5378de1c1daa888f7c0492d09ae1cff6f6c85387
[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 typedef struct
32 {
33   fib_protocol_t nh_proto;
34   vnet_link_t link_type;
35   ip46_address_t ip;
36   u32 sw_if_index;
37   u8 is_add;
38 } tcp_add_del_adj_args_t;
39
40 static void
41 tcp_add_del_adj_cb (tcp_add_del_adj_args_t * args)
42 {
43   u32 ai;
44   if (args->is_add)
45     {
46       adj_nbr_add_or_lock (args->nh_proto, args->link_type, &args->ip,
47                            args->sw_if_index);
48     }
49   else
50     {
51       ai = adj_nbr_find (FIB_PROTOCOL_IP6, VNET_LINK_IP6, &args->ip,
52                          args->sw_if_index);
53       if (ai != ADJ_INDEX_INVALID)
54         adj_unlock (ai);
55     }
56 }
57
58 static void
59 tcp_add_del_adjacency (tcp_connection_t * tc, u8 is_add)
60 {
61   tcp_add_del_adj_args_t args = {
62     .nh_proto = FIB_PROTOCOL_IP6,
63     .link_type = VNET_LINK_IP6,
64     .ip = tc->c_rmt_ip,
65     .sw_if_index = tc->sw_if_index,
66     .is_add = is_add
67   };
68   vlib_rpc_call_main_thread (tcp_add_del_adj_cb, (u8 *) & args,
69                              sizeof (args));
70 }
71
72 static u32
73 tcp_connection_bind (u32 session_index, transport_endpoint_t * lcl)
74 {
75   tcp_main_t *tm = &tcp_main;
76   tcp_connection_t *listener;
77   void *iface_ip;
78
79   pool_get (tm->listener_pool, listener);
80   memset (listener, 0, sizeof (*listener));
81
82   listener->c_c_index = listener - tm->listener_pool;
83   listener->c_lcl_port = lcl->port;
84
85   /* If we are provided a sw_if_index, bind using one of its ips */
86   if (ip_is_zero (&lcl->ip, 1) && lcl->sw_if_index != ENDPOINT_INVALID_INDEX)
87     {
88       if ((iface_ip = ip_interface_get_first_ip (lcl->sw_if_index,
89                                                  lcl->is_ip4)))
90         ip_set (&lcl->ip, iface_ip, lcl->is_ip4);
91     }
92   ip_copy (&listener->c_lcl_ip, &lcl->ip, lcl->is_ip4);
93   listener->c_is_ip4 = lcl->is_ip4;
94   listener->c_proto = TRANSPORT_PROTO_TCP;
95   listener->c_s_index = session_index;
96   listener->c_fib_index = lcl->fib_index;
97   listener->state = TCP_STATE_LISTEN;
98
99   tcp_connection_timers_init (listener);
100
101   TCP_EVT_DBG (TCP_EVT_BIND, listener);
102
103   return listener->c_c_index;
104 }
105
106 static u32
107 tcp_session_bind (u32 session_index, transport_endpoint_t * tep)
108 {
109   return tcp_connection_bind (session_index, tep);
110 }
111
112 static void
113 tcp_connection_unbind (u32 listener_index)
114 {
115   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
116   tcp_connection_t *tc;
117
118   tc = pool_elt_at_index (tm->listener_pool, listener_index);
119
120   TCP_EVT_DBG (TCP_EVT_UNBIND, tc);
121
122   /* Poison the entry */
123   if (CLIB_DEBUG > 0)
124     memset (tc, 0xFA, sizeof (*tc));
125
126   pool_put_index (tm->listener_pool, listener_index);
127 }
128
129 static u32
130 tcp_session_unbind (u32 listener_index)
131 {
132   tcp_connection_unbind (listener_index);
133   return 0;
134 }
135
136 static transport_connection_t *
137 tcp_session_get_listener (u32 listener_index)
138 {
139   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
140   tcp_connection_t *tc;
141   tc = pool_elt_at_index (tm->listener_pool, listener_index);
142   return &tc->connection;
143 }
144
145 /**
146  * Cleanup half-open connection
147  *
148  */
149 static void
150 tcp_half_open_connection_del (tcp_connection_t * tc)
151 {
152   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
153   clib_spinlock_lock_if_init (&tm->half_open_lock);
154   pool_put_index (tm->half_open_connections, tc->c_c_index);
155   if (CLIB_DEBUG)
156     memset (tc, 0xFA, sizeof (*tc));
157   clib_spinlock_unlock_if_init (&tm->half_open_lock);
158 }
159
160 /**
161  * Try to cleanup half-open connection
162  *
163  * If called from a thread that doesn't own tc, the call won't have any
164  * effect.
165  *
166  * @param tc - connection to be cleaned up
167  * @return non-zero if cleanup failed.
168  */
169 int
170 tcp_half_open_connection_cleanup (tcp_connection_t * tc)
171 {
172   /* Make sure this is the owning thread */
173   if (tc->c_thread_index != vlib_get_thread_index ())
174     return 1;
175   tcp_timer_reset (tc, TCP_TIMER_ESTABLISH);
176   tcp_timer_reset (tc, TCP_TIMER_RETRANSMIT_SYN);
177   tcp_half_open_connection_del (tc);
178   return 0;
179 }
180
181 static tcp_connection_t *
182 tcp_half_open_connection_new (void)
183 {
184   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
185   tcp_connection_t *tc = 0;
186   ASSERT (vlib_get_thread_index () == 0);
187   pool_get (tm->half_open_connections, tc);
188   memset (tc, 0, sizeof (*tc));
189   tc->c_c_index = tc - tm->half_open_connections;
190   return tc;
191 }
192
193 /**
194  * Cleans up connection state.
195  *
196  * No notifications.
197  */
198 void
199 tcp_connection_cleanup (tcp_connection_t * tc)
200 {
201   tcp_main_t *tm = &tcp_main;
202
203   /* Cleanup local endpoint if this was an active connect */
204   transport_endpoint_cleanup (TRANSPORT_PROTO_TCP, &tc->c_lcl_ip,
205                               tc->c_lcl_port);
206
207   /* Check if connection is not yet fully established */
208   if (tc->state == TCP_STATE_SYN_SENT)
209     {
210       /* Try to remove the half-open connection. If this is not the owning
211        * thread, tc won't be removed. Retransmit or establish timers will
212        * eventually expire and call again cleanup on the right thread. */
213       if (tcp_half_open_connection_cleanup (tc))
214         tc->flags |= TCP_CONN_HALF_OPEN_DONE;
215     }
216   else
217     {
218       int thread_index = tc->c_thread_index;
219
220       /* Make sure all timers are cleared */
221       tcp_connection_timers_reset (tc);
222
223       if (!tc->c_is_ip4 && ip6_address_is_link_local_unicast (&tc->c_rmt_ip6))
224         tcp_add_del_adjacency (tc, 0);
225
226       /* Poison the entry */
227       if (CLIB_DEBUG > 0)
228         memset (tc, 0xFA, sizeof (*tc));
229       pool_put (tm->connections[thread_index], tc);
230     }
231 }
232
233 /**
234  * Connection removal.
235  *
236  * This should be called only once connection enters CLOSED state. Note
237  * that it notifies the session of the removal event, so if the goal is to
238  * just remove the connection, call tcp_connection_cleanup instead.
239  */
240 void
241 tcp_connection_del (tcp_connection_t * tc)
242 {
243   TCP_EVT_DBG (TCP_EVT_DELETE, tc);
244   stream_session_delete_notify (&tc->connection);
245   tcp_connection_cleanup (tc);
246 }
247
248 tcp_connection_t *
249 tcp_connection_new (u8 thread_index)
250 {
251   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
252   tcp_connection_t *tc;
253
254   pool_get (tm->connections[thread_index], tc);
255   memset (tc, 0, sizeof (*tc));
256   tc->c_c_index = tc - tm->connections[thread_index];
257   tc->c_thread_index = thread_index;
258   return tc;
259 }
260
261 /** Notify session that connection has been reset.
262  *
263  * Switch state to closed and wait for session to call cleanup.
264  */
265 void
266 tcp_connection_reset (tcp_connection_t * tc)
267 {
268   TCP_EVT_DBG (TCP_EVT_RST_RCVD, tc);
269   switch (tc->state)
270     {
271     case TCP_STATE_SYN_RCVD:
272       /* Cleanup everything. App wasn't notified yet */
273       stream_session_delete_notify (&tc->connection);
274       tcp_connection_cleanup (tc);
275       break;
276     case TCP_STATE_SYN_SENT:
277       session_stream_connect_notify (&tc->connection, 1 /* fail */ );
278       tcp_connection_cleanup (tc);
279       break;
280     case TCP_STATE_ESTABLISHED:
281       tcp_connection_timers_reset (tc);
282       /* Set the cleanup timer, in case the session layer/app don't
283        * cleanly close the connection */
284       tcp_timer_update (tc, TCP_TIMER_WAITCLOSE, TCP_CLEANUP_TIME);
285       stream_session_reset_notify (&tc->connection);
286       break;
287     case TCP_STATE_CLOSE_WAIT:
288     case TCP_STATE_FIN_WAIT_1:
289     case TCP_STATE_FIN_WAIT_2:
290     case TCP_STATE_CLOSING:
291       tc->state = TCP_STATE_CLOSED;
292       TCP_EVT_DBG (TCP_EVT_STATE_CHANGE, tc);
293       tcp_connection_timers_reset (tc);
294       tcp_timer_update (tc, TCP_TIMER_WAITCLOSE, TCP_CLEANUP_TIME);
295       break;
296     case TCP_STATE_CLOSED:
297       return;
298     }
299 }
300
301 /**
302  * Begin connection closing procedure.
303  *
304  * If at the end the connection is not in CLOSED state, it is not removed.
305  * Instead, we rely on on TCP to advance through state machine to either
306  * 1) LAST_ACK (passive close) whereby when the last ACK is received
307  * tcp_connection_del is called. This notifies session of the delete and
308  * calls cleanup.
309  * 2) TIME_WAIT (active close) whereby after 2MSL the 2MSL timer triggers
310  * and cleanup is called.
311  *
312  * N.B. Half-close connections are not supported
313  */
314 void
315 tcp_connection_close (tcp_connection_t * tc)
316 {
317   TCP_EVT_DBG (TCP_EVT_CLOSE, tc);
318
319   /* Send/Program FIN if needed and switch state */
320   switch (tc->state)
321     {
322     case TCP_STATE_SYN_SENT:
323       tc->state = TCP_STATE_CLOSED;
324       break;
325     case TCP_STATE_SYN_RCVD:
326       tcp_connection_timers_reset (tc);
327       tcp_send_fin (tc);
328       tc->state = TCP_STATE_FIN_WAIT_1;
329       tcp_timer_update (tc, TCP_TIMER_WAITCLOSE, TCP_CLEANUP_TIME);
330       break;
331     case TCP_STATE_ESTABLISHED:
332       if (!session_tx_fifo_max_dequeue (&tc->connection))
333         tcp_send_fin (tc);
334       else
335         tc->flags |= TCP_CONN_FINPNDG;
336       tc->state = TCP_STATE_FIN_WAIT_1;
337       break;
338     case TCP_STATE_CLOSE_WAIT:
339       if (!session_tx_fifo_max_dequeue (&tc->connection))
340         {
341           tcp_send_fin (tc);
342           tcp_connection_timers_reset (tc);
343           tc->state = TCP_STATE_LAST_ACK;
344           tcp_timer_update (tc, TCP_TIMER_WAITCLOSE, TCP_2MSL_TIME);
345         }
346       else
347         tc->flags |= TCP_CONN_FINPNDG;
348       break;
349     case TCP_STATE_FIN_WAIT_1:
350       tcp_timer_update (tc, TCP_TIMER_WAITCLOSE, TCP_2MSL_TIME);
351       break;
352     default:
353       TCP_DBG ("state: %u", tc->state);
354     }
355
356   TCP_EVT_DBG (TCP_EVT_STATE_CHANGE, tc);
357
358   /* If in CLOSED and WAITCLOSE timer is not set, delete connection now */
359   if (!tcp_timer_is_active (tc, TCP_TIMER_WAITCLOSE)
360       && tc->state == TCP_STATE_CLOSED)
361     tcp_connection_del (tc);
362 }
363
364 static void
365 tcp_session_close (u32 conn_index, u32 thread_index)
366 {
367   tcp_connection_t *tc;
368   tc = tcp_connection_get (conn_index, thread_index);
369   tcp_connection_close (tc);
370 }
371
372 static void
373 tcp_session_cleanup (u32 conn_index, u32 thread_index)
374 {
375   tcp_connection_t *tc;
376   tc = tcp_connection_get (conn_index, thread_index);
377   tcp_connection_timers_reset (tc);
378   tc->state = TCP_STATE_CLOSED;
379   TCP_EVT_DBG (TCP_EVT_STATE_CHANGE, tc);
380   tcp_connection_cleanup (tc);
381 }
382
383 /**
384  * Initialize all connection timers as invalid
385  */
386 void
387 tcp_connection_timers_init (tcp_connection_t * tc)
388 {
389   int i;
390
391   /* Set all to invalid */
392   for (i = 0; i < TCP_N_TIMERS; i++)
393     {
394       tc->timers[i] = TCP_TIMER_HANDLE_INVALID;
395     }
396
397   tc->rto = TCP_RTO_INIT;
398 }
399
400 /**
401  * Stop all connection timers
402  */
403 void
404 tcp_connection_timers_reset (tcp_connection_t * tc)
405 {
406   int i;
407   for (i = 0; i < TCP_N_TIMERS; i++)
408     {
409       tcp_timer_reset (tc, i);
410     }
411 }
412
413 #if 0
414 typedef struct ip4_tcp_hdr
415 {
416   ip4_header_t ip;
417   tcp_header_t tcp;
418 } ip4_tcp_hdr_t;
419
420 typedef struct ip6_tcp_hdr
421 {
422   ip6_header_t ip;
423   tcp_header_t tcp;
424 } ip6_tcp_hdr_t;
425
426 static void
427 tcp_connection_select_lb_bucket (tcp_connection_t * tc, const dpo_id_t * dpo,
428                                  dpo_id_t * result)
429 {
430   const dpo_id_t *choice;
431   load_balance_t *lb;
432   int hash;
433
434   lb = load_balance_get (dpo->dpoi_index);
435   if (tc->c_is_ip4)
436     {
437       ip4_tcp_hdr_t hdr;
438       memset (&hdr, 0, sizeof (hdr));
439       hdr.ip.protocol = IP_PROTOCOL_TCP;
440       hdr.ip.address_pair.src.as_u32 = tc->c_lcl_ip.ip4.as_u32;
441       hdr.ip.address_pair.dst.as_u32 = tc->c_rmt_ip.ip4.as_u32;
442       hdr.tcp.src_port = tc->c_lcl_port;
443       hdr.tcp.dst_port = tc->c_rmt_port;
444       hash = ip4_compute_flow_hash (&hdr.ip, lb->lb_hash_config);
445     }
446   else
447     {
448       ip6_tcp_hdr_t hdr;
449       memset (&hdr, 0, sizeof (hdr));
450       hdr.ip.protocol = IP_PROTOCOL_TCP;
451       clib_memcpy (&hdr.ip.src_address, &tc->c_lcl_ip.ip6,
452                    sizeof (ip6_address_t));
453       clib_memcpy (&hdr.ip.dst_address, &tc->c_rmt_ip.ip6,
454                    sizeof (ip6_address_t));
455       hdr.tcp.src_port = tc->c_lcl_port;
456       hdr.tcp.dst_port = tc->c_rmt_port;
457       hash = ip6_compute_flow_hash (&hdr.ip, lb->lb_hash_config);
458     }
459   choice = load_balance_get_bucket_i (lb, hash & lb->lb_n_buckets_minus_1);
460   dpo_copy (result, choice);
461 }
462
463 fib_node_index_t
464 tcp_lookup_rmt_in_fib (tcp_connection_t * tc)
465 {
466   fib_prefix_t prefix;
467   u32 fib_index;
468
469   clib_memcpy (&prefix.fp_addr, &tc->c_rmt_ip, sizeof (prefix.fp_addr));
470   prefix.fp_proto = tc->c_is_ip4 ? FIB_PROTOCOL_IP4 : FIB_PROTOCOL_IP6;
471   prefix.fp_len = tc->c_is_ip4 ? 32 : 128;
472   fib_index = fib_table_find (prefix.fp_proto, tc->c_fib_index);
473   return fib_table_lookup (fib_index, &prefix);
474 }
475
476 static int
477 tcp_connection_stack_on_fib_entry (tcp_connection_t * tc)
478 {
479   dpo_id_t choice = DPO_INVALID;
480   u32 output_node_index;
481   fib_entry_t *fe;
482
483   fe = fib_entry_get (tc->c_rmt_fei);
484   if (fe->fe_lb.dpoi_type != DPO_LOAD_BALANCE)
485     return -1;
486
487   tcp_connection_select_lb_bucket (tc, &fe->fe_lb, &choice);
488
489   output_node_index =
490     tc->c_is_ip4 ? tcp4_output_node.index : tcp6_output_node.index;
491   dpo_stack_from_node (output_node_index, &tc->c_rmt_dpo, &choice);
492   return 0;
493 }
494
495 /** Stack tcp connection on peer's fib entry.
496  *
497  * This ultimately populates the dpo the connection will use to send packets.
498  */
499 static void
500 tcp_connection_fib_attach (tcp_connection_t * tc)
501 {
502   tc->c_rmt_fei = tcp_lookup_rmt_in_fib (tc);
503
504   ASSERT (tc->c_rmt_fei != FIB_NODE_INDEX_INVALID);
505
506   tcp_connection_stack_on_fib_entry (tc);
507 }
508 #endif /* 0 */
509
510 static void
511 tcp_cc_init (tcp_connection_t * tc)
512 {
513   tc->cc_algo = tcp_cc_algo_get (TCP_CC_NEWRENO);
514   tc->cc_algo->init (tc);
515 }
516
517 void
518 tcp_cc_algo_register (tcp_cc_algorithm_type_e type,
519                       const tcp_cc_algorithm_t * vft)
520 {
521   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
522   vec_validate (tm->cc_algos, type);
523
524   tm->cc_algos[type] = *vft;
525 }
526
527 tcp_cc_algorithm_t *
528 tcp_cc_algo_get (tcp_cc_algorithm_type_e type)
529 {
530   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
531   return &tm->cc_algos[type];
532 }
533
534
535 /**
536  * Initialize connection send variables.
537  */
538 void
539 tcp_init_snd_vars (tcp_connection_t * tc)
540 {
541   u32 time_now;
542
543   /*
544    * We use the time to randomize iss and for setting up the initial
545    * timestamp. Make sure it's updated otherwise syn and ack in the
546    * handshake may make it look as if time has flown in the opposite
547    * direction for us.
548    */
549   tcp_set_time_now (vlib_get_thread_index ());
550   time_now = tcp_time_now ();
551
552   tc->iss = random_u32 (&time_now);
553   tc->snd_una = tc->iss;
554   tc->snd_nxt = tc->iss + 1;
555   tc->snd_una_max = tc->snd_nxt;
556 }
557
558 /** Initialize tcp connection variables
559  *
560  * Should be called after having received a msg from the peer, i.e., a SYN or
561  * a SYNACK, such that connection options have already been exchanged. */
562 void
563 tcp_connection_init_vars (tcp_connection_t * tc)
564 {
565   tcp_connection_timers_init (tc);
566   tcp_init_mss (tc);
567   scoreboard_init (&tc->sack_sb);
568   tcp_cc_init (tc);
569   if (tc->state == TCP_STATE_SYN_RCVD)
570     tcp_init_snd_vars (tc);
571
572   if (!tc->c_is_ip4 && ip6_address_is_link_local_unicast (&tc->c_rmt_ip6))
573     tcp_add_del_adjacency (tc, 1);
574
575   //  tcp_connection_fib_attach (tc);
576 }
577
578 static int
579 tcp_alloc_custom_local_endpoint (tcp_main_t * tm, ip46_address_t * lcl_addr,
580                                  u16 * lcl_port, u8 is_ip4)
581 {
582   int index, port;
583   if (is_ip4)
584     {
585       index = tm->last_v4_address_rotor++;
586       if (tm->last_v4_address_rotor >= vec_len (tm->ip4_src_addresses))
587         tm->last_v4_address_rotor = 0;
588       lcl_addr->ip4.as_u32 = tm->ip4_src_addresses[index].as_u32;
589     }
590   else
591     {
592       index = tm->last_v6_address_rotor++;
593       if (tm->last_v6_address_rotor >= vec_len (tm->ip6_src_addresses))
594         tm->last_v6_address_rotor = 0;
595       clib_memcpy (&lcl_addr->ip6, &tm->ip6_src_addresses[index],
596                    sizeof (ip6_address_t));
597     }
598   port = transport_alloc_local_port (TRANSPORT_PROTO_TCP, lcl_addr);
599   if (port < 1)
600     {
601       clib_warning ("Failed to allocate src port");
602       return -1;
603     }
604   *lcl_port = port;
605   return 0;
606 }
607
608 static int
609 tcp_connection_open (transport_endpoint_t * rmt)
610 {
611   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
612   tcp_connection_t *tc;
613   ip46_address_t lcl_addr;
614   u16 lcl_port;
615   int rv;
616
617   /*
618    * Allocate local endpoint
619    */
620   if ((rmt->is_ip4 && vec_len (tm->ip4_src_addresses))
621       || (!rmt->is_ip4 && vec_len (tm->ip6_src_addresses)))
622     rv = tcp_alloc_custom_local_endpoint (tm, &lcl_addr, &lcl_port,
623                                           rmt->is_ip4);
624   else
625     rv = transport_alloc_local_endpoint (TRANSPORT_PROTO_TCP,
626                                          rmt, &lcl_addr, &lcl_port);
627
628   if (rv)
629     return -1;
630
631   /*
632    * Create connection and send SYN
633    */
634   clib_spinlock_lock_if_init (&tm->half_open_lock);
635   tc = tcp_half_open_connection_new ();
636   ip_copy (&tc->c_rmt_ip, &rmt->ip, rmt->is_ip4);
637   ip_copy (&tc->c_lcl_ip, &lcl_addr, rmt->is_ip4);
638   tc->c_rmt_port = rmt->port;
639   tc->c_lcl_port = clib_host_to_net_u16 (lcl_port);
640   tc->c_is_ip4 = rmt->is_ip4;
641   tc->c_proto = TRANSPORT_PROTO_TCP;
642   tc->c_fib_index = rmt->fib_index;
643   /* The other connection vars will be initialized after SYN ACK */
644   tcp_connection_timers_init (tc);
645
646   TCP_EVT_DBG (TCP_EVT_OPEN, tc);
647   tc->state = TCP_STATE_SYN_SENT;
648   tcp_init_snd_vars (tc);
649   tcp_send_syn (tc);
650   clib_spinlock_unlock_if_init (&tm->half_open_lock);
651
652   return tc->c_c_index;
653 }
654
655 static int
656 tcp_session_open (transport_endpoint_t * tep)
657 {
658   return tcp_connection_open (tep);
659 }
660
661 const char *tcp_dbg_evt_str[] = {
662 #define _(sym, str) str,
663   foreach_tcp_dbg_evt
664 #undef _
665 };
666
667 const char *tcp_fsm_states[] = {
668 #define _(sym, str) str,
669   foreach_tcp_fsm_state
670 #undef _
671 };
672
673 u8 *
674 format_tcp_state (u8 * s, va_list * args)
675 {
676   u32 state = va_arg (*args, u32);
677
678   if (state < TCP_N_STATES)
679     s = format (s, "%s", tcp_fsm_states[state]);
680   else
681     s = format (s, "UNKNOWN (%d (0x%x))", state, state);
682   return s;
683 }
684
685 const char *tcp_connection_flags_str[] = {
686 #define _(sym, str) str,
687   foreach_tcp_connection_flag
688 #undef _
689 };
690
691 static u8 *
692 format_tcp_connection_flags (u8 * s, va_list * args)
693 {
694   tcp_connection_t *tc = va_arg (*args, tcp_connection_t *);
695   int i, last = -1;
696
697   for (i = 0; i < TCP_CONN_N_FLAG_BITS; i++)
698     if (tc->flags & (1 << i))
699       last = i;
700   for (i = 0; i < last; i++)
701     {
702       if (tc->flags & (1 << i))
703         s = format (s, "%s, ", tcp_connection_flags_str[i]);
704     }
705   if (last >= 0)
706     s = format (s, "%s", tcp_connection_flags_str[last]);
707   return s;
708 }
709
710 const char *tcp_conn_timers[] = {
711 #define _(sym, str) str,
712   foreach_tcp_timer
713 #undef _
714 };
715
716 static u8 *
717 format_tcp_timers (u8 * s, va_list * args)
718 {
719   tcp_connection_t *tc = va_arg (*args, tcp_connection_t *);
720   int i, last = -1;
721
722   for (i = 0; i < TCP_N_TIMERS; i++)
723     if (tc->timers[i] != TCP_TIMER_HANDLE_INVALID)
724       last = i;
725
726   s = format (s, "[");
727   for (i = 0; i < last; i++)
728     {
729       if (tc->timers[i] != TCP_TIMER_HANDLE_INVALID)
730         s = format (s, "%s,", tcp_conn_timers[i]);
731     }
732
733   if (last >= 0)
734     s = format (s, "%s]", tcp_conn_timers[i]);
735   else
736     s = format (s, "]");
737
738   return s;
739 }
740
741 static u8 *
742 format_tcp_congestion_status (u8 * s, va_list * args)
743 {
744   tcp_connection_t *tc = va_arg (*args, tcp_connection_t *);
745   if (tcp_in_recovery (tc))
746     s = format (s, "recovery");
747   else if (tcp_in_fastrecovery (tc))
748     s = format (s, "fastrecovery");
749   else
750     s = format (s, "none");
751   return s;
752 }
753
754 static i32
755 tcp_rcv_wnd_available (tcp_connection_t * tc)
756 {
757   return (i32) tc->rcv_wnd - (tc->rcv_nxt - tc->rcv_las);
758 }
759
760 static u8 *
761 format_tcp_vars (u8 * s, va_list * args)
762 {
763   tcp_connection_t *tc = va_arg (*args, tcp_connection_t *);
764   s = format (s, " flags: %U timers: %U\n", format_tcp_connection_flags, tc,
765               format_tcp_timers, tc);
766   s = format (s, " snd_una %u snd_nxt %u snd_una_max %u",
767               tc->snd_una - tc->iss, tc->snd_nxt - tc->iss,
768               tc->snd_una_max - tc->iss);
769   s = format (s, " rcv_nxt %u rcv_las %u\n",
770               tc->rcv_nxt - tc->irs, tc->rcv_las - tc->irs);
771   s = format (s, " snd_wnd %u rcv_wnd %u rcv_wscale %u ",
772               tc->snd_wnd, tc->rcv_wnd, tc->rcv_wscale);
773   s = format (s, "snd_wl1 %u snd_wl2 %u\n", tc->snd_wl1 - tc->irs,
774               tc->snd_wl2 - tc->iss);
775   s = format (s, " flight size %u out space %u cc space %u rcv_wnd_av %u\n",
776               tcp_flight_size (tc), tcp_available_output_snd_space (tc),
777               tcp_available_cc_snd_space (tc), tcp_rcv_wnd_available (tc));
778   s = format (s, " cong %U ", format_tcp_congestion_status, tc);
779   s = format (s, "cwnd %u ssthresh %u rtx_bytes %u bytes_acked %u\n",
780               tc->cwnd, tc->ssthresh, tc->snd_rxt_bytes, tc->bytes_acked);
781   s = format (s, " prev_ssthresh %u snd_congestion %u dupack %u",
782               tc->prev_ssthresh, tc->snd_congestion - tc->iss,
783               tc->rcv_dupacks);
784   s = format (s, " limited_transmit %u\n", tc->limited_transmit - tc->iss);
785   s = format (s, " tsecr %u tsecr_last_ack %u\n", tc->rcv_opts.tsecr,
786               tc->tsecr_last_ack);
787   s = format (s, " rto %u rto_boff %u srtt %u rttvar %u rtt_ts %u ", tc->rto,
788               tc->rto_boff, tc->srtt, tc->rttvar, tc->rtt_ts);
789   s = format (s, "rtt_seq %u\n", tc->rtt_seq);
790   s = format (s, " tsval_recent %u tsval_recent_age %u\n", tc->tsval_recent,
791               tcp_time_now () - tc->tsval_recent_age);
792   if (tc->state >= TCP_STATE_ESTABLISHED)
793     s = format (s, " scoreboard: %U\n", format_tcp_scoreboard, &tc->sack_sb,
794                 tc);
795   if (vec_len (tc->snd_sacks))
796     s = format (s, " sacks tx: %U\n", format_tcp_sacks, tc);
797
798   return s;
799 }
800
801 static u8 *
802 format_tcp_connection_id (u8 * s, va_list * args)
803 {
804   tcp_connection_t *tc = va_arg (*args, tcp_connection_t *);
805   if (!tc)
806     return s;
807   if (tc->c_is_ip4)
808     {
809       s = format (s, "[#%d][%s] %U:%d->%U:%d", tc->c_thread_index, "T",
810                   format_ip4_address, &tc->c_lcl_ip4,
811                   clib_net_to_host_u16 (tc->c_lcl_port), format_ip4_address,
812                   &tc->c_rmt_ip4, clib_net_to_host_u16 (tc->c_rmt_port));
813     }
814   else
815     {
816       s = format (s, "[#%d][%s] %U:%d->%U:%d", tc->c_thread_index, "T",
817                   format_ip6_address, &tc->c_lcl_ip6,
818                   clib_net_to_host_u16 (tc->c_lcl_port), format_ip6_address,
819                   &tc->c_rmt_ip6, clib_net_to_host_u16 (tc->c_rmt_port));
820     }
821
822   return s;
823 }
824
825 u8 *
826 format_tcp_connection (u8 * s, va_list * args)
827 {
828   tcp_connection_t *tc = va_arg (*args, tcp_connection_t *);
829   u32 verbose = va_arg (*args, u32);
830
831   if (!tc)
832     return s;
833   s = format (s, "%-50U", format_tcp_connection_id, tc);
834   if (verbose)
835     {
836       s = format (s, "%-15U", format_tcp_state, tc->state);
837       if (verbose > 1)
838         s = format (s, "\n%U", format_tcp_vars, tc);
839     }
840
841   return s;
842 }
843
844 static u8 *
845 format_tcp_session (u8 * s, va_list * args)
846 {
847   u32 tci = va_arg (*args, u32);
848   u32 thread_index = va_arg (*args, u32);
849   u32 verbose = va_arg (*args, u32);
850   tcp_connection_t *tc;
851
852   tc = tcp_connection_get (tci, thread_index);
853   if (tc)
854     s = format (s, "%U", format_tcp_connection, tc, verbose);
855   else
856     s = format (s, "empty\n");
857   return s;
858 }
859
860 static u8 *
861 format_tcp_listener_session (u8 * s, va_list * args)
862 {
863   u32 tci = va_arg (*args, u32);
864   tcp_connection_t *tc = tcp_listener_get (tci);
865   return format (s, "%U", format_tcp_connection_id, tc);
866 }
867
868 static u8 *
869 format_tcp_half_open_session (u8 * s, va_list * args)
870 {
871   u32 tci = va_arg (*args, u32);
872   tcp_connection_t *tc = tcp_half_open_connection_get (tci);
873   return format (s, "%U", format_tcp_connection_id, tc);
874 }
875
876 u8 *
877 format_tcp_sacks (u8 * s, va_list * args)
878 {
879   tcp_connection_t *tc = va_arg (*args, tcp_connection_t *);
880   sack_block_t *sacks = tc->snd_sacks;
881   sack_block_t *block;
882   int i, len = 0;
883
884   len = vec_len (sacks);
885   for (i = 0; i < len - 1; i++)
886     {
887       block = &sacks[i];
888       s = format (s, " start %u end %u\n", block->start - tc->irs,
889                   block->end - tc->irs);
890     }
891   if (len)
892     {
893       block = &sacks[len - 1];
894       s = format (s, " start %u end %u", block->start - tc->irs,
895                   block->end - tc->irs);
896     }
897   return s;
898 }
899
900 u8 *
901 format_tcp_rcv_sacks (u8 * s, va_list * args)
902 {
903   tcp_connection_t *tc = va_arg (*args, tcp_connection_t *);
904   sack_block_t *sacks = tc->rcv_opts.sacks;
905   sack_block_t *block;
906   int i, len = 0;
907
908   len = vec_len (sacks);
909   for (i = 0; i < len - 1; i++)
910     {
911       block = &sacks[i];
912       s = format (s, " start %u end %u\n", block->start - tc->iss,
913                   block->end - tc->iss);
914     }
915   if (len)
916     {
917       block = &sacks[len - 1];
918       s = format (s, " start %u end %u", block->start - tc->iss,
919                   block->end - tc->iss);
920     }
921   return s;
922 }
923
924 static u8 *
925 format_tcp_sack_hole (u8 * s, va_list * args)
926 {
927   sack_scoreboard_hole_t *hole = va_arg (*args, sack_scoreboard_hole_t *);
928   tcp_connection_t *tc = va_arg (*args, tcp_connection_t *);
929   if (tc)
930     s = format (s, "  [%u, %u]", hole->start - tc->iss, hole->end - tc->iss);
931   else
932     s = format (s, "  [%u, %u]", hole->start, hole->end);
933   return s;
934 }
935
936 u8 *
937 format_tcp_scoreboard (u8 * s, va_list * args)
938 {
939   sack_scoreboard_t *sb = va_arg (*args, sack_scoreboard_t *);
940   tcp_connection_t *tc = va_arg (*args, tcp_connection_t *);
941   sack_scoreboard_hole_t *hole;
942   s = format (s, "sacked_bytes %u last_sacked_bytes %u lost_bytes %u\n",
943               sb->sacked_bytes, sb->last_sacked_bytes, sb->lost_bytes);
944   s = format (s, " last_bytes_delivered %u high_sacked %u snd_una_adv %u\n",
945               sb->last_bytes_delivered, sb->high_sacked - tc->iss,
946               sb->snd_una_adv);
947   s = format (s, " cur_rxt_hole %u high_rxt %u rescue_rxt %u",
948               sb->cur_rxt_hole, sb->high_rxt - tc->iss,
949               sb->rescue_rxt - tc->iss);
950
951   hole = scoreboard_first_hole (sb);
952   if (hole)
953     s = format (s, "\n head %u tail %u holes:\n", sb->head, sb->tail);
954
955   while (hole)
956     {
957       s = format (s, "%U", format_tcp_sack_hole, hole, tc);
958       hole = scoreboard_next_hole (sb, hole);
959     }
960
961   return s;
962 }
963
964 static transport_connection_t *
965 tcp_session_get_transport (u32 conn_index, u32 thread_index)
966 {
967   tcp_connection_t *tc = tcp_connection_get (conn_index, thread_index);
968   return &tc->connection;
969 }
970
971 static transport_connection_t *
972 tcp_half_open_session_get_transport (u32 conn_index)
973 {
974   tcp_connection_t *tc = tcp_half_open_connection_get (conn_index);
975   return &tc->connection;
976 }
977
978 /**
979  * Compute maximum segment size for session layer.
980  *
981  * Since the result needs to be the actual data length, it first computes
982  * the tcp options to be used in the next burst and subtracts their
983  * length from the connection's snd_mss.
984  */
985 static u16
986 tcp_session_send_mss (transport_connection_t * trans_conn)
987 {
988   tcp_connection_t *tc = (tcp_connection_t *) trans_conn;
989
990   /* Ensure snd_mss does accurately reflect the amount of data we can push
991    * in a segment. This also makes sure that options are updated according to
992    * the current state of the connection. */
993   tcp_update_burst_snd_vars (tc);
994
995   return tc->snd_mss;
996 }
997
998 always_inline u32
999 tcp_round_snd_space (tcp_connection_t * tc, u32 snd_space)
1000 {
1001   if (PREDICT_FALSE (tc->snd_wnd < tc->snd_mss))
1002     {
1003       return tc->snd_wnd <= snd_space ? tc->snd_wnd : 0;
1004     }
1005
1006   /* If not snd_wnd constrained and we can't write at least a segment,
1007    * don't try at all */
1008   if (PREDICT_FALSE (snd_space < tc->snd_mss))
1009     return snd_space < tc->cwnd ? 0 : snd_space;
1010
1011   /* round down to mss multiple */
1012   return snd_space - (snd_space % tc->snd_mss);
1013 }
1014
1015 /**
1016  * Compute tx window session is allowed to fill.
1017  *
1018  * Takes into account available send space, snd_mss and the congestion
1019  * state of the connection. If possible, the value returned is a multiple
1020  * of snd_mss.
1021  *
1022  * @param tc tcp connection
1023  * @return number of bytes session is allowed to write
1024  */
1025 static inline u32
1026 tcp_snd_space_inline (tcp_connection_t * tc)
1027 {
1028   int snd_space, snt_limited;
1029
1030   if (PREDICT_TRUE (tcp_in_cong_recovery (tc) == 0))
1031     {
1032       snd_space = tcp_available_output_snd_space (tc);
1033
1034       /* If we haven't gotten dupacks or if we did and have gotten sacked
1035        * bytes then we can still send as per Limited Transmit (RFC3042) */
1036       if (PREDICT_FALSE (tc->rcv_dupacks != 0
1037                          && (tcp_opts_sack_permitted (tc)
1038                              && tc->sack_sb.last_sacked_bytes == 0)))
1039         {
1040           if (tc->rcv_dupacks == 1 && tc->limited_transmit != tc->snd_nxt)
1041             tc->limited_transmit = tc->snd_nxt;
1042           ASSERT (seq_leq (tc->limited_transmit, tc->snd_nxt));
1043
1044           snt_limited = tc->snd_nxt - tc->limited_transmit;
1045           snd_space = clib_max (2 * tc->snd_mss - snt_limited, 0);
1046         }
1047       return tcp_round_snd_space (tc, snd_space);
1048     }
1049
1050   if (tcp_in_recovery (tc))
1051     {
1052       tc->snd_nxt = tc->snd_una_max;
1053       snd_space = tcp_available_snd_wnd (tc) - tc->snd_rxt_bytes
1054         - (tc->snd_una_max - tc->snd_congestion);
1055       if (snd_space <= 0 || (tc->snd_una_max - tc->snd_una) >= tc->snd_wnd)
1056         return 0;
1057       return tcp_round_snd_space (tc, snd_space);
1058     }
1059
1060   /* RFC 5681: When previously unsent data is available and the new value of
1061    * cwnd and the receiver's advertised window allow, a TCP SHOULD send 1*SMSS
1062    * bytes of previously unsent data. */
1063   if (tcp_in_fastrecovery (tc) && !tcp_fastrecovery_sent_1_smss (tc))
1064     {
1065       if (tcp_available_cc_snd_space (tc) < tc->snd_mss)
1066         return 0;
1067       tcp_fastrecovery_1_smss_on (tc);
1068       return tc->snd_mss;
1069     }
1070
1071   return 0;
1072 }
1073
1074 u32
1075 tcp_snd_space (tcp_connection_t * tc)
1076 {
1077   return tcp_snd_space_inline (tc);
1078 }
1079
1080 static u32
1081 tcp_session_send_space (transport_connection_t * trans_conn)
1082 {
1083   tcp_connection_t *tc = (tcp_connection_t *) trans_conn;
1084   return clib_min (tcp_snd_space_inline (tc),
1085                    tc->snd_wnd - (tc->snd_nxt - tc->snd_una));
1086 }
1087
1088 static u32
1089 tcp_session_tx_fifo_offset (transport_connection_t * trans_conn)
1090 {
1091   tcp_connection_t *tc = (tcp_connection_t *) trans_conn;
1092
1093   ASSERT (seq_geq (tc->snd_nxt, tc->snd_una));
1094
1095   /* This still works if fast retransmit is on */
1096   return (tc->snd_nxt - tc->snd_una);
1097 }
1098
1099 static void
1100 tcp_update_time (f64 now, u8 thread_index)
1101 {
1102   tcp_set_time_now (thread_index);
1103   tw_timer_expire_timers_16t_2w_512sl (&tcp_main.
1104                                        wrk_ctx[thread_index].timer_wheel,
1105                                        now);
1106   tcp_flush_frames_to_output (thread_index);
1107 }
1108
1109 static u32
1110 tcp_session_push_header (transport_connection_t * tconn, vlib_buffer_t * b)
1111 {
1112   tcp_connection_t *tc = (tcp_connection_t *) tconn;
1113   return tcp_push_header (tc, b);
1114 }
1115
1116 /* *INDENT-OFF* */
1117 const static transport_proto_vft_t tcp_proto = {
1118   .enable = vnet_tcp_enable_disable,
1119   .bind = tcp_session_bind,
1120   .unbind = tcp_session_unbind,
1121   .push_header = tcp_session_push_header,
1122   .get_connection = tcp_session_get_transport,
1123   .get_listener = tcp_session_get_listener,
1124   .get_half_open = tcp_half_open_session_get_transport,
1125   .open = tcp_session_open,
1126   .close = tcp_session_close,
1127   .cleanup = tcp_session_cleanup,
1128   .send_mss = tcp_session_send_mss,
1129   .send_space = tcp_session_send_space,
1130   .update_time = tcp_update_time,
1131   .tx_fifo_offset = tcp_session_tx_fifo_offset,
1132   .format_connection = format_tcp_session,
1133   .format_listener = format_tcp_listener_session,
1134   .format_half_open = format_tcp_half_open_session,
1135   .tx_type = TRANSPORT_TX_PEEK,
1136   .service_type = TRANSPORT_SERVICE_VC,
1137 };
1138 /* *INDENT-ON* */
1139
1140 static void
1141 tcp_timer_keep_handler (u32 conn_index)
1142 {
1143   u32 thread_index = vlib_get_thread_index ();
1144   tcp_connection_t *tc;
1145
1146   tc = tcp_connection_get (conn_index, thread_index);
1147   tc->timers[TCP_TIMER_KEEP] = TCP_TIMER_HANDLE_INVALID;
1148
1149   tcp_connection_close (tc);
1150 }
1151
1152 static void
1153 tcp_timer_establish_handler (u32 conn_index)
1154 {
1155   tcp_connection_t *tc;
1156
1157   tc = tcp_half_open_connection_get (conn_index);
1158   if (tc)
1159     {
1160       ASSERT (tc->state == TCP_STATE_SYN_SENT);
1161       session_stream_connect_notify (&tc->connection, 1 /* fail */ );
1162       TCP_DBG ("establish pop: %U", format_tcp_connection, tc, 2);
1163     }
1164   else
1165     {
1166       tc = tcp_connection_get (conn_index, vlib_get_thread_index ());
1167       /* note: the connection may have already disappeared */
1168       if (PREDICT_FALSE (tc == 0))
1169         return;
1170       TCP_DBG ("establish pop: %U", format_tcp_connection, tc, 2);
1171       ASSERT (tc->state == TCP_STATE_SYN_RCVD);
1172       /* Start cleanup. App wasn't notified yet so use delete notify as
1173        * opposed to delete to cleanup session layer state. */
1174       stream_session_delete_notify (&tc->connection);
1175     }
1176   tc->timers[TCP_TIMER_ESTABLISH] = TCP_TIMER_HANDLE_INVALID;
1177   tcp_connection_cleanup (tc);
1178 }
1179
1180 static void
1181 tcp_timer_waitclose_handler (u32 conn_index)
1182 {
1183   u32 thread_index = vlib_get_thread_index ();
1184   tcp_connection_t *tc;
1185
1186   tc = tcp_connection_get (conn_index, thread_index);
1187   if (!tc)
1188     return;
1189   tc->timers[TCP_TIMER_WAITCLOSE] = TCP_TIMER_HANDLE_INVALID;
1190
1191   /* Session didn't come back with a close(). Send FIN either way
1192    * and switch to LAST_ACK. */
1193   if (tc->state == TCP_STATE_CLOSE_WAIT)
1194     {
1195       if (tc->flags & TCP_CONN_FINSNT)
1196         {
1197           clib_warning ("FIN was sent and still in CLOSE WAIT. Weird!");
1198         }
1199
1200       /* Make sure we don't try to send unsent data */
1201       tcp_connection_timers_reset (tc);
1202       tcp_cong_recovery_off (tc);
1203       tc->snd_una_max = tc->snd_nxt = tc->snd_una;
1204       tcp_send_fin (tc);
1205       tc->state = TCP_STATE_LAST_ACK;
1206
1207       /* Make sure we don't wait in LAST ACK forever */
1208       tcp_timer_set (tc, TCP_TIMER_WAITCLOSE, TCP_2MSL_TIME);
1209
1210       /* Don't delete the connection yet */
1211       return;
1212     }
1213
1214   tcp_connection_del (tc);
1215 }
1216
1217 /* *INDENT-OFF* */
1218 static timer_expiration_handler *timer_expiration_handlers[TCP_N_TIMERS] =
1219 {
1220     tcp_timer_retransmit_handler,
1221     tcp_timer_delack_handler,
1222     tcp_timer_persist_handler,
1223     tcp_timer_keep_handler,
1224     tcp_timer_waitclose_handler,
1225     tcp_timer_retransmit_syn_handler,
1226     tcp_timer_establish_handler
1227 };
1228 /* *INDENT-ON* */
1229
1230 static void
1231 tcp_expired_timers_dispatch (u32 * expired_timers)
1232 {
1233   int i;
1234   u32 connection_index, timer_id;
1235
1236   for (i = 0; i < vec_len (expired_timers); i++)
1237     {
1238       /* Get session index and timer id */
1239       connection_index = expired_timers[i] & 0x0FFFFFFF;
1240       timer_id = expired_timers[i] >> 28;
1241
1242       TCP_EVT_DBG (TCP_EVT_TIMER_POP, connection_index, timer_id);
1243
1244       /* Handle expiration */
1245       (*timer_expiration_handlers[timer_id]) (connection_index);
1246     }
1247 }
1248
1249 static void
1250 tcp_initialize_timer_wheels (tcp_main_t * tm)
1251 {
1252   tw_timer_wheel_16t_2w_512sl_t *tw;
1253   /* *INDENT-OFF* */
1254   foreach_vlib_main (({
1255     tw = &tm->wrk_ctx[ii].timer_wheel;
1256     tw_timer_wheel_init_16t_2w_512sl (tw, tcp_expired_timers_dispatch,
1257                                       100e-3 /* timer period 100ms */ , ~0);
1258     tw->last_run_time = vlib_time_now (this_vlib_main);
1259   }));
1260   /* *INDENT-ON* */
1261 }
1262
1263 static clib_error_t *
1264 tcp_main_enable (vlib_main_t * vm)
1265 {
1266   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
1267   vlib_thread_main_t *vtm = vlib_get_thread_main ();
1268   clib_error_t *error = 0;
1269   u32 num_threads;
1270   int thread;
1271   tcp_connection_t *tc __attribute__ ((unused));
1272   u32 preallocated_connections_per_thread;
1273
1274   if ((error = vlib_call_init_function (vm, ip_main_init)))
1275     return error;
1276   if ((error = vlib_call_init_function (vm, ip4_lookup_init)))
1277     return error;
1278   if ((error = vlib_call_init_function (vm, ip6_lookup_init)))
1279     return error;
1280
1281   /*
1282    * Registrations
1283    */
1284
1285   ip4_register_protocol (IP_PROTOCOL_TCP, tcp4_input_node.index);
1286   ip6_register_protocol (IP_PROTOCOL_TCP, tcp6_input_node.index);
1287
1288   /*
1289    * Initialize data structures
1290    */
1291
1292   num_threads = 1 /* main thread */  + vtm->n_threads;
1293   vec_validate (tm->connections, num_threads - 1);
1294
1295   /*
1296    * Preallocate connections. Assume that thread 0 won't
1297    * use preallocated threads when running multi-core
1298    */
1299   if (num_threads == 1)
1300     {
1301       thread = 0;
1302       preallocated_connections_per_thread = tm->preallocated_connections;
1303     }
1304   else
1305     {
1306       thread = 1;
1307       preallocated_connections_per_thread =
1308         tm->preallocated_connections / (num_threads - 1);
1309     }
1310   for (; thread < num_threads; thread++)
1311     {
1312       if (preallocated_connections_per_thread)
1313         pool_init_fixed (tm->connections[thread],
1314                          preallocated_connections_per_thread);
1315     }
1316
1317   /*
1318    * Use a preallocated half-open connection pool?
1319    */
1320   if (tm->preallocated_half_open_connections)
1321     pool_init_fixed (tm->half_open_connections,
1322                      tm->preallocated_half_open_connections);
1323
1324   /* Initialize clocks per tick for TCP timestamp. Used to compute
1325    * monotonically increasing timestamps. */
1326   tm->tstamp_ticks_per_clock = vm->clib_time.seconds_per_clock
1327     / TCP_TSTAMP_RESOLUTION;
1328
1329   if (num_threads > 1)
1330     {
1331       clib_spinlock_init (&tm->half_open_lock);
1332     }
1333
1334   vec_validate (tm->wrk_ctx, num_threads - 1);
1335   tcp_initialize_timer_wheels (tm);
1336
1337   tm->bytes_per_buffer = vlib_buffer_free_list_buffer_size
1338     (vm, VLIB_BUFFER_DEFAULT_FREE_LIST_INDEX);
1339
1340   return error;
1341 }
1342
1343 clib_error_t *
1344 vnet_tcp_enable_disable (vlib_main_t * vm, u8 is_en)
1345 {
1346   if (is_en)
1347     {
1348       if (tcp_main.is_enabled)
1349         return 0;
1350
1351       return tcp_main_enable (vm);
1352     }
1353   else
1354     {
1355       tcp_main.is_enabled = 0;
1356     }
1357
1358   return 0;
1359 }
1360
1361 void
1362 tcp_punt_unknown (vlib_main_t * vm, u8 is_ip4, u8 is_add)
1363 {
1364   tcp_main_t *tm = &tcp_main;
1365   if (is_ip4)
1366     tm->punt_unknown4 = is_add;
1367   else
1368     tm->punt_unknown6 = is_add;
1369 }
1370
1371 static clib_error_t *
1372 tcp_init (vlib_main_t * vm)
1373 {
1374   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
1375   ip_main_t *im = &ip_main;
1376   ip_protocol_info_t *pi;
1377
1378   /* Session layer, and by implication tcp, are disabled by default */
1379   tm->is_enabled = 0;
1380
1381   /* Register with IP for header parsing */
1382   pi = ip_get_protocol_info (im, IP_PROTOCOL_TCP);
1383   if (pi == 0)
1384     return clib_error_return (0, "TCP protocol info AWOL");
1385   pi->format_header = format_tcp_header;
1386   pi->unformat_pg_edit = unformat_pg_tcp_header;
1387
1388   /* Register as transport with session layer */
1389   transport_register_protocol (TRANSPORT_PROTO_TCP, &tcp_proto,
1390                                FIB_PROTