34c901eb1df58ef71207bd8a9d3f4c244aa1e8e4
[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 void *
32 ip_interface_get_first_ip (u32 sw_if_index, u8 is_ip4)
33 {
34   ip_lookup_main_t *lm4 = &ip4_main.lookup_main;
35   ip_lookup_main_t *lm6 = &ip6_main.lookup_main;
36   ip_interface_address_t *ia = 0;
37
38   if (is_ip4)
39     {
40       /* *INDENT-OFF* */
41       foreach_ip_interface_address (lm4, ia, sw_if_index, 1 /* unnumbered */ ,
42       ({
43         return ip_interface_address_get_address (lm4, ia);
44       }));
45       /* *INDENT-ON* */
46     }
47   else
48     {
49       /* *INDENT-OFF* */
50       foreach_ip_interface_address (lm6, ia, sw_if_index, 1 /* unnumbered */ ,
51       ({
52         ip6_address_t *rv;
53         rv = ip_interface_address_get_address (lm6, ia);
54         /* Trying to use a link-local ip6 src address is a fool's errand */
55         if (!ip6_address_is_link_local_unicast (rv))
56           return rv;
57       }));
58       /* *INDENT-ON* */
59     }
60
61   return 0;
62 }
63
64 static u32
65 tcp_connection_bind (u32 session_index, transport_endpoint_t * lcl)
66 {
67   tcp_main_t *tm = &tcp_main;
68   tcp_connection_t *listener;
69   void *iface_ip;
70
71   pool_get (tm->listener_pool, listener);
72   memset (listener, 0, sizeof (*listener));
73
74   listener->c_c_index = listener - tm->listener_pool;
75   listener->c_lcl_port = lcl->port;
76
77   /* If we are provided a sw_if_index, bind using one of its ips */
78   if (ip_is_zero (&lcl->ip, 1) && lcl->sw_if_index != ENDPOINT_INVALID_INDEX)
79     {
80       if ((iface_ip = ip_interface_get_first_ip (lcl->sw_if_index,
81                                                  lcl->is_ip4)))
82         ip_set (&lcl->ip, iface_ip, lcl->is_ip4);
83     }
84   ip_copy (&listener->c_lcl_ip, &lcl->ip, lcl->is_ip4);
85   listener->c_is_ip4 = lcl->is_ip4;
86   listener->c_transport_proto = TRANSPORT_PROTO_TCP;
87   listener->c_s_index = session_index;
88   listener->c_fib_index = lcl->fib_index;
89   listener->state = TCP_STATE_LISTEN;
90
91   tcp_connection_timers_init (listener);
92
93   TCP_EVT_DBG (TCP_EVT_BIND, listener);
94
95   return listener->c_c_index;
96 }
97
98 u32
99 tcp_session_bind (u32 session_index, transport_endpoint_t * tep)
100 {
101   return tcp_connection_bind (session_index, tep);
102 }
103
104 static void
105 tcp_connection_unbind (u32 listener_index)
106 {
107   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
108   tcp_connection_t *tc;
109
110   tc = pool_elt_at_index (tm->listener_pool, listener_index);
111
112   TCP_EVT_DBG (TCP_EVT_UNBIND, tc);
113
114   /* Poison the entry */
115   if (CLIB_DEBUG > 0)
116     memset (tc, 0xFA, sizeof (*tc));
117
118   pool_put_index (tm->listener_pool, listener_index);
119 }
120
121 u32
122 tcp_session_unbind (u32 listener_index)
123 {
124   tcp_connection_unbind (listener_index);
125   return 0;
126 }
127
128 transport_connection_t *
129 tcp_session_get_listener (u32 listener_index)
130 {
131   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
132   tcp_connection_t *tc;
133   tc = pool_elt_at_index (tm->listener_pool, listener_index);
134   return &tc->connection;
135 }
136
137 always_inline void
138 transport_endpoint_del (u32 tepi)
139 {
140   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
141   clib_spinlock_lock_if_init (&tm->local_endpoints_lock);
142   pool_put_index (tm->local_endpoints, tepi);
143   clib_spinlock_unlock_if_init (&tm->local_endpoints_lock);
144 }
145
146 always_inline transport_endpoint_t *
147 transport_endpoint_new (void)
148 {
149   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
150   transport_endpoint_t *tep;
151   pool_get (tm->local_endpoints, tep);
152   return tep;
153 }
154
155 /**
156  * Cleanup half-open connection
157  *
158  */
159 void
160 tcp_half_open_connection_del (tcp_connection_t * tc)
161 {
162   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
163   clib_spinlock_lock_if_init (&tm->half_open_lock);
164   pool_put_index (tm->half_open_connections, tc->c_c_index);
165   if (CLIB_DEBUG)
166     memset (tc, 0xFA, sizeof (*tc));
167   clib_spinlock_unlock_if_init (&tm->half_open_lock);
168 }
169
170 /**
171  * Try to cleanup half-open connection
172  *
173  * If called from a thread that doesn't own tc, the call won't have any
174  * effect.
175  *
176  * @param tc - connection to be cleaned up
177  * @return non-zero if cleanup failed.
178  */
179 int
180 tcp_half_open_connection_cleanup (tcp_connection_t * tc)
181 {
182   /* Make sure this is the owning thread */
183   if (tc->c_thread_index != vlib_get_thread_index ())
184     return 1;
185   tcp_timer_reset (tc, TCP_TIMER_ESTABLISH);
186   tcp_timer_reset (tc, TCP_TIMER_RETRANSMIT_SYN);
187   tcp_half_open_connection_del (tc);
188   return 0;
189 }
190
191 tcp_connection_t *
192 tcp_half_open_connection_new (void)
193 {
194   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
195   tcp_connection_t *tc = 0;
196   ASSERT (vlib_get_thread_index () == 0);
197   pool_get (tm->half_open_connections, tc);
198   memset (tc, 0, sizeof (*tc));
199   tc->c_c_index = tc - tm->half_open_connections;
200   return tc;
201 }
202
203 /**
204  * Cleans up connection state.
205  *
206  * No notifications.
207  */
208 void
209 tcp_connection_cleanup (tcp_connection_t * tc)
210 {
211   tcp_main_t *tm = &tcp_main;
212   u32 tepi;
213   transport_endpoint_t *tep;
214
215   /* Cleanup local endpoint if this was an active connect */
216   tepi = transport_endpoint_lookup (&tm->local_endpoints_table, &tc->c_lcl_ip,
217                                     clib_net_to_host_u16 (tc->c_lcl_port));
218   if (tepi != TRANSPORT_ENDPOINT_INVALID_INDEX)
219     {
220       tep = pool_elt_at_index (tm->local_endpoints, tepi);
221       transport_endpoint_table_del (&tm->local_endpoints_table, tep);
222       transport_endpoint_del (tepi);
223     }
224
225   /* Check if connection is not yet fully established */
226   if (tc->state == TCP_STATE_SYN_SENT)
227     {
228       /* Try to remove the half-open connection. If this is not the owning
229        * thread, tc won't be removed. Retransmit or establish timers will
230        * eventually expire and call again cleanup on the right thread. */
231       tcp_half_open_connection_cleanup (tc);
232     }
233   else
234     {
235       int thread_index = tc->c_thread_index;
236
237       /* Make sure all timers are cleared */
238       tcp_connection_timers_reset (tc);
239
240       /* Poison the entry */
241       if (CLIB_DEBUG > 0)
242         memset (tc, 0xFA, sizeof (*tc));
243       pool_put (tm->connections[thread_index], tc);
244     }
245 }
246
247 /**
248  * Connection removal.
249  *
250  * This should be called only once connection enters CLOSED state. Note
251  * that it notifies the session of the removal event, so if the goal is to
252  * just remove the connection, call tcp_connection_cleanup instead.
253  */
254 void
255 tcp_connection_del (tcp_connection_t * tc)
256 {
257   TCP_EVT_DBG (TCP_EVT_DELETE, tc);
258   stream_session_delete_notify (&tc->connection);
259   tcp_connection_cleanup (tc);
260 }
261
262 tcp_connection_t *
263 tcp_connection_new (u8 thread_index)
264 {
265   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
266   tcp_connection_t *tc;
267
268   pool_get (tm->connections[thread_index], tc);
269   memset (tc, 0, sizeof (*tc));
270   tc->c_c_index = tc - tm->connections[thread_index];
271   tc->c_thread_index = thread_index;
272   return tc;
273 }
274
275 /** Notify session that connection has been reset.
276  *
277  * Switch state to closed and wait for session to call cleanup.
