to_host_u16 (tc->c_rmt_port));
+      index = tm->last_v6_addr_rotor++;
+      if (tm->last_v6_addr_rotor >= vec_len (tcp_cfg.ip6_src_addrs))
+       tm->last_v6_addr_rotor = 0;
+      clib_memcpy_fast (&lcl_addr->ip6, &tcp_cfg.ip6_src_addrs[index],
+                       sizeof (ip6_address_t));
     }
-
-  return s;
+  port = transport_alloc_local_port (TRANSPORT_PROTO_TCP, lcl_addr);
+  if (port < 1)
+    return SESSION_E_NOPORT;
+  *lcl_port = port;
+  return 0;
 }
 
-u8 *
-format_tcp_connection_verbose (u8 * s, va_list * args)
+static int
+tcp_session_open (transport_endpoint_cfg_t * rmt)
 {
-  tcp_connection_t *tc = va_arg (*args, tcp_connection_t *);
-  s = format (s, "%U %U %U", format_tcp_connection, tc, format_tcp_state,
-             &tc->state, format_tcp_timers, tc);
-  return s;
+  tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
+  tcp_connection_t *tc;
+  ip46_address_t lcl_addr;
+  u16 lcl_port;
+  int rv;
+
+  /*
+   * Allocate local endpoint
+   */
+  if ((rmt->is_ip4 && vec_len (tcp_cfg.ip4_src_addrs))
+      || (!rmt->is_ip4 && vec_len (tcp_cfg.ip6_src_addrs)))
+    rv = tcp_alloc_custom_local_endpoint (tm, &lcl_addr, &lcl_port,
+                                         rmt->is_ip4);
+  else
+    rv = transport_alloc_local_endpoint (TRANSPORT_PROTO_TCP,
+                                        rmt, &lcl_addr, &lcl_port);
+
+  if (rv)
+    {
+      if (rv != SESSION_E_PORTINUSE)
+       return rv;
+
+      if (session_lookup_connection (rmt->fib_index, &lcl_addr, &rmt->ip,
+                                    lcl_port, rmt->port, TRANSPORT_PROTO_UDP,
+                                    rmt->is_ip4))
+       return SESSION_E_PORTINUSE;
+
+      /* 5-tuple is available so increase lcl endpoint refcount and proceed
+       * with connection allocation */
+      transport_share_local_endpoint (TRANSPORT_PROTO_UDP, &lcl_addr,
+                                     lcl_port);
+    }
+
+  /*
+   * Create connection and send SYN
+   */
+  clib_spinlock_lock_if_init (&tm->half_open_lock);
+  tc = tcp_half_open_connection_new ();
+  ip_copy (&tc->c_rmt_ip, &rmt->ip, rmt->is_ip4);
+  ip_copy (&tc->c_lcl_ip, &lcl_addr, rmt->is_ip4);
+  tc->c_rmt_port = rmt->port;
+  tc->c_lcl_port = clib_host_to_net_u16 (lcl_port);
+  tc->c_is_ip4 = rmt->is_ip4;
+  tc->c_proto = TRANSPORT_PROTO_TCP;
+  tc->c_fib_index = rmt->fib_index;
+  tc->cc_algo = tcp_cc_algo_get (tcp_cfg.cc_algo);
+  /* The other connection vars will be initialized after SYN ACK */
+  tcp_connection_timers_init (tc);
+  tc->mss = rmt->mss;
+
+  TCP_EVT (TCP_EVT_OPEN, tc);
+  tc->state = TCP_STATE_SYN_SENT;
+  tcp_init_snd_vars (tc);
+  tcp_send_syn (tc);
+  clib_spinlock_unlock_if_init (&tm->half_open_lock);
+
+  return tc->c_c_index;
 }
 
-u8 *
+static u8 *
 format_tcp_session (u8 * s, va_list * args)
 {
   u32 tci = va_arg (*args, u32);
   u32 thread_index = va_arg (*args, u32);
+  u32 verbose = va_arg (*args, u32);
   tcp_connection_t *tc;
 
   tc = tcp_connection_get (tci, thread_index);
-  return format (s, "%U", format_tcp_connection, tc);
+  if (tc)
+    s = format (s, "%U", format_tcp_connection, tc, verbose);
+  else
+    s = format (s, "empty\n");
+  return s;
 }
 
-u8 *
+static u8 *
 format_tcp_listener_session (u8 * s, va_list * args)
 {
   u32 tci = va_arg (*args, u32);
+  u32 __clib_unused thread_index = va_arg (*args, u32);
+  u32 verbose = va_arg (*args, u32);
   tcp_connection_t *tc = tcp_listener_get (tci);
-  return format (s, "%U", format_tcp_connection, tc);
+  s = format (s, "%-50U", format_tcp_connection_id, tc);
+  if (verbose)
+    s = format (s, "%-15U", format_tcp_state, tc->state);
+  return s;
 }
 
-u8 *
+static u8 *
 format_tcp_half_open_session (u8 * s, va_list * args)
 {
   u32 tci = va_arg (*args, u32);
+  u32 __clib_unused thread_index = va_arg (*args, u32);
   tcp_connection_t *tc = tcp_half_open_connection_get (tci);
-  return format (s, "%U", format_tcp_connection, tc);
+  return format (s, "%U", format_tcp_connection_id, tc);
 }
 
-transport_connection_t *
+static transport_connection_t *
 tcp_session_get_transport (u32 conn_index, u32 thread_index)
 {
   tcp_connection_t *tc = tcp_connection_get (conn_index, thread_index);
+  if (PREDICT_FALSE (!tc))
+    return 0;
   return &tc->connection;
 }
 
-transport_connection_t *
+static transport_connection_t *
 tcp_half_open_session_get_transport (u32 conn_index)
 {
   tcp_connection_t *tc = tcp_half_open_connection_get (conn_index);
   return &tc->connection;
 }
 
-u16
-tcp_session_send_mss (transport_connection_t * trans_conn)
+static u16
+tcp_session_cal_goal_size (tcp_connection_t * tc)
 {
-  tcp_connection_t *tc = (tcp_connection_t *) trans_conn;
-  return tc->snd_mss;
+  u16 goal_size = tc->snd_mss;
+
+  goal_size = TCP_MAX_GSO_SZ - tc->snd_mss % TCP_MAX_GSO_SZ;
+  goal_size = clib_min (goal_size, tc->snd_wnd / 2);
+
+  return goal_size > tc->snd_mss ? goal_size : tc->snd_mss;
+}
+
+always_inline u32
+tcp_round_snd_space (tcp_connection_t * tc, u32 snd_space)
+{
+  if (PREDICT_FALSE (tc->snd_wnd < tc->snd_mss))
+    {
+      return tc->snd_wnd <= snd_space ? tc->snd_wnd : 0;
+    }
+
+  /* If not snd_wnd constrained and we can't write at least a segment,
+   * don't try at all */
+  if (PREDICT_FALSE (snd_space < tc->snd_mss))
+    return snd_space < tc->cwnd ? 0 : snd_space;
+
+  /* round down to mss multiple */
+  return snd_space - (snd_space % tc->snd_mss);
 }
 
 /**
  * Compute tx window session is allowed to fill.
+ *
+ * Takes into account available send space, snd_mss and the congestion
+ * state of the connection. If possible, the value returned is a multiple
+ * of snd_mss.
+ *
+ * @param tc tcp connection
+ * @return number of bytes session is allowed to write
  */
-u32
-tcp_session_send_space (transport_connection_t * trans_conn)
+static inline u32
+tcp_snd_space_inline (tcp_connection_t * tc)
 {
-  u32 snd_space;
-  tcp_connection_t *tc = (tcp_connection_t *) trans_conn;
-
-  /* If we haven't gotten dupacks or if we did and have gotten sacked bytes
-   * then we can still send */
-  if (PREDICT_TRUE (tcp_in_fastrecovery (tc) == 0
-                   && (tc->rcv_dupacks == 0
-                       || tc->sack_sb.last_sacked_bytes)))
-    {
-      snd_space = tcp_available_snd_space (tc);
+  int snd_space;
 
-      /* If we can't write at least a segment, don't try at all */
-      if (snd_space < tc->snd_mss)
-       return 0;
+  if (PREDICT_FALSE (tcp_in_fastrecovery (tc)
+                    || tc->state == TCP_STATE_CLOSED))
+    return 0;
 
-      /* round down to mss multiple */
-      return snd_space - (snd_space % tc->snd_mss);
-    }
+  snd_space = tcp_available_output_snd_space (tc);
 
-  /* If in fast recovery, send 1 SMSS if wnd allows */
-  if (tcp_in_fastrecovery (tc) && tcp_available_snd_space (tc)
-      && tcp_fastrecovery_sent_1_smss (tc))
+  /* If we got dupacks or sacked bytes but we're not yet in recovery, try
+   * to force the peer to send enough dupacks to start retransmitting as
+   * per Limited Transmit (RFC3042)
+   */
+  if (PREDICT_FALSE (tc->rcv_dupacks != 0 || tc->sack_sb.sacked_bytes))
     {
-      tcp_fastrecovery_1_smss_on (tc);
-      return tc->snd_mss;
-    }
+      if (tc->limited_transmit != tc->snd_nxt
+         && (seq_lt (tc->limited_transmit, tc->snd_nxt - 2 * tc->snd_mss)
+             || seq_gt (tc->limited_transmit, tc->snd_nxt)))
+       tc->limited_transmit = tc->snd_nxt;
 
-  return 0;
+      ASSERT (seq_leq (tc->limited_transmit, tc->snd_nxt));
+
+      int snt_limited = tc->snd_nxt - tc->limited_transmit;
+      snd_space = clib_max ((int) 2 * tc->snd_mss - snt_limited, 0);
+    }
+  return tcp_round_snd_space (tc, snd_space);
 }
 
 u32
-tcp_session_tx_fifo_offset (transport_connection_t * trans_conn)
+tcp_snd_space (tcp_connection_t * tc)
 {
-  tcp_connection_t *tc = (tcp_connection_t *) trans_conn;
-
-  ASSERT (seq_geq (tc->snd_nxt, tc->snd_una));
-
-  /* This still works if fast retransmit is on */
-  return (tc->snd_nxt - tc->snd_una);
+  return tcp_snd_space_inline (tc);
 }
 
-/* *INDENT-OFF* */
-const static transport_proto_vft_t tcp4_proto = {
-  .bind = tcp_session_bind_ip4,
-  .unbind = tcp_session_unbind,
-  .push_header = tcp_push_header,
-  .get_connection = tcp_session_get_transport,
-  .get_listener = tcp_session_get_listener,
-  .get_half_open = tcp_half_open_session_get_transport,
-  .open = tcp_session_open_ip4,
-  .close = tcp_session_close,
-  .cleanup = tcp_session_cleanup,
-  .send_mss = tcp_session_send_mss,
-  .send_space = tcp_session_send_space,
-  .tx_fifo_offset = tcp_session_tx_fifo_offset,
-  .format_connection = format_tcp_session,
-  .format_listener = format_tcp_listener_session,
-  .format_half_open = format_tcp_half_open_session,
-};
-
-const static transport_proto_vft_t tcp6_proto = {
-  .bind = tcp_session_bind_ip6,
-  .unbind = tcp_session_unbind,
-  .push_header = tcp_push_header,
-  .get_connection = tcp_session_get_transport,
-  .get_listener = tcp_session_get_listener,
-  .get_half_open = tcp_half_open_session_get_transport,
-  .open = tcp_session_open_ip6,
-  .close = tcp_session_close,
-  .cleanup = tcp_session_cleanup,
-  .send_mss = tcp_session_send_mss,
-  .send_space = tcp_session_send_space,
-  .tx_fifo_offset = tcp_session_tx_fifo_offset,
-  .format_connection = format_tcp_session,
-  .format_listener = format_tcp_listener_session,
-  .format_half_open = format_tcp_half_open_session,
-};
-/* *INDENT-ON* */
-
-void
-tcp_timer_keep_handler (u32 conn_index)
+static int
+tcp_session_send_params (transport_connection_t * trans_conn,
+                        transport_send_params_t * sp)
 {
-  u32 thread_index = vlib_get_thread_index ();
-  tcp_connection_t *tc;
-
-  tc = tcp_connection_get (conn_index, thread_index);
-  tc->timers[TCP_TIMER_KEEP] = TCP_TIMER_HANDLE_INVALID;
+  tcp_connection_t *tc = (tcp_connection_t *) trans_conn;
 
-  tcp_connection_close (tc);
-}
+  /* Ensure snd_mss does accurately reflect the amount of data we can push
+   * in a segment. This also makes sure that options are updated according to
+   * the current state of the connection. */
+  tcp_update_burst_snd_vars (tc);
 
-void
-tcp_timer_establish_handler (u32 conn_index)
-{
-  tcp_connection_t *tc;
-  u8 sst;
+  if (PREDICT_FALSE (tc->cfg_flags & TCP_CFG_F_TSO))
+    sp->snd_mss = tcp_session_cal_goal_size (tc);
+  else
+    sp->snd_mss = tc->snd_mss;
 
-  tc = tcp_half_open_connection_get (conn_index);
-  tc->timers[TCP_TIMER_ESTABLISH] = TCP_TIMER_HANDLE_INVALID;
+  sp->snd_space = clib_min (tcp_snd_space_inline (tc),
+                           tc->snd_wnd - (tc->snd_nxt - tc->snd_una));
 
-  ASSERT (tc->state == TCP_STATE_SYN_SENT);
+  ASSERT (seq_geq (tc->snd_nxt, tc->snd_una));
+  /* This still works if fast retransmit is on */
+  sp->tx_offset = tc->snd_nxt - tc->snd_una;
 
-  sst = tc->c_is_ip4 ? SESSION_TYPE_IP4_TCP : SESSION_TYPE_IP6_TCP;
-  stream_session_connect_notify (&tc->connection, sst, 1 /* fail */ );
+  sp->flags = sp->snd_space ? 0 : TRANSPORT_SND_F_DESCHED;
 
-  tcp_connection_cleanup (tc);
+  return 0;
 }
 
-void
-tcp_timer_waitclose_handler (u32 conn_index)
+static void
+tcp_timer_waitclose_handler (tcp_connection_t * tc)
 {
-  u32 thread_index = vlib_get_thread_index ();
-  tcp_connection_t *tc;
+  tcp_worker_ctx_t *wrk = tcp_get_worker (tc->c_thread_index);
 
-  tc = tcp_connection_get (conn_index, thread_index);
-  tc->timers[TCP_TIMER_WAITCLOSE] = TCP_TIMER_HANDLE_INVALID;
-
-  /* Session didn't come back with a close(). Send FIN either way
-   * and switch to LAST_ACK. */
-  if (tc->state == TCP_STATE_CLOSE_WAIT)
+  switch (tc->state)
     {
-      if (tc->flags & TCP_CONN_FINSNT)
+    case TCP_STATE_CLOSE_WAIT:
+      tcp_connection_timers_reset (tc);
+      /* App never returned with a close */
+      if (!(tc->flags & TCP_CONN_FINPNDG))
        {
-         clib_warning ("FIN was sent and still in CLOSE WAIT. Weird!");
+         tcp_connection_set_state (tc, TCP_STATE_CLOSED);
+         session_transport_closed_notify (&tc->connection);
+         tcp_program_cleanup (wrk, tc);
+         tcp_worker_stats_inc (wrk, to_closewait, 1);
+         break;
        }
 
+      /* Send FIN either way and switch to LAST_ACK. */
+      tcp_cong_recovery_off (tc);
+      /* Make sure we don't try to send unsent data */
+      tc->snd_nxt = tc->snd_una;
       tcp_send_fin (tc);
-      tc->state = TCP_STATE_LAST_ACK;
+      tcp_connection_set_state (tc, TCP_STATE_LAST_ACK);
+      session_transport_closed_notify (&tc->connection);
 
       /* Make sure we don't wait in LAST ACK forever */
-      tcp_timer_set (tc, TCP_TIMER_WAITCLOSE, TCP_2MSL_TIME);
+      tcp_timer_set (&wrk->timer_wheel, tc, TCP_TIMER_WAITCLOSE,
+                    tcp_cfg.lastack_time);
+      tcp_worker_stats_inc (wrk, to_closewait2, 1);
 
       /* Don't delete the connection yet */
-      return;
+      break;
+    case TCP_STATE_FIN_WAIT_1:
+      tcp_connection_timers_reset (tc);
+      if (tc->flags & TCP_CONN_FINPNDG)
+       {
+         /* If FIN pending, we haven't sent everything, but we did try.
+          * Notify session layer that transport is closed. */
+         tcp_connection_set_state (tc, TCP_STATE_CLOSED);
+         tcp_send_reset (tc);
+         tcp_program_cleanup (wrk, tc);
+       }
+      else
+       {
+         /* We've sent the fin but no progress. Close the connection and
+          * to make sure everything is flushed, setup a cleanup timer */
+         tcp_connection_set_state (tc, TCP_STATE_CLOSED);
+         tcp_program_cleanup (wrk, tc);
+       }
+      session_transport_closed_notify (&tc->connection);
+      tcp_worker_stats_inc (wrk, to_finwait1, 1);
+      break;
+    case TCP_STATE_LAST_ACK:
+      tcp_connection_timers_reset (tc);
+      tcp_connection_set_state (tc, TCP_STATE_CLOSED);
+      session_transport_closed_notify (&tc->connection);
+      tcp_program_cleanup (wrk, tc);
+      tcp_worker_stats_inc (wrk, to_lastack, 1);
+      break;
+    case TCP_STATE_CLOSING:
+      tcp_connection_timers_reset (tc);
+      tcp_connection_set_state (tc, TCP_STATE_CLOSED);
+      session_transport_closed_notify (&tc->connection);
+      tcp_program_cleanup (wrk, tc);
+      tcp_worker_stats_inc (wrk, to_closing, 1);
+      break;
+    case TCP_STATE_FIN_WAIT_2:
+      tcp_send_reset (tc);
+      tcp_connection_timers_reset (tc);
+      tcp_connection_set_state (tc, TCP_STATE_CLOSED);
+      session_transport_closed_notify (&tc->connection);
+      tcp_program_cleanup (wrk, tc);
+      tcp_worker_stats_inc (wrk, to_finwait2, 1);
+      break;
+    case TCP_STATE_TIME_WAIT:
+      tcp_connection_set_state (tc, TCP_STATE_CLOSED);
+      tcp_program_cleanup (wrk, tc);
+      break;
+    default:
+      clib_warning ("waitclose in state: %U", format_tcp_state, tc->state);
+      break;
     }
-
-  tcp_connection_del (tc);
 }
 
 /* *INDENT-OFF* */
@@ -709,53 +1053,228 @@ static timer_expiration_handler *timer_expiration_handlers[TCP_N_TIMERS] =
     tcp_timer_retransmit_handler,
     tcp_timer_delack_handler,
     tcp_timer_persist_handler,
-    tcp_timer_keep_handler,
     tcp_timer_waitclose_handler,
     tcp_timer_retransmit_syn_handler,
-    tcp_timer_establish_handler
 };
 /* *INDENT-ON* */
 
+static void
+tcp_dispatch_pending_timers (tcp_worker_ctx_t * wrk)
+{
+  u32 n_timers, connection_index, timer_id, thread_index, timer_handle;
+  tcp_connection_t *tc;
+  int i;
+
+  if (!(n_timers = clib_fifo_elts (wrk->pending_timers)))
+    return;
+
+  thread_index = wrk->vm->thread_index;
+  for (i = 0; i < clib_min (n_timers, wrk->max_timers_per_loop); i++)
+    {
+      clib_fifo_sub1 (wrk->pending_timers, timer_handle);
+      connection_index = timer_handle & 0x0FFFFFFF;
+      timer_id = timer_handle >> 28;
+
+      if (PREDICT_TRUE (timer_id != TCP_TIMER_RETRANSMIT_SYN))
+       tc = tcp_connection_get (connection_index, thread_index);
+      else
+       tc = tcp_half_open_connection_get (connection_index);
+
+      if (PREDICT_FALSE (!tc))
+       continue;
+
+      /* Skip timer if it was rearmed while pending dispatch */
+      if (PREDICT_FALSE (tc->timers[timer_id] != TCP_TIMER_HANDLE_INVALID))
+       continue;
+
+      (*timer_expiration_handlers[timer_id]) (tc);
+    }
+
+  if (thread_index == 0 && clib_fifo_elts (wrk->pending_timers))
+    session_queue_run_on_main_thread (wrk->vm);
+}
+
+static void
+tcp_handle_cleanups (tcp_worker_ctx_t * wrk, clib_time_type_t now)
+{
+  u32 thread_index = wrk->vm->thread_index;
+  tcp_cleanup_req_t *req;
+  tcp_connection_t *tc;
+
+  while (clib_fifo_elts (wrk->pending_cleanups))
+    {
+      req = clib_fifo_head (wrk->pending_cleanups);
+      if (req->free_time > now)
+       break;
+      clib_fifo_sub2 (wrk->pending_cleanups, req);
+      tc = tcp_connection_get (req->connection_index, thread_index);
+      if (PREDICT_FALSE (!tc))
+       continue;
+      session_transport_delete_notify (&tc->connection);
+      tcp_connection_cleanup (tc);
+    }
+}
+
+static void
+tcp_update_time (f64 now, u8 thread_index)
+{
+  tcp_worker_ctx_t *wrk = tcp_get_worker (thread_index);
+
+  tcp_set_time_now (wrk);
+  tcp_handle_cleanups (wrk, now);
+  tw_timer_expire_timers_16t_2w_512sl (&wrk->timer_wheel, now);
+  tcp_dispatch_pending_timers (wrk);
+}
+
+static void
+tcp_session_flush_data (transport_connection_t * tconn)
+{
+  tcp_connection_t *tc = (tcp_connection_t *) tconn;
+  if (tc->flags & TCP_CONN_PSH_PENDING)
+    return;
+  tc->flags |= TCP_CONN_PSH_PENDING;
+  tc->psh_seq = tc->snd_una + transport_max_tx_dequeue (tconn) - 1;
+}
+
+/* *INDENT-OFF* */
+const static transport_proto_vft_t tcp_proto = {
+  .enable = vnet_tcp_enable_disable,
+  .start_listen = tcp_session_bind,
+  .stop_listen = tcp_session_unbind,
+  .push_header = tcp_session_push_header,
+  .get_connection = tcp_session_get_transport,
+  .get_listener = tcp_session_get_listener,
+  .get_half_open = tcp_half_open_session_get_transport,
+  .connect = tcp_session_open,
+  .close = tcp_session_close,
+  .cleanup = tcp_session_cleanup,
+  .reset = tcp_session_reset,
+  .send_params = tcp_session_send_params,
+  .update_time = tcp_update_time,
+  .flush_data = tcp_session_flush_data,
+  .custom_tx = tcp_session_custom_tx,
+  .format_connection = format_tcp_session,
+  .format_listener = format_tcp_listener_session,
+  .format_half_open = format_tcp_half_open_session,
+  .transport_options = {
+    .name = "tcp",
+    .short_name = "T",
+    .tx_type = TRANSPORT_TX_PEEK,
+    .service_type = TRANSPORT_SERVICE_VC,
+  },
+};
+/* *INDENT-ON* */
+
+void
+tcp_connection_tx_pacer_update (tcp_connection_t * tc)
+{
+  if (!transport_connection_is_tx_paced (&tc->connection))
+    return;
+
+  f64 srtt = clib_min ((f64) tc->srtt * TCP_TICK, tc->mrtt_us);
+
+  transport_connection_tx_pacer_update (&tc->connection,
+                                       tcp_cc_get_pacing_rate (tc),
+                                       srtt * CLIB_US_TIME_FREQ);
+}
+
+void
+tcp_connection_tx_pacer_reset (tcp_connection_t * tc, u32 window,
+                              u32 start_bucket)
+{
+  f64 srtt = clib_min ((f64) tc->srtt * TCP_TICK, tc->mrtt_us);
+  transport_connection_tx_pacer_reset (&tc->connection,
+                                      tcp_cc_get_pacing_rate (tc),
+                                      start_bucket,
+                                      srtt * CLIB_US_TIME_FREQ);
+}
+
+void
+tcp_reschedule (tcp_connection_t * tc)
+{
+  if (tcp_in_cong_recovery (tc) || tcp_snd_space_inline (tc))
+    transport_connection_reschedule (&tc->connection);
+}
+
 static void
 tcp_expired_timers_dispatch (u32 * expired_timers)
 {
+  u32 thread_index = vlib_get_thread_index (), n_left, max_per_loop;
+  u32 connection_index, timer_id, n_expired, max_loops;
+  tcp_worker_ctx_t *wrk;
+  tcp_connection_t *tc;
   int i;
-  u32 connection_index, timer_id;
 
-  for (i = 0; i < vec_len (expired_timers); i++)
+  wrk = tcp_get_worker (thread_index);
+  n_expired = vec_len (expired_timers);
+  tcp_worker_stats_inc (wrk, timer_expirations, n_expired);
+  n_left = clib_fifo_elts (wrk->pending_timers);
+
+  /*
+   * Invalidate all timer handles before dispatching. This avoids dangling
+   * index references to timer wheel pool entries that have been freed.
+   */
+  for (i = 0; i < n_expired; i++)
     {
-      /* Get session index and timer id */
       connection_index = expired_timers[i] & 0x0FFFFFFF;
       timer_id = expired_timers[i] >> 28;
 
-      TCP_EVT_DBG (TCP_EVT_TIMER_POP, connection_index, timer_id);
+      if (timer_id != TCP_TIMER_RETRANSMIT_SYN)
+       tc = tcp_connection_get (connection_index, thread_index);
+      else
+       tc = tcp_half_open_connection_get (connection_index);
 
-      /* Handle expiration */
-      (*timer_expiration_handlers[timer_id]) (connection_index);
+      TCP_EVT (TCP_EVT_TIMER_POP, connection_index, timer_id);
+
+      tc->timers[timer_id] = TCP_TIMER_HANDLE_INVALID;
     }
+
+  clib_fifo_add (wrk->pending_timers, expired_timers, n_expired);
+
+  max_loops = clib_max (1, 0.5 * TCP_TIMER_TICK * wrk->vm->loops_per_second);
+  max_per_loop = clib_max ((n_left + n_expired) / max_loops, 10);
+  max_per_loop = clib_min (max_per_loop, VLIB_FRAME_SIZE);
+  wrk->max_timers_per_loop = clib_max (n_left ? wrk->max_timers_per_loop : 0,
+                                      max_per_loop);
+
+  if (thread_index == 0)
+    session_queue_run_on_main_thread (wrk->vm);
 }
 
-void
+static void
 tcp_initialize_timer_wheels (tcp_main_t * tm)
 {
   tw_timer_wheel_16t_2w_512sl_t *tw;
-  vec_foreach (tw, tm->timer_wheels)
-  {
+  /* *INDENT-OFF* */
+  foreach_vlib_main (({
+    tw = &tm->wrk_ctx[ii].timer_wheel;
     tw_timer_wheel_init_16t_2w_512sl (tw, tcp_expired_timers_dispatch,
-                                     100e-3 /* timer period 100ms */ , ~0);
-    tw->last_run_time = vlib_time_now (tm->vlib_main);
-  }
+                                      TCP_TIMER_TICK, ~0);
+    tw->last_run_time = vlib_time_now (this_vlib_main);
+  }));
+  /* *INDENT-ON* */
 }
 
-clib_error_t *
+static void
+tcp_initialize_iss_seed (tcp_main_t * tm)
+{
+  u32 default_seed = random_default_seed ();
+  u64 time_now = clib_cpu_time_now ();
+
+  tm->iss_seed.first = (u64) random_u32 (&default_seed) << 32;
+  tm->iss_seed.second = random_u64 (&time_now);
+}
+
+static clib_error_t *
 tcp_main_enable (vlib_main_t * vm)
 {
-  tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
-  ip_protocol_info_t *pi;
-  ip_main_t *im = &ip_main;
   vlib_thread_main_t *vtm = vlib_get_thread_main ();
+  u32 num_threads, n_workers, prealloc_conn_per_wrk;
+  tcp_connection_t *tc __attribute__ ((unused));
+  tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
+  tcp_worker_ctx_t *wrk;
   clib_error_t *error = 0;
-  u32 num_threads;
+  int thread;
 
   if ((error = vlib_call_init_function (vm, ip_main_init)))
     return error;
@@ -768,44 +1287,78 @@ tcp_main_enable (vlib_main_t * vm)
    * Registrations
    */
 
-  /* Register with IP */
-  pi = ip_get_protocol_info (im, IP_PROTOCOL_TCP);
-  if (pi == 0)
-    return clib_error_return (0, "TCP protocol info AWOL");
-  pi->format_header = format_tcp_header;
-  pi->unformat_pg_edit = unformat_pg_tcp_header;
-
   ip4_register_protocol (IP_PROTOCOL_TCP, tcp4_input_node.index);
-
-  /* Register as transport with URI */
-  session_register_transport (SESSION_TYPE_IP4_TCP, &tcp4_proto);
-  session_register_transport (SESSION_TYPE_IP6_TCP, &tcp6_proto);
+  ip6_register_protocol (IP_PROTOCOL_TCP, tcp6_input_node.index);
 
   /*
    * Initialize data structures
    */
 
   num_threads = 1 /* main thread */  + vtm->n_threads;
-  vec_validate (tm->connections, num_threads - 1);
+  vec_validate (tm->wrk_ctx, num_threads - 1);
+  n_workers = num_threads == 1 ? 1 : vtm->n_threads;
+  prealloc_conn_per_wrk = tcp_cfg.preallocated_connections / n_workers;
 
-  /* Initialize per worker thread tx buffers (used for control messages) */
-  vec_validate (tm->tx_buffers, num_threads - 1);
+  wrk = &tm->wrk_ctx[0];
+  wrk->tco_next_node[0] = vlib_node_get_next (vm, session_queue_node.index,
+                                             tcp4_output_node.index);
+  wrk->tco_next_node[1] = vlib_node_get_next (vm, session_queue_node.index,
+                                             tcp6_output_node.index);
 
-  /* Initialize timer wheels */
-  vec_validate (tm->timer_wheels, num_threads - 1);
-  tcp_initialize_timer_wheels (tm);
+  for (thread = 0; thread < num_threads; thread++)
+    {
+      wrk = &tm->wrk_ctx[thread];
+
+      vec_validate (wrk->pending_deq_acked, 255);
+      vec_validate (wrk->pending_disconnects, 255);
+      vec_validate (wrk->pending_resets, 255);
+      vec_reset_length (wrk->pending_deq_acked);
+      vec_reset_length (wrk->pending_disconnects);
+      vec_reset_length (wrk->pending_resets);
+      wrk->vm = vlib_mains[thread];
+      wrk->max_timers_per_loop = 10;
+
+      if (thread > 0)
+       {
+         wrk->tco_next_node[0] = tm->wrk_ctx[0].tco_next_node[0];
+         wrk->tco_next_node[1] = tm->wrk_ctx[0].tco_next_node[1];
+       }
 
-//  vec_validate (tm->delack_connections, num_threads - 1);
+      /*
+       * Preallocate connections. Assume that thread 0 won't
+       * use preallocated threads when running multi-core
+       */
+      if ((thread > 0 || num_threads == 1) && prealloc_conn_per_wrk)
+       pool_init_fixed (wrk->connections, prealloc_conn_per_wrk);
+    }
+
+  /*
+   * Use a preallocated half-open connection pool?
+   */
+  if (tcp_cfg.preallocated_half_open_connections)
+    pool_init_fixed (tm->half_open_connections,
+                    tcp_cfg.preallocated_half_open_connections);
 
   /* Initialize clocks per tick for TCP timestamp. Used to compute
    * monotonically increasing timestamps. */
   tm->tstamp_ticks_per_clock = vm->clib_time.seconds_per_clock
     / TCP_TSTAMP_RESOLUTION;
 
-  clib_bihash_init_24_8 (&tm->local_endpoints_table, "local endpoint table",
-                        200000 /* $$$$ config parameter nbuckets */ ,
-                        (64 << 20) /*$$$ config parameter table size */ );
+  if (num_threads > 1)
+    {
+      clib_spinlock_init (&tm->half_open_lock);
+    }
+
+  tcp_initialize_timer_wheels (tm);
+  tcp_initialize_iss_seed (tm);
+
+  tm->bytes_per_buffer = vlib_buffer_get_default_data_size (vm);
+  tm->cc_last_type = TCP_CC_LAST;
 
+  tm->ipl_next_node[0] = vlib_node_get_next (vm, session_queue_node.index,
+                                            ip4_lookup_node.index);
+  tm->ipl_next_node[1] = vlib_node_get_next (vm, session_queue_node.index,
+                                            ip6_lookup_node.index);
   return error;
 }
 
@@ -827,15 +1380,74 @@ vnet_tcp_enable_disable (vlib_main_t * vm, u8 is_en)
   return 0;
 }
 
-clib_error_t *
+void
+tcp_punt_unknown (vlib_main_t * vm, u8 is_ip4, u8 is_add)
+{
+  tcp_main_t *tm = &tcp_main;
+  if (is_ip4)
+    tm->punt_unknown4 = is_add;
+  else
+    tm->punt_unknown6 = is_add;
+}
+
+/**
+ * Initialize default values for tcp parameters
+ */
+static void
+tcp_configuration_init (void)
+{
+  /* Initial wnd for SYN. Fifos are not allocated at that point so use some
+   * predefined value. For SYN-ACK we still want the scale to be computed in
+   * the same way */
+  tcp_cfg.max_rx_fifo = 32 << 20;
+  tcp_cfg.min_rx_fifo = 4 << 10;
+
+  tcp_cfg.default_mtu = 1500;
+  tcp_cfg.initial_cwnd_multiplier = 0;
+  tcp_cfg.enable_tx_pacing = 1;
+  tcp_cfg.allow_tso = 0;
+  tcp_cfg.csum_offload = 1;
+  tcp_cfg.cc_algo = TCP_CC_NEWRENO;
+  tcp_cfg.rwnd_min_update_ack = 1;
+
+  /* Time constants defined as timer tick (100ms) multiples */
+  tcp_cfg.delack_time = 1;     /* 0.1s */
+  tcp_cfg.closewait_time = 20; /* 2s */
+  tcp_cfg.timewait_time = 100; /* 10s */
+  tcp_cfg.finwait1_time = 600; /* 60s */
+  tcp_cfg.lastack_time = 300;  /* 30s */
+  tcp_cfg.finwait2_time = 300; /* 30s */
+  tcp_cfg.closing_time = 300;  /* 30s */
+  tcp_cfg.cleanup_time = 0.1;  /* 100ms */
+}
+
+static clib_error_t *
 tcp_init (vlib_main_t * vm)
 {
   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
+  ip_main_t *im = &ip_main;
+  ip_protocol_info_t *pi;
 
-  tm->vlib_main = vm;
-  tm->vnet_main = vnet_get_main ();
+  /* Session layer, and by implication tcp, are disabled by default */
   tm->is_enabled = 0;
 
+  /* Register with IP for header parsing */
+  pi = ip_get_protocol_info (im, IP_PROTOCOL_TCP);
+  if (pi == 0)
+    return clib_error_return (0, "TCP protocol info AWOL");
+  pi->format_header = format_tcp_header;
+  pi->unformat_pg_edit = unformat_pg_tcp_header;
+
+  /* Register as transport with session layer */
+  transport_register_protocol (TRANSPORT_PROTO_TCP, &tcp_proto,
+                              FIB_PROTOCOL_IP4, tcp4_output_node.index);
+  transport_register_protocol (TRANSPORT_PROTO_TCP, &tcp_proto,
+                              FIB_PROTOCOL_IP6, tcp6_output_node.index);
+
+  tcp_configuration_init ();
+
+  tm->cc_algo_by_name = hash_create_string (0, sizeof (uword));
+
   return 0;
 }