278  */
279 void
280 tcp_connection_reset (tcp_connection_t * tc)
281 {
282   TCP_EVT_DBG (TCP_EVT_RST_RCVD, tc);
283   switch (tc->state)
284     {
285     case TCP_STATE_SYN_RCVD:
286       /* Cleanup everything. App wasn't notified yet */
287       stream_session_delete_notify (&tc->connection);
288       tcp_connection_cleanup (tc);
289       break;
290     case TCP_STATE_SYN_SENT:
291       stream_session_connect_notify (&tc->connection, 1 /* fail */ );
292       tcp_connection_cleanup (tc);
293       break;
294     case TCP_STATE_ESTABLISHED:
295     case TCP_STATE_CLOSE_WAIT:
296     case TCP_STATE_FIN_WAIT_1:
297     case TCP_STATE_FIN_WAIT_2:
298     case TCP_STATE_CLOSING:
299       tc->state = TCP_STATE_CLOSED;
300       TCP_EVT_DBG (TCP_EVT_STATE_CHANGE, tc);
301
302       /* Make sure all timers are cleared */
303       tcp_connection_timers_reset (tc);
304       stream_session_reset_notify (&tc->connection);
305
306       /* Wait for cleanup from session layer but not forever */
307       tcp_timer_update (tc, TCP_TIMER_WAITCLOSE, TCP_CLEANUP_TIME);
308       break;
309     case TCP_STATE_CLOSED:
310       return;
311     }
312 }
313
314 /**
315  * Begin connection closing procedure.
316  *
317  * If at the end the connection is not in CLOSED state, it is not removed.
318  * Instead, we rely on on TCP to advance through state machine to either
319  * 1) LAST_ACK (passive close) whereby when the last ACK is received
320  * tcp_connection_del is called. This notifies session of the delete and
321  * calls cleanup.
322  * 2) TIME_WAIT (active close) whereby after 2MSL the 2MSL timer triggers
323  * and cleanup is called.
324  *
325  * N.B. Half-close connections are not supported
326  */
327 void
328 tcp_connection_close (tcp_connection_t * tc)
329 {
330   TCP_EVT_DBG (TCP_EVT_CLOSE, tc);
331
332   /* Send/Program FIN if needed and switch state */
333   switch (tc->state)
334     {
335     case TCP_STATE_SYN_SENT:
336       tc->state = TCP_STATE_CLOSED;
337       break;
338     case TCP_STATE_SYN_RCVD:
339       tcp_send_fin (tc);
340       tc->state = TCP_STATE_FIN_WAIT_1;
341       break;
342     case TCP_STATE_ESTABLISHED:
343       if (!stream_session_tx_fifo_max_dequeue (&tc->connection))
344         tcp_send_fin (tc);
345       else
346         tc->flags |= TCP_CONN_FINPNDG;
347       tc->state = TCP_STATE_FIN_WAIT_1;
348       break;
349     case TCP_STATE_CLOSE_WAIT:
350       tcp_connection_timers_reset (tc);
351       tcp_send_fin (tc);
352       tc->state = TCP_STATE_LAST_ACK;
353       tcp_timer_update (tc, TCP_TIMER_WAITCLOSE, TCP_2MSL_TIME);
354       break;
355     case TCP_STATE_FIN_WAIT_1:
356       tcp_timer_update (tc, TCP_TIMER_WAITCLOSE, TCP_2MSL_TIME);
357       break;
358     default:
359       TCP_DBG ("state: %u", tc->state);
360     }
361
362   TCP_EVT_DBG (TCP_EVT_STATE_CHANGE, tc);
363
364   /* If in CLOSED and WAITCLOSE timer is not set, delete connection now */
365   if (!tcp_timer_is_active (tc, TCP_TIMER_WAITCLOSE)
366       && tc->state == TCP_STATE_CLOSED)
367     tcp_connection_del (tc);
368 }
369
370 void
371 tcp_session_close (u32 conn_index, u32 thread_index)
372 {
373   tcp_connection_t *tc;
374   tc = tcp_connection_get (conn_index, thread_index);
375   tcp_connection_close (tc);
376 }
377
378 void
379 tcp_session_cleanup (u32 conn_index, u32 thread_index)
380 {
381   tcp_connection_t *tc;
382   tc = tcp_connection_get (conn_index, thread_index);
383   tcp_connection_timers_reset (tc);
384
385   /* Wait for the session tx events to clear */
386   tc->state = TCP_STATE_CLOSED;
387   TCP_EVT_DBG (TCP_EVT_STATE_CHANGE, tc);
388   tcp_timer_update (tc, TCP_TIMER_WAITCLOSE, TCP_CLEANUP_TIME);
389 }
390
391 #define PORT_MASK ((1 << 16)- 1)
392 /**
393  * Allocate local port and add if successful add entry to local endpoint
394  * table to mark the pair as used.
395  */
396 int
397 tcp_allocate_local_port (ip46_address_t * ip)
398 {
399   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
400   transport_endpoint_t *tep;
401   u32 tei;
402   u16 min = 1024, max = 65535;  /* XXX configurable ? */
403   int tries, limit;
404
405   limit = max - min;
406
407   /* Only support active opens from thread 0 */
408   ASSERT (vlib_get_thread_index () == 0);
409
410   /* Search for first free slot */
411   for (tries = 0; tries < limit; tries++)
412     {
413       u16 port = 0;
414
415       /* Find a port in the specified range */
416       while (1)
417         {
418           port = random_u32 (&tm->port_allocator_seed) & PORT_MASK;
419           if (PREDICT_TRUE (port >= min && port < max))
420             break;
421         }
422
423       /* Look it up */
424       tei = transport_endpoint_lookup (&tm->local_endpoints_table, ip, port);
425       /* If not found, we're done */
426       if (tei == TRANSPORT_ENDPOINT_INVALID_INDEX)
427         {
428           clib_spinlock_lock_if_init (&tm->local_endpoints_lock);
429           tep = transport_endpoint_new ();
430           clib_memcpy (&tep->ip, ip, sizeof (*ip));
431           tep->port = port;
432           transport_endpoint_table_add (&tm->local_endpoints_table, tep,
433                                         tep - tm->local_endpoints);
434           clib_spinlock_unlock_if_init (&tm->local_endpoints_lock);
435
436           return tep->port;
437         }
438     }
439   return -1;
440 }
441
442 /**
443  * Initialize all connection timers as invalid
444  */
445 void
446 tcp_connection_timers_init (tcp_connection_t * tc)
447 {
448   int i;
449
450   /* Set all to invalid */
451   for (i = 0; i < TCP_N_TIMERS; i++)
452     {
453       tc->timers[i] = TCP_TIMER_HANDLE_INVALID;
454     }
455
456   tc->rto = TCP_RTO_INIT;
457 }
458
459 /**
460  * Stop all connection timers
461  */
462 void
463 tcp_connection_timers_reset (tcp_connection_t * tc)
464 {
465   int i;
466   for (i = 0; i < TCP_N_TIMERS; i++)
467     {
468       tcp_timer_reset (tc, i);
469     }
470 }
471
472 #if 0
473 typedef struct ip4_tcp_hdr
474 {
475   ip4_header_t ip;
476   tcp_header_t tcp;
477 } ip4_tcp_hdr_t;
478
479 typedef struct ip6_tcp_hdr
480 {
481   ip6_header_t ip;
482   tcp_header_t tcp;
483 } ip6_tcp_hdr_t;
484
485 static void
486 tcp_connection_select_lb_bucket (tcp_connection_t * tc, const dpo_id_t * dpo,
487                                  dpo_id_t * result)
488 {
489   const dpo_id_t *choice;
490   load_balance_t *lb;
491   int hash;
492
493   lb = load_balance_get (dpo->dpoi_index);
494   if (tc->c_is_ip4)
495     {
496       ip4_tcp_hdr_t hdr;
497       memset (&hdr, 0, sizeof (hdr));
498       hdr.ip.protocol = IP_PROTOCOL_TCP;
499       hdr.ip.address_pair.src.as_u32 = tc->c_lcl_ip.ip4.as_u32;
500       hdr.ip.address_pair.dst.as_u32 = tc->c_rmt_ip.ip4.as_u32;
501       hdr.tcp.src_port = tc->c_lcl_port;
502       hdr.tcp.dst_port = tc->c_rmt_port;
503       hash = ip4_compute_flow_hash (&hdr.ip, lb->lb_hash_config);
504     }
505   else
506     {
507       ip6_tcp_hdr_t hdr;
508       memset (&hdr, 0, sizeof (hdr));
509       hdr.ip.protocol = IP_PROTOCOL_TCP;
510       clib_memcpy (&hdr.ip.src_address, &tc->c_lcl_ip.ip6,
511                    sizeof (ip6_address_t));
512       clib_memcpy (&hdr.ip.dst_address, &tc->c_rmt_ip.ip6,
513                    sizeof (ip6_address_t));
514       hdr.tcp.src_port = tc->c_lcl_port;
515       hdr.tcp.dst_port = tc->c_rmt_port;
516       hash = ip6_compute_flow_hash (&hdr.ip, lb->lb_hash_config);
517     }
518   choice = load_balance_get_bucket_i (lb, hash & lb->lb_n_buckets_minus_1);
519   dpo_copy (result, choice);
520 }
521
522 fib_node_index_t
523 tcp_lookup_rmt_in_fib (tcp_connection_t * tc)
524 {
525   fib_prefix_t prefix;
526   u32 fib_index;
527
528   clib_memcpy (&prefix.fp_addr, &tc->c_rmt_ip, sizeof (prefix.fp_addr));
529   prefix.fp_proto = tc->c_is_ip4 ? FIB_PROTOCOL_IP4 : FIB_PROTOCOL_IP6;
530   prefix.fp_len = tc->c_is_ip4 ? 32 : 128;
531   fib_index = fib_table_find (prefix.fp_proto, tc->c_fib_index);
532   return fib_table_lookup (fib_index, &prefix);
533 }
534
535 static int
536 tcp_connection_stack_on_fib_entry (tcp_connection_t * tc)
537 {
538   dpo_id_t choice = DPO_INVALID;
539   u32 output_node_index;
540   fib_entry_t *fe;
541
542   fe = fib_entry_get (tc->c_rmt_fei);
543   if (fe->fe_lb.dpoi_type != DPO_LOAD_BALANCE)
544     return -1;
545
546   tcp_connection_select_lb_bucket (tc, &fe->fe_lb, &choice);
547
548   output_node_index =
549     tc->c_is_ip4 ? tcp4_output_node.index : tcp6_output_node.index;
550   dpo_stack_from_node (output_node_index, &tc->c_rmt_dpo, &choice);
551   return 0;
552 }
553
554 /** Stack tcp connection on peer's fib entry.
555  *
556  * This ultimately populates the dpo the connection will use to send packets.
557  */
558 static void
559 tcp_connection_fib_attach (tcp_connection_t * tc)
560 {
561   tc->c_rmt_fei = tcp_lookup_rmt_in_fib (tc);
562
563   ASSERT (tc->c_rmt_fei != FIB_NODE_INDEX_INVALID);
564
565   tcp_connection_stack_on_fib_entry (tc);
566 }
567 #endif /* 0 */
568
569 /**
570  * Initialize connection send variables.
571  */
572 void
573 tcp_init_snd_vars (tcp_connection_t * tc)
574 {
575   u32 time_now;
576
577   /* Set random initial sequence */
578   tcp_set_time_now (0);
579   time_now = tcp_time_now ();
580   tc->iss = random_u32 (&time_now);
581   tc->snd_una = tc->iss;
582   tc->snd_nxt = tc->iss + 1;
583   tc->snd_una_max = tc->snd_nxt;
584 }
585
586 /** Initialize tcp connection variables
587  *
588  * Should be called after having received a msg from the peer, i.e., a SYN or
589  * a SYNACK, such that connection options have already been exchanged. */
590 void
591 tcp_connection_init_vars (tcp_connection_t * tc)
592 {
593   tcp_connection_timers_init (tc);
594   tcp_init_mss (tc);
595   scoreboard_init (&tc->sack_sb);
596   tcp_cc_init (tc);
597   if (tc->state == TCP_STATE_SYN_RCVD)
598     tcp_init_snd_vars (tc);
599
600   //  tcp_connection_fib_attach (tc);
601 }
602
603 int
604 tcp_connection_open (transport_endpoint_t * rmt)
605 {
606   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
607   tcp_connection_t *tc;
608   fib_prefix_t prefix;
609   fib_node_index_t fei;
610   u32 sw_if_index;
611   ip46_address_t lcl_addr;
612   int lcl_port;
613
614   /*
615    * Find the local address and allocate port
616    */
617   memset (&lcl_addr, 0, sizeof (lcl_addr));
618
619   /* Find a FIB path to the destination */
620   clib_memcpy (&prefix.fp_addr, &rmt->ip, sizeof (rmt->ip));
621   prefix.fp_proto = rmt->is_ip4 ? FIB_PROTOCOL_IP4 : FIB_PROTOCOL_IP6;
622   prefix.fp_len = rmt->is_ip4 ? 32 : 128;
623
624   ASSERT (rmt->fib_index != ENDPOINT_INVALID_INDEX);
625   fei = fib_table_lookup (rmt->fib_index, &prefix);
626
627   /* Couldn't find route to destination. Bail out. */
628   if (fei == FIB_NODE_INDEX_INVALID)
629     {
630       clib_warning ("no route to destination");
631       return -1;
632     }
633
634   sw_if_index = rmt->sw_if_index;
635   if (sw_if_index == ENDPOINT_INVALID_INDEX)
636     sw_if_index = fib_entry_get_resolving_interface (fei);
637
638   if (sw_if_index == ENDPOINT_INVALID_INDEX)
639     {
640       clib_warning ("no resolving interface for %U", format_ip46_address,
641                     &rmt->ip, (rmt->is_ip4 == 0) + 1);
642       return -1;
643     }
644
645   if (rmt->is_ip4)
646     {
647       ip4_address_t *ip4;
648       int index;
649       if (vec_len (tm->ip4_src_addresses))
650         {
651           index = tm->last_v4_address_rotor++;
652           if (tm->last_v4_address_rotor >= vec_len (tm->ip4_src_addresses))
653             tm->last_v4_address_rotor = 0;
654           lcl_addr.ip4.as_u32 = tm->ip4_src_addresses[index].as_u32;
655         }
656       else
657         {
658           ip4 = ip_interface_get_first_ip (sw_if_index, 1);
659           lcl_addr.ip4.as_u32 = ip4->as_u32;
660         }
661     }
662   else
663     {
664       ip6_address_t *ip6;
665       int index;
666
667       if (vec_len (tm->ip6_src_addresses))
668         {
669           index = tm->last_v6_address_rotor++;
670           if (tm->last_v6_address_rotor >= vec_len (tm->ip6_src_addresses))
671             tm->last_v6_address_rotor = 0;
672           clib_memcpy (&lcl_addr.ip6, &tm->ip6_src_addresses[index],
673                        sizeof (*ip6));
674         }
675       else
676         {
677           ip6 = ip_interface_get_first_ip (sw_if_index, 0);
678           if (ip6 == 0)
679             {
680               clib_warning ("no routable ip6 addresses on %U",
681                             format_vnet_sw_if_index_name, vnet_get_main (),
682                             sw_if_index);
683               return -1;
684             }
685
686           clib_memcpy (&lcl_addr.ip6, ip6, sizeof (*ip6));
687         }
688     }
689
690   /* Allocate source port */
691   lcl_port = tcp_allocate_local_port (&lcl_addr);
692   if (lcl_port < 1)
693     {
694       clib_warning ("Failed to allocate src port");
695       return -1;
696     }
697
698   /*
699    * Create connection and send SYN
700    */
701   clib_spinlock_lock_if_init (&tm->half_open_lock);
702   tc = tcp_half_open_connection_new ();
703   clib_memcpy (&tc->c_rmt_ip, &rmt->ip, sizeof (ip46_address_t));
704   clib_memcpy (&tc->c_lcl_ip, &lcl_addr, sizeof (ip46_address_t));
705   tc->c_rmt_port = rmt->port;
706   tc->c_lcl_port = clib_host_to_net_u16 (lcl_port);
707   tc->c_is_ip4 = rmt->is_ip4;
708   tc->c_transport_proto = TRANSPORT_PROTO_TCP;
709   tc->c_fib_index = rmt->fib_index;
710   /* The other connection vars will be initialized after SYN ACK */
711   tcp_connection_timers_init (tc);
712
713   TCP_EVT_DBG (TCP_EVT_OPEN, tc);
714   tc->state = TCP_STATE_SYN_SENT;
715   tcp_init_snd_vars (tc);
716   tcp_send_syn (tc);
717   clib_spinlock_unlock_if_init (&tm->half_open_lock);
718
719   return tc->c_c_index;
720 }
721
722 int
723 tcp_session_open (transport_endpoint_t * tep)
724 {
725   return tcp_connection_open (tep);
726 }
727
728 const char *tcp_dbg_evt_str[] = {
729 #define _(sym, str) str,
730   foreach_tcp_dbg_evt
731 #undef _
732 };
733
734 const char *tcp_fsm_states[] = {
735 #define _(sym, str) str,
736   foreach_tcp_fsm_state
737 #undef _
738 };
739
740 u8 *
741 format_tcp_state (u8 * s, va_list * args)
742 {
743   u32 state = va_arg (*args, u32);
744
745   if (state < TCP_N_STATES)
746     s = format (s, "%s", tcp_fsm_states[state]);
747   else
748     s = format (s, "UNKNOWN (%d (0x%x))", state, state);
749   return s;
750 }
751
752 const char *tcp_connection_flags_str[] = {
753 #define _(sym, str) str,
754   foreach_tcp_connection_flag
755 #undef _
756 };
757
758 u8 *
759 format_tcp_connection_flags (u8 * s, va_list * args)
760 {
761   tcp_connection_t *tc = va_arg (*args, tcp_connection_t *);
762   int i, last = -1;
763
764   for (i = 0; i < TCP_CONN_N_FLAG_BITS; i++)
765     if (tc->flags & (1 << i))
766       last = i;
767   for (i = 0; i < last; i++)
768     {
769       if (tc->flags & (1 << i))
770         s = format (s, "%s, ", tcp_connection_flags_str[i]);
771     }
772   if (last >= 0)
773     s = format (s, "%s", tcp_connection_flags_str[last]);
774   return s;
775 }
776
777 const char *tcp_conn_timers[] = {
778 #define _(sym, str) str,
779   foreach_tcp_timer
780 #undef _
781 };
782
783 u8 *
784 format_tcp_timers (u8 * s, va_list * args)
785 {
786   tcp_connection_t *tc = va_arg (*args, tcp_connection_t *);
787   int i, last = -1;
788
789   for (i = 0; i < TCP_N_TIMERS; i++)
790     if (tc->timers[i] != TCP_TIMER_HANDLE_INVALID)
791       last = i;
792
793   s = format (s, "[");
794   for (i = 0; i < last; i++)
795     {
796       if (tc->timers[i] != TCP_TIMER_HANDLE_INVALID)
797         s = format (s, "%s,", tcp_conn_timers[i]);
798     }
799
800   if (last >= 0)
801     s = format (s, "%s]", tcp_conn_timers[i]);
802   else
803     s = format (s, "]");
804
805   return s;
806 }
807
808 u8 *
809 format_tcp_congestion_status (u8 * s, va_list * args)
810 {
811   tcp_connection_t *tc = va_arg (*args, tcp_connection_t *);
812   if (tcp_in_recovery (tc))
813     s = format (s, "recovery");
814   else if (tcp_in_fastrecovery (tc))
815     s = format (s, "fastrecovery");
816   else
817     s = format (s, "none");
818   return s;
819 }
820
821 u8 *
822 format_tcp_vars (u8 * s, va_list * args)
823 {
824   tcp_connection_t *tc = va_arg (*args, tcp_connection_t *);
825   s = format (s, " flags: %U timers: %U\n", format_tcp_connection_flags, tc,
826               format_tcp_timers, tc);
827   s = format (s, " snd_una %u snd_nxt %u snd_una_max %u",
828               tc->snd_una - tc->iss, tc->snd_nxt - tc->iss,
829               tc->snd_una_max - tc->iss);
830   s = format (s, " rcv_nxt %u rcv_las %u\n",
831               tc->rcv_nxt - tc->irs, tc->rcv_las - tc->irs);
832   s = format (s, " snd_wnd %u rcv_wnd %u snd_wl1 %u snd_wl2 %u\n",
833               tc->snd_wnd, tc->rcv_wnd, tc->snd_wl1 - tc->irs,
834               tc->snd_wl2 - tc->iss);
835   s = format (s, " flight size %u send space %u rcv_wnd_av %d\n",
836               tcp_flight_size (tc), tcp_available_output_snd_space (tc),
837               tcp_rcv_wnd_available (tc));
838   s = format (s, " cong %U ", format_tcp_congestion_status, tc);
839   s = format (s, "cwnd %u ssthresh %u rtx_bytes %u bytes_acked %u\n",
840               tc->cwnd, tc->ssthresh, tc->snd_rxt_bytes, tc->bytes_acked);
841   s = format (s, " prev_ssthresh %u snd_congestion %u dupack %u",
842               tc->prev_ssthresh, tc->snd_congestion - tc->iss,
843               tc->rcv_dupacks);
844   s = format (s, " limited_transmit %u\n", tc->limited_transmit - tc->iss);
845   s = format (s, " tsecr %u tsecr_last_ack %u\n", tc->rcv_opts.tsecr,
846               tc->tsecr_last_ack);
847   s = format (s, " rto %u rto_boff %u srtt %u rttvar %u rtt_ts %u ", tc->rto,
848               tc->rto_boff, tc->srtt, tc->rttvar, tc->rtt_ts);
849   s = format (s, "rtt_seq %u\n", tc->rtt_seq);
850   s = format (s, " tsval_recent %u tsval_recent_age %u\n", tc->tsval_recent,
851               tcp_time_now () - tc->tsval_recent_age);
852   if (tc->state >= TCP_STATE_ESTABLISHED)
853     s = format (s, " scoreboard: %U\n", format_tcp_scoreboard, &tc->sack_sb,
854                 tc);
855   if (vec_len (tc->snd_sacks))
856     s = format (s, " sacks tx: %U\n", format_tcp_sacks, tc);
857
858   return s;
859 }
860
861 u8 *
862 format_tcp_connection_id (u8 * s, va_list * args)
863 {
864   tcp_connection_t *tc = va_arg (*args, tcp_connection_t *);
865   if (!tc)
866     return s;
867   if (tc->c_is_ip4)
868     {
869       s = format (s, "[#%d][%s] %U:%d->%U:%d", tc->c_thread_index, "T",
870                   format_ip4_address, &tc->c_lcl_ip4,
871                   clib_net_to_host_u16 (tc->c_lcl_port), format_ip4_address,
872                   &tc->c_rmt_ip4, clib_net_to_host_u16 (tc->c_rmt_port));
873     }
874   else
875     {
876       s = format (s, "[#%d][%s] %U:%d->%U:%d", tc->c_thread_index, "T",
877                   format_ip6_address, &tc->c_lcl_ip6,
878                   clib_net_to_host_u16 (tc->c_lcl_port), format_ip6_address,
879                   &tc->c_rmt_ip6, clib_net_to_host_u16 (tc->c_rmt_port));
880     }
881
882   return s;
883 }
884
885 u8 *
886 format_tcp_connection (u8 * s, va_list * args)
887 {
888   tcp_connection_t *tc = va_arg (*args, tcp_connection_t *);
889   u32 verbose = va_arg (*args, u32);
890
891   if (!tc)
892     return s;
893   s = format (s, "%-50U", format_tcp_connection_id, tc);
894   if (verbose)
895     {
896       s = format (s, "%-15U", format_tcp_state, tc->state);
897       if (verbose > 1)
898         s = format (s, "\n%U", format_tcp_vars, tc);
899     }
900
901   return s;
902 }
903
904 u8 *
905 format_tcp_session (u8 * s, va_list * args)
906 {
907   u32 tci = va_arg (*args, u32);
908   u32 thread_index = va_arg (*args, u32);
909   u32 verbose = va_arg (*args, u32);
910   tcp_connection_t *tc;
911
912   tc = tcp_connection_get (tci, thread_index);
913   if (tc)
914     s = format (s, "%U", format_tcp_connection, tc, verbose);
915   else
916     s = format (s, "empty\n");
917   return s;
918 }
919
920 u8 *
921 format_tcp_listener_session (u8 * s, va_list * args)
922 {
923   u32 tci = va_arg (*args, u32);
924   tcp_connection_t *tc = tcp_listener_get (tci);
925   return format (s, "%U", format_tcp_connection_id, tc);
926 }
927
928 u8 *
929 format_tcp_half_open_session (u8 * s, va_list * args)
930 {
931   u32 tci = va_arg (*args, u32);
932   tcp_connection_t *tc = tcp_half_open_connection_get (tci);
933   return format (s, "%U", format_tcp_connection_id, tc);
934 }
935
936 u8 *
937 format_tcp_sacks (u8 * s, va_list * args)
938 {
939   tcp_connection_t *tc = va_arg (*args, tcp_connection_t *);
940   sack_block_t *sacks = tc->snd_sacks;
941   sack_block_t *block;
942   int i, len = 0;
943
944   len = vec_len (sacks);
945   for (i = 0; i < len - 1; i++)
946     {
947       block = &sacks[i];
948       s = format (s, " start %u end %u\n", block->start - tc->irs,
949                   block->end - tc->irs);
950     }
951   if (len)
952     {
953       block = &sacks[len - 1];
954       s = format (s, " start %u end %u", block->start - tc->irs,
955                   block->end - tc->irs);
956     }
957   return s;
958 }
959
960 u8 *
961 format_tcp_rcv_sacks (u8 * s, va_list * args)
962 {
963   tcp_connection_t *tc = va_arg (*args, tcp_connection_t *);
964   sack_block_t *sacks = tc->rcv_opts.sacks;
965   sack_block_t *block;
966   int i, len = 0;
967
968   len = vec_len (sacks);
969   for (i = 0; i < len - 1; i++)
970     {
971       block = &sacks[i];
972       s = format (s, " start %u end %u\n", block->start - tc->iss,
973                   block->end - tc->iss);
974     }
975   if (len)
976     {
977       block = &sacks[len - 1];
978       s = format (s, " start %u end %u", block->start - tc->iss,
979                   block->end - tc->iss);
980     }
981   return s;
982 }
983
984 u8 *
985 format_tcp_sack_hole (u8 * s, va_list * args)
986 {
987   sack_scoreboard_hole_t *hole = va_arg (*args, sack_scoreboard_hole_t *);
988   tcp_connection_t *tc = va_arg (*args, tcp_connection_t *);
989   if (tc)
990     s = format (s, "  [%u, %u]", hole->start - tc->iss, hole->end - tc->iss);
991   else
992     s = format (s, "  [%u, %u]", hole->start, hole->end);
993   return s;
994 }
995
996 u8 *
997 format_tcp_scoreboard (u8 * s, va_list * args)
998 {
999   sack_scoreboard_t *sb = va_arg (*args, sack_scoreboard_t *);
1000   tcp_connection_t *tc = va_arg (*args, tcp_connection_t *);
1001   sack_scoreboard_hole_t *hole;
1002   s = format (s, "sacked_bytes %u last_sacked_bytes %u lost_bytes %u\n",
1003               sb->sacked_bytes, sb->last_sacked_bytes, sb->lost_bytes);
1004   s = format (s, " last_bytes_delivered %u high_sacked %u snd_una_adv %u\n",
1005               sb->last_bytes_delivered, sb->high_sacked, sb->snd_una_adv);
1006   s = format (s, " cur_rxt_hole %u high_rxt %u rescue_rxt %u",
1007               sb->cur_rxt_hole, sb->high_rxt, sb->rescue_rxt);
1008
1009   hole = scoreboard_first_hole (sb);
1010   if (hole)
1011     s = format (s, "\n head %u tail %u holes:\n", sb->head, sb->tail);
1012
1013   while (hole)
1014     {
1015       s = format (s, "%U", format_tcp_sack_hole, hole, tc);
1016       hole = scoreboard_next_hole (sb, hole);
1017     }
1018
1019   return s;
1020 }
1021
1022 transport_connection_t *
1023 tcp_session_get_transport (u32 conn_index, u32 thread_index)
1024 {
1025   tcp_connection_t *tc = tcp_connection_get (conn_index, thread_index);
1026   return &tc->connection;
1027 }
1028
1029 transport_connection_t *
1030 tcp_half_open_session_get_transport (u32 conn_index)
1031 {
1032   tcp_connection_t *tc = tcp_half_open_connection_get (conn_index);
1033   return &tc->connection;
1034 }
1035
1036 /**
1037  * Compute maximum segment size for session layer.
1038  *
1039  * Since the result needs to be the actual data length, it first computes
1040  * the tcp options to be used in the next burst and subtracts their
1041  * length from the connection's snd_mss.
1042  */
1043 u16
1044 tcp_session_send_mss (transport_connection_t * trans_conn)
1045 {
1046   tcp_connection_t *tc = (tcp_connection_t *) trans_conn;
1047
1048   /* Ensure snd_mss does accurately reflect the amount of data we can push
1049    * in a segment. This also makes sure that options are updated according to
1050    * the current state of the connection. */
1051   tcp_update_snd_mss (tc);
1052
1053   return tc->snd_mss;
1054 }
1055
1056 always_inline u32
1057 tcp_round_snd_space (tcp_connection_t * tc, u32 snd_space)
1058 {
1059   if (PREDICT_FALSE (tc->snd_wnd < tc->snd_mss))
1060     {
1061       return tc->snd_wnd <= snd_space ? tc->snd_wnd : 0;
1062     }
1063
1064   /* If not snd_wnd constrained and we can't write at least a segment,
1065    * don't try at all */
1066   if (PREDICT_FALSE (snd_space < tc->snd_mss))
1067     return snd_space < tc->cwnd ? 0 : snd_space;
1068
1069   /* round down to mss multiple */
1070   return snd_space - (snd_space % tc->snd_mss);
1071 }
1072
1073 /**
1074  * Compute tx window session is allowed to fill.
1075  *
1076  * Takes into account available send space, snd_mss and the congestion
1077  * state of the connection. If possible, the value returned is a multiple
1078  * of snd_mss.
1079  *
1080  * @param tc tcp connection
1081  * @return number of bytes session is allowed to write
1082  */
1083 u32
1084 tcp_snd_space (tcp_connection_t * tc)
1085 {
1086   int snd_space, snt_limited;
1087
1088   if (PREDICT_TRUE (tcp_in_cong_recovery (tc) == 0))
1089     {
1090       snd_space = tcp_available_output_snd_space (tc);
1091
1092       /* If we haven't gotten dupacks or if we did and have gotten sacked
1093        * bytes then we can still send as per Limited Transmit (RFC3042) */
1094       if (PREDICT_FALSE (tc->rcv_dupacks != 0
1095                          && (tcp_opts_sack_permitted (tc)
1096                              && tc->sack_sb.last_sacked_bytes == 0)))
1097         {
1098           if (tc->rcv_dupacks == 1 && tc->limited_transmit != tc->snd_nxt)
1099             tc->limited_transmit = tc->snd_nxt;
1100           ASSERT (seq_leq (tc->limited_transmit, tc->snd_nxt));
1101
1102           snt_limited = tc->snd_nxt - tc->limited_transmit;
1103           snd_space = clib_max (2 * tc->snd_mss - snt_limited, 0);
1104         }
1105       return tcp_round_snd_space (tc, snd_space);
1106     }
1107
1108   if (tcp_in_recovery (tc))
1109     {
1110       tc->snd_nxt = tc->snd_una_max;
1111       snd_space = tcp_available_snd_wnd (tc) - tc->snd_rxt_bytes
1112         - (tc->snd_una_max - tc->snd_congestion);
1113       if (snd_space <= 0 || (tc->snd_una_max - tc->snd_una) >= tc->snd_wnd)
1114         return 0;
1115       return tcp_round_snd_space (tc, snd_space);
1116     }
1117
1118   /* RFC 5681: When previously unsent data is available and the new value of
1119    * cwnd and the receiver's advertised window allow, a TCP SHOULD send 1*SMSS
1120    * bytes of previously unsent data. */
1121   if (tcp_in_fastrecovery (tc) && !tcp_fastrecovery_sent_1_smss (tc))
1122     {
1123       if (tcp_available_output_snd_space (tc) < tc->snd_mss)
1124         return 0;
1125       tcp_fastrecovery_1_smss_on (tc);
1126       return tc->snd_mss;
1127     }
1128
1129   return 0;
1130 }
1131
1132 u32
1133 tcp_session_send_space (transport_connection_t * trans_conn)
1134 {
1135   tcp_connection_t *tc = (tcp_connection_t *) trans_conn;
1136   return clib_min (tcp_snd_space (tc),
1137                    tc->snd_wnd - (tc->snd_nxt - tc->snd_una));
1138 }
1139
1140 i32
1141 tcp_rcv_wnd_available (tcp_connection_t * tc)
1142 {
1143   return (i32) tc->rcv_wnd - (tc->rcv_nxt - tc->rcv_las);
1144 }
1145
1146 u32
1147 tcp_session_tx_fifo_offset (transport_connection_t * trans_conn)
1148 {
1149   tcp_connection_t *tc = (tcp_connection_t *) trans_conn;
1150
1151   ASSERT (seq_geq (tc->snd_nxt, tc->snd_una));
1152
1153   /* This still works if fast retransmit is on */
1154   return (tc->snd_nxt - tc->snd_una);
1155 }
1156
1157 /* *INDENT-OFF* */
1158 const static transport_proto_vft_t tcp_proto = {
1159   .bind = tcp_session_bind,
1160   .unbind = tcp_session_unbind,
1161   .push_header = tcp_push_header,
1162   .get_connection = tcp_session_get_transport,
1163   .get_listener = tcp_session_get_listener,
1164   .get_half_open = tcp_half_open_session_get_transport,
1165   .open = tcp_session_open,
1166   .close = tcp_session_close,
1167   .cleanup = tcp_session_cleanup,
1168   .send_mss = tcp_session_send_mss,
1169   .send_space = tcp_session_send_space,
1170   .tx_fifo_offset = tcp_session_tx_fifo_offset,
1171   .format_connection = format_tcp_session,
1172   .format_listener = format_tcp_listener_session,
1173   .format_half_open = format_tcp_half_open_session,
1174 };
1175 /* *INDENT-ON* */
1176
1177 void
1178 tcp_timer_keep_handler (u32 conn_index)
1179 {
1180   u32 thread_index = vlib_get_thread_index ();
1181   tcp_connection_t *tc;
1182
1183   tc = tcp_connection_get (conn_index, thread_index);
1184   tc->timers[TCP_TIMER_KEEP] = TCP_TIMER_HANDLE_INVALID;
1185
1186   tcp_connection_close (tc);
1187 }
1188
1189 void
1190 tcp_timer_establish_handler (u32 conn_index)
1191 {
1192   tcp_connection_t *tc;
1193
1194   tc = tcp_half_open_connection_get (conn_index);
1195   if (tc)
1196     {
1197       ASSERT (tc->state == TCP_STATE_SYN_SENT);
1198       stream_session_connect_notify (&tc->connection, 1 /* fail */ );
1199       TCP_DBG ("establish pop: %U", format_tcp_connection, tc, 2);
1200     }
1201   else
1202     {
1203       tc = tcp_connection_get (conn_index, vlib_get_thread_index ());
1204       /* note: the connection may have already disappeared */
1205       if (PREDICT_FALSE (tc == 0))
1206         return;
1207       TCP_DBG ("establish pop: %U", format_tcp_connection, tc, 2);
1208       ASSERT (tc->state == TCP_STATE_SYN_RCVD);
1209       /* Start cleanup. App wasn't notified yet so use delete notify as
1210        * opposed to delete to cleanup session layer state. */
1211       stream_session_delete_notify (&tc->connection);
1212     }
1213   tc->timers[TCP_TIMER_ESTABLISH] = TCP_TIMER_HANDLE_INVALID;
1214   tcp_connection_cleanup (tc);
1215 }
1216
1217 void
1218 tcp_timer_waitclose_handler (u32 conn_index)
1219 {
1220   u32 thread_index = vlib_get_thread_index ();
1221   tcp_connection_t *tc;
1222
1223   tc = tcp_connection_get (conn_index, thread_index);
1224   if (!tc)
1225     return;
1226   tc->timers[TCP_TIMER_WAITCLOSE] = TCP_TIMER_HANDLE_INVALID;
1227
1228   /* Session didn't come back with a close(). Send FIN either way
1229    * and switch to LAST_ACK. */
1230   if (tc->state == TCP_STATE_CLOSE_WAIT)
1231     {
1232       if (tc->flags & TCP_CONN_FINSNT)
1233         {
1234           clib_warning ("FIN was sent and still in CLOSE WAIT. Weird!");
1235         }
1236
1237       tcp_send_fin (tc);
1238       tc->state = TCP_STATE_LAST_ACK;
1239
1240       /* Make sure we don't wait in LAST ACK forever */
1241       tcp_timer_set (tc, TCP_TIMER_WAITCLOSE, TCP_2MSL_TIME);
1242
1243       /* Don't delete the connection yet */
1244       return;
1245     }
1246
1247   tcp_connection_del (tc);
1248 }
1249
1250 /* *INDENT-OFF* */
1251 static timer_expiration_handler *timer_expiration_handlers[TCP_N_TIMERS] =
1252 {
1253     tcp_timer_retransmit_handler,
1254     tcp_timer_delack_handler,
1255     tcp_timer_persist_handler,
1256     tcp_timer_keep_handler,
1257     tcp_timer_waitclose_handler,
1258     tcp_timer_retransmit_syn_handler,
1259     tcp_timer_establish_handler
1260 };
1261 /* *INDENT-ON* */
1262
1263 static void
1264 tcp_expired_timers_dispatch (u32 * expired_timers)
1265 {
1266   int i;
1267   u32 connection_index, timer_id;
1268
1269   for (i = 0; i < vec_len (expired_timers); i++)
1270     {
1271       /* Get session index and timer id */
1272       connection_index = expired_timers[i] & 0x0FFFFFFF;
1273       timer_id = expired_timers[i] >> 28;
1274
1275       TCP_EVT_DBG (TCP_EVT_TIMER_POP, connection_index, timer_id);
1276
1277       /* Handle expiration */
1278       (*timer_expiration_handlers[timer_id]) (connection_index);
1279     }
1280 }
1281
1282 void
1283 tcp_initialize_timer_wheels (tcp_main_t * tm)
1284 {
1285   tw_timer_wheel_16t_2w_512sl_t *tw;
1286   /* *INDENT-OFF* */
1287   foreach_vlib_main (({
1288     tw = &tm->timer_wheels[ii];
1289     tw_timer_wheel_init_16t_2w_512sl (tw, tcp_expired_timers_dispatch,
1290                                       100e-3 /* timer period 100ms */ , ~0);
1291     tw->last_run_time = vlib_time_now (this_vlib_main);
1292   }));
1293   /* *INDENT-ON* */
1294 }
1295
1296 clib_error_t *
1297 tcp_main_enable (vlib_main_t * vm)
1298 {
1299   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
1300   ip_protocol_info_t *pi;
1301   ip_main_t *im = &ip_main;
1302   vlib_thread_main_t *vtm = vlib_get_thread_main ();
1303   clib_error_t *error = 0;
1304   u32 num_threads;
1305   int thread;
1306   tcp_connection_t *tc __attribute__ ((unused));
1307   u32 preallocated_connections_per_thread;
1308
1309   if ((error = vlib_call_init_function (vm, ip_main_init)))
1310     return error;
1311   if ((error = vlib_call_init_function (vm, ip4_lookup_init)))
1312     return error;
1313   if ((error = vlib_call_init_function (vm, ip6_lookup_init)))
1314     return error;
1315
1316   /*
1317    * Registrations
1318    */
1319
1320   /* Register with IP */
1321   pi = ip_get_protocol_info (im, IP_PROTOCOL_TCP);
1322   if (pi == 0)
1323     return clib_error_return (0, "TCP protocol info AWOL");
1324   pi->format_header = format_tcp_header;
1325   pi->unformat_pg_edit = unformat_pg_tcp_header;
1326
1327   ip4_register_protocol (IP_PROTOCOL_TCP, tcp4_input_node.index);
1328   ip6_register_protocol (IP_PROTOCOL_TCP, tcp6_input_node.index);
1329
1330   /* Register as transport with session layer */
1331   session_register_transport (TRANSPORT_PROTO_TCP, 1, &tcp_proto);
1332   session_register_transport (TRANSPORT_PROTO_TCP, 0, &tcp_proto);
1333
1334   /*
1335    * Initialize data structures
1336    */
1337
1338   num_threads = 1 /* main thread */  + vtm->n_threads;
1339   vec_validate (tm->connections, num_threads - 1);
1340
1341   /*
1342    * Preallocate connections. Assume that thread 0 won't
1343    * use preallocated threads when running multi-core
1344    */
1345   if (num_threads == 1)
1346     {
1347       thread = 0;
1348       preallocated_connections_per_thread = tm->preallocated_connections;
1349     }
1350   else
1351     {
1352       thread = 1;
1353       preallocated_connections_per_thread =
1354         tm->preallocated_connections / (num_threads - 1);
1355     }
1356   for (; thread < num_threads; thread++)
1357     {
1358       if (preallocated_connections_per_thread)
1359         pool_init_fixed (tm->connections[thread],
1360                          preallocated_connections_per_thread);
1361     }
1362
1363   /*
1364    * Use a preallocated half-open connection pool?
1365    */
1366   if (tm->preallocated_half_open_connections)
1367     pool_init_fixed (tm->half_open_connections,
1368                      tm->preallocated_half_open_connections);
1369
1370   /* Initialize per worker thread tx buffers (used for control messages) */
1371   vec_validate (tm->tx_buffers, num_threads - 1);
1372
1373   /* Initialize timer wheels */
1374   vec_validate (tm->timer_wheels, num_threads - 1);
1375   tcp_initialize_timer_wheels (tm);
1376
1377   /* Initialize clocks per tick for TCP timestamp. Used to compute
1378    * monotonically increasing timestamps. */
1379   tm->tstamp_ticks_per_clock = vm->clib_time.seconds_per_clock
1380     / TCP_TSTAMP_RESOLUTION;
1381
1382   if (tm->local_endpoints_table_buckets == 0)
1383     tm->local_endpoints_table_buckets = 250000;
1384   if (tm->local_endpoints_table_memory == 0)
1385     tm->local_endpoints_table_memory = 512 << 20;
1386
1387   clib_bihash_init_24_8 (&tm->local_endpoints_table, "local endpoint table",
1388                          tm->local_endpoints_table_buckets,
1389                          tm->local_endpoints_table_memory);
1390
1391   /* Initialize [port-allocator] random number seed */
1392   tm->port_allocator_seed = (u32) clib_cpu_time_now ();
1393
1394   if (num_threads > 1)
1395     {
1396       clib_spinlock_init (&tm->half_open_lock);
1397       clib_spinlock_init (&tm->local_endpoints_lock);
1398     }
1399
1400   vec_validate (tm->tx_frames[0], num_threads - 1);
1401   vec_validate (tm->tx_frames[1], num_threads - 1);
1402   vec_validate (tm->ip_lookup_tx_frames[0], num_threads - 1);
1403   vec_validate (tm->ip_lookup_tx_frames[1], num_threads - 1);
1404
1405   tm->bytes_per_buffer = vlib_buffer_free_list_buffer_size
1406     (vm, VLIB_BUFFER_DEFAULT_FREE_LIST_INDEX);
1407
1408   vec_validate (tm->time_now, num_threads - 1);
1409   return error;
1410 }
1411
1412 clib_error_t *
1413 vnet_tcp_enable_disable (vlib_main_t * vm, u8 is_en)
1414 {
1415   if (is_en)
1416     {
1417       if (tcp_main.is_enabled)
1418         return 0;
1419
1420       return tcp_main_enable (vm);
1421     }
1422   else
1423     {
1424       tcp_main.is_enabled = 0;
1425     }
1426
1427   return 0;
1428 }
1429
1430 void
1431 tcp_punt_unknown (vlib_main_t * vm, u8 is_ip4, u8 is_add)
1432 {
1433   tcp_main_t *tm = &tcp_main;
1434   if (is_ip4)
1435     tm->punt_unknown4 = is_add;
1436   else
1437     tm->punt_unknown6 = is_add;
1438 }
1439
1440 clib_error_t *
1441 tcp_init (vlib_main_t * vm)
1442 {
1443   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
1444   tm->is_enabled = 0;
1445   tcp_api_reference ();
1446   return 0;
1447 }
1448
1449 VLIB_INIT_FUNCTION (tcp_init);
1450
1451 static clib_error_t *
1452 tcp_config_fn (vlib_main_t * vm, unformat_input_t * input)
1453 {
1454   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
1455   u64 tmp;
1456
1457   while (unformat_check_input (input) != UNFORMAT_END_OF_INPUT)
1458     {
1459       if (unformat
1460           (input, "preallocated-connections %d",
1461            &tm->preallocated_connections))
1462         ;
1463       else if (unformat (input, "preallocated-half-open-connections %d",
1464                          &tm->preallocated_half_open_connections))
1465         ;
1466       else if (unformat (input, "local-endpoints-table-memory %U",
1467                          unformat_memory_size, &tmp))
1468         {
1469           if (tmp >= 0x100000000)
1470             return clib_error_return (0, "memory size %llx (%lld) too large",
1471                                       tmp, tmp);
1472           tm->local_endpoints_table_memory = tmp;
1473         }
1474       else if (unformat (input, "local-endpoints-table-buckets %d",
1475                          &tm->local_endpoints_table_buckets))
1476         ;
1477
1478
1479       else
1480         return clib_error_return (0, "unknown input `%U'",
1481                                   format_unformat_error, input);
1482     }
1483   return 0;
1484 }
1485
1486 VLIB_CONFIG_FUNCTION (tcp_config_fn, "tcp");
1487
1488
1489 /**
1490  * \brief Configure an ipv4 source address range
1491  * @param vm vlib_main_t pointer
1492  * @param start first ipv4 address in the source address range
1493  * @param end last ipv4 address in the source address range
1494  * @param table_id VRF / table ID, 0 for the default FIB
1495  * @return 0 if all OK, else an error indication from api_errno.h
1496  */
1497
1498 int
1499 tcp_configure_v4_source_address_range (vlib_main_t * vm,
1500                                        ip4_address_t * start,
1501                                        ip4_address_t * end, u32 table_id)
1502 {
1503   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
1504   vnet_main_t *vnm = vnet_get_main ();
1505   u32 start_host_byte_order, end_host_byte_order;
1506   fib_prefix_t prefix;
1507   vnet_sw_interface_t *si;
1508   fib_node_index_t fei;
1509   u32 fib_index = 0;
1510   u32 sw_if_index;
1511   int rv;
1512   int vnet_proxy_arp_add_del (ip4_address_t * lo_addr,
1513                               ip4_address_t * hi_addr, u32 fib_index,
1514                               int is_del);
1515
1516   memset (&prefix, 0, sizeof (prefix));
1517
1518   fib_index = fib_table_find (FIB_PROTOCOL_IP4, table_id);
1519
1520   if (fib_index == ~0)
1521     return VNET_API_ERROR_NO_SUCH_FIB;
1522
1523   start_host_byte_order = clib_net_to_host_u32 (start->as_u32);
1524   end_host_byte_order = clib_net_to_host_u32 (end->as_u32);
1525
1526   /* sanity check for reversed args or some such */
1527   if ((end_host_byte_order - start_host_byte_order) > (10 << 10))
1528     return VNET_API_ERROR_INVALID_ARGUMENT;
1529
1530   /* Lookup the last address, to identify the interface involved */
1531   prefix.fp_len = 32;
1532   prefix.fp_proto = FIB_PROTOCOL_IP4;
1533   memcpy (&prefix.fp_addr.ip4, end, sizeof (ip4_address_t));
1534
1535   fei = fib_table_lookup (fib_index, &prefix);
1536
1537   /* Couldn't find route to destination. Bail out. */
1538   if (fei == FIB_NODE_INDEX_INVALID)
1539     return VNET_API_ERROR_NEXT_HOP_NOT_IN_FIB;
1540
1541   sw_if_index = fib_entry_get_resolving_interface (fei);
1542
1543   /* Enable proxy arp on the interface */
1544   si = vnet_get_sw_interface (vnm, sw_if_index);
1545   si->flags |= VNET_SW_INTERFACE_FLAG_PROXY_ARP;
1546
1547   /* Configure proxy arp across the range */
1548   rv = vnet_proxy_arp_add_del (start, end, fib_index, 0 /* is_del */ );
1549
1550   if (rv)
1551     return rv;
1552
1553   do
1554     {
1555       dpo_id_t dpo = DPO_INVALID;
1556
1557       vec_add1 (tm->ip4_src_addresses, start[0]);
1558
1559       /* Add local adjacencies for the range */
1560
1561       receive_dpo_add_or_lock (DPO_PROTO_IP4, ~0 /* sw_if_index */ ,
1562                                NULL, &dpo);
1563       prefix.fp_len = 32;
1564       prefix.fp_proto = FIB_PROTOCOL_IP4;
1565       prefix.fp_addr.ip4.as_u32 = start->as_u32;
1566
1567       fib_table_entry_special_dpo_update (fib_index,
1568                                           &prefix,
1569                                           FIB_SOURCE_API,
1570                                           FIB_ENTRY_FLAG_EXCLUSIVE, &dpo);
1571       dpo_reset (&dpo);
1572
1573       start_host_byte_order++;
1574       start->as_u32 = clib_host_to_net_u32 (start_host_byte_order);
1575     }
1576   while (start_host_byte_order <= end_host_byte_order);
1577
1578   return 0;
1579 }
1580
1581 /**
1582  * \brief Configure an ipv6 source address range
1583  * @param vm vlib_main_t pointer
1584  * @param start first ipv6 address in the source address range
1585  * @param end last ipv6 address in the source address range
1586  * @param table_id VRF / table ID, 0 for the default FIB
1587  * @return 0 if all OK, else an error indication from api_errno.h
1588  */
1589
1590 int
1591 tcp_configure_v6_source_address_range (vlib_main_t * vm,
1592                                        ip6_address_t * start,
1593                                        ip6_address_t * end, u32 table_id)
1594 {
1595   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
1596   fib_prefix_t prefix;
1597   u32 fib_index = 0;
1598   fib_node_index_t fei;
1599   u32 sw_if_index;
1600
1601   memset (&prefix, 0, sizeof (prefix));
1602
1603   fib_index = fib_table_find (FIB_PROTOCOL_IP6, table_id);
1604
1605   if (fib_index == ~0)
1606     return VNET_API_ERROR_NO_SUCH_FIB;
1607
1608   while (1)
1609     {
1610       int i;
1611       ip6_address_t tmp;
1612       dpo_id_t dpo = DPO_INVALID;
1613
1614       /* Remember this address */
1615       vec_add1 (tm->ip6_src_addresses, start[0]);
1616
1617       /* Lookup the prefix, to identify the interface involved */
1618       prefix.fp_len = 128;
1619       prefix.fp_proto = FIB_PROTOCOL_IP6;
1620       memcpy (&prefix.fp_addr.ip6, start, sizeof (ip6_address_t));
1621
1622       fei = fib_table_lookup (fib_index, &prefix);
1623
1624       /* Couldn't find route to destination. Bail out. */
1625       if (fei == FIB_NODE_INDEX_INVALID)
1626         return VNET_API_ERROR_NEXT_HOP_NOT_IN_FIB;
1627
1628       sw_if_index = fib_entry_get_resolving_interface (fei);
1629
1630       if (sw_if_index == (u32) ~ 0)
1631         return VNET_API_ERROR_NO_MATCHING_INTERFACE;
1632
1633       /* Add a proxy neighbor discovery entry for this address */
1634       ip6_neighbor_proxy_add_del (sw_if_index, start, 0 /* is_del */ );
1635
1636       /* Add a receive adjacency for this address */
1637       receive_dpo_add_or_lock (DPO_PROTO_IP6, ~0 /* sw_if_index */ ,
1638                                NULL, &dpo);
1639
1640       fib_table_entry_special_dpo_update (fib_index,
1641                                           &prefix,
1642                                           FIB_SOURCE_API,
1643                                           FIB_ENTRY_FLAG_EXCLUSIVE, &dpo);
1644       dpo_reset (&dpo);
1645
1646       /* Done with the entire range? */
1647       if (!memcmp (start, end, sizeof (start[0])))
1648         break;
1649
1650       /* Increment the address. DGMS. */
1651       tmp = start[0];
1652       for (i = 15; i >= 0; i--)
1653         {
1654           tmp.as_u8[i] += 1;
1655           if (tmp.as_u8[i] != 0)
1656             break;
1657         }
1658       start[0] = tmp;
1659     }
1660   return 0;
1661 }
1662
1663 static clib_error_t *
1664 tcp_src_address (vlib_main_t * vm,
1665                  unformat_input_t * input, vlib_cli_command_t * cmd_arg)
1666 {
1667   ip4_address_t v4start, v4end;
1668   ip6_address_t v6start, v6end;
1669   u32 table_id = 0;
1670   int v4set = 0;
1671   int v6set = 0;
1672   int rv;
1673
1674   while (unformat_check_input (input) != UNFORMAT_END_OF_INPUT)
1675     {
1676       if (unformat (input, "%U - %U", unformat_ip4_address, &v4start,
1677                     unformat_ip4_address, &v4end))
1678         v4set = 1;
1679       else if (unformat (input, "%U", unformat_ip4_address, &v4start))
1680         {
1681           memcpy (&v4end, &v4start, sizeof (v4start));
1682           v4set = 1;
1683         }
1684       else if (unformat (input, "%U - %U", unformat_ip6_address, &v6start,
1685                          unformat_ip6_address, &v6end))
1686         v6set = 1;
1687       else if (unformat (input, "%U", unformat_ip6_address, &v6start))
1688         {
1689           memcpy (&v6end, &v6start, sizeof (v6start));
1690           v6set = 1;
1691         }
1692       else if (unformat (input, "fib-table %d", &table_id))
1693         ;
1694       else
1695         break;
1696     }
1697
1698   if (!v4set && !v6set)
1699     return clib_error_return (0, "at least one v4 or v6 address required");
1700
1701   if (v4set)
1702     {
1703       rv = tcp_configure_v4_source_address_range (vm, &v4start, &v4end,
1704                                                   table_id);
1705       switch (rv)
1706         {
1707         case 0:
1708           break;
1709
1710         case VNET_API_ERROR_NO_SUCH_FIB:
1711           return clib_error_return (0, "Invalid table-id %d", table_id);
1712
1713         case VNET_API_ERROR_INVALID_ARGUMENT:
1714           return clib_error_return (0, "Invalid address range %U - %U",
1715                                     format_ip4_address, &v4start,
1716                                     format_ip4_address, &v4end);
1717         default:
1718           return clib_error_return (0, "error %d", rv);
1719           break;
1720         }
1721     }
1722   if (v6set)
1723     {
1724       rv = tcp_configure_v6_source_address_range (vm, &v6start, &v6end,
1725                                                   table_id);
1726       switch (rv)
1727         {
1728         case 0:
1729           break;
1730
1731         case VNET_API_ERROR_NO_SUCH_FIB:
1732           return clib_error_return (0, "Invalid table-id %d", table_id);
1733
1734         default:
1735           return clib_error_return (0, "error %d", rv);
1736           break;
1737         }
1738     }
1739   return 0;
1740 }
1741
1742 /* *INDENT-OFF* */
1743 VLIB_CLI_COMMAND (tcp_src_address_command, static) =
1744 {
1745   .path = "tcp src-address",
1746   .short_help = "tcp src-address <ip-addr> [- <ip-addr>] add src address range",
1747   .function = tcp_src_address,
1748 };
1749 /* *INDENT-ON* */
1750
1751 static u8 *
1752 tcp_scoreboard_dump_trace (u8 * s, sack_scoreboard_t * sb)
1753 {
1754 #if TCP_SCOREBOARD_TRACE
1755
1756   scoreboard_trace_elt_t *block;
1757   int i = 0;
1758
1759   if (!sb->trace)
1760     return s;
1761
1762   s = format (s, "scoreboard trace:");
1763   vec_foreach (block, sb->trace)
1764   {
1765     s = format (s, "{%u, %u, %u, %u, %u}, ", block->start, block->end,
1766                 block->ack, block->snd_una_max, block->group);
1767     if ((++i % 3) == 0)
1768       s = format (s, "\n");
1769   }
1770   return s;
1771 #else
1772   return 0;
1773 #endif
1774 }
1775
1776 static clib_error_t *
1777 tcp_show_scoreboard_trace_fn (vlib_main_t * vm, unformat_input_t * input,
1778                               vlib_cli_command_t * cmd_arg)
1779 {
1780   transport_connection_t *tconn = 0;
1781   tcp_connection_t *tc;
1782   u8 *s = 0;
1783   while (unformat_check_input (input) != UNFORMAT_END_OF_INPUT)
1784     {
1785       if (unformat (input, "%U", unformat_transport_connection, &tconn,
1786                     TRANSPORT_PROTO_TCP))
1787         ;
1788       else
1789         return clib_error_return (0, "unknown input `%U'",
1790                                   format_unformat_error, input);
1791     }
1792
1793   if (!TCP_SCOREBOARD_TRACE)
1794     {
1795       vlib_cli_output (vm, "scoreboard tracing not enabled");
1796       return 0;
1797     }
1798
1799   tc = tcp_get_connection_from_transport (tconn);
1800   s = tcp_scoreboard_dump_trace (s, &tc->sack_sb);
1801   vlib_cli_output (vm, "%v", s);
1802   return 0;
1803 }
1804
1805 /* *INDENT-OFF* */
1806 VLIB_CLI_COMMAND (tcp_show_scoreboard_trace_command, static) =
1807 {
1808   .path = "show tcp scoreboard trace",
1809   .short_help = "show tcp scoreboard trace <connection>",
1810   .function = tcp_show_scoreboard_trace_fn,
1811 };
1812 /* *INDENT-ON* */
1813
1814 u8 *
1815 tcp_scoreboard_replay (u8 * s, tcp_connection_t * tc, u8 verbose)
1816 {
1817   int i, trace_len;
1818   scoreboard_trace_elt_t *trace;
1819   u32 next_ack, left, group, has_new_ack = 0;
1820   tcp_connection_t _dummy_tc, *dummy_tc = &_dummy_tc;
1821   sack_block_t *block;
1822
1823   if (!tc)
1824     return s;
1825
1826   memset (dummy_tc, 0, sizeof (*dummy_tc));
1827   tcp_connection_timers_init (dummy_tc);
1828   scoreboard_init (&dummy_tc->sack_sb);
1829   dummy_tc->rcv_opts.flags |= TCP_OPTS_FLAG_SACK;
1830
1831 #if TCP_SCOREBOARD_TRACE
1832   trace = tc->sack_sb.trace;
1833   trace_len = vec_len (tc->sack_sb.trace);
1834 #else
1835   trace = 0;
1836   trace_len = 0;
1837 #endif
1838
1839   for (i = 0; i < trace_len; i++)
1840     {
1841       if (trace[i].ack != 0)
1842         {
1843           dummy_tc->snd_una = trace[i].ack - 1448;
1844           dummy_tc->snd_una_max = trace[i].ack;
1845         }
1846     }
1847
1848   left = 0;
1849   while (left < trace_len)
1850     {
1851       group = trace[left].group;
1852       vec_reset_length (dummy_tc->rcv_opts.sacks);
1853       has_new_ack = 0;
1854       while (trace[left].group == group)
1855         {
1856           if (trace[left].ack != 0)
1857             {
1858               if (verbose)
1859                 s = format (s, "Adding ack %u, snd_una_max %u, segs: ",
1860                             trace[left].ack, trace[left].snd_una_max);
1861               dummy_tc->snd_una_max = trace[left].snd_una_max;
1862               next_ack = trace[left].ack;
1863               has_new_ack = 1;
1864             }
1865           else
1866             {
1867               if (verbose)
1868                 s = format (s, "[%u, %u], ", trace[left].start,
1869                             trace[left].end);
1870               vec_add2 (dummy_tc->rcv_opts.sacks, block, 1);
1871               block->start = trace[left].start;
1872               block->end = trace[left].end;
1873             }
1874           left++;
1875         }
1876
1877       /* Push segments */
1878       tcp_rcv_sacks (dummy_tc, next_ack);
1879       if (has_new_ack)
1880         dummy_tc->snd_una = next_ack + dummy_tc->sack_sb.snd_una_adv;
1881
1882       if (verbose)
1883         s = format (s, "result: %U", format_tcp_scoreboard,
1884                     &dummy_tc->sack_sb);
1885
1886     }
1887   s = format (s, "result: %U", format_tcp_scoreboard, &dummy_tc->sack_sb);
1888
1889   return s;
1890 }
1891
1892 static clib_error_t *
1893 tcp_scoreboard_trace_fn (vlib_main_t * vm, unformat_input_t * input,
1894                          vlib_cli_command_t * cmd_arg)
1895 {
1896   transport_connection_t *tconn = 0;
1897   tcp_connection_t *tc = 0;
1898   u8 *str = 0;
1899   while (unformat_check_input (input) != UNFORMAT_END_OF_INPUT)
1900     {
1901       if (unformat (input, "%U", unformat_transport_connection, &tconn,
1902                     TRANSPORT_PROTO_TCP))
1903         ;
1904       else
1905         return clib_error_return (0, "unknown input `%U'",
1906                                   format_unformat_error, input);
1907     }
1908
1909   if (!TCP_SCOREBOARD_TRACE)
1910     {
1911       vlib_cli_output (vm, "scoreboard tracing not enabled");
1912       return 0;
1913     }
1914
1915   tc = tcp_get_connection_from_transport (tconn);
1916   if (!tc)
1917     {
1918       vlib_cli_output (vm, "connection not found");
1919       return 0;
1920     }
1921   str = tcp_scoreboard_replay (str, tc, 1);
1922   vlib_cli_output (vm, "%v", str);
1923   return 0;
1924 }
1925
1926 /* *INDENT-OFF* */
1927 VLIB_CLI_COMMAND (tcp_replay_scoreboard_command, static) =
1928 {
1929   .path = "tcp replay scoreboard",
1930   .short_help = "tcp replay scoreboard <connection>",
1931   .function = tcp_scoreboard_trace_fn,
1932 };
1933 /* *INDENT-ON* */
1934
1935 static clib_error_t *
1936 show_tcp_punt_fn (vlib_main_t * vm, unformat_input_t * input,
1937                   vlib_cli_command_t * cmd_arg)
1938 {
1939   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
1940   if (unformat_check_input (input) != UNFORMAT_END_OF_INPUT)
1941     return clib_error_return (0, "unknown input `%U'", format_unformat_error,
1942                               input);
1943   vlib_cli_output (vm, "IPv4 TCP punt: %s",
1944                    tm->punt_unknown4 ? "enabled" : "disabled");
1945   vlib_cli_output (vm, "IPv6 TCP punt: %s",
1946                    tm->punt_unknown6 ? "enabled" : "disabled");
1947   return 0;
1948 }
1949 /* *INDENT-OFF* */
1950 VLIB_CLI_COMMAND (show_tcp_punt_command, static) =
1951 {
1952   .path = "show tcp punt",
1953   .short_help = "show tcp punt",
1954   .function = show_tcp_punt_fn,
1955 };
1956 /* *INDENT-ON* */
1957
1958 /*
1959  * fd.io coding-style-patch-verification: ON
1960  *
1961  * Local Variables:
1962  * eval: (c-set-style "gnu")
1963  * End:
1964  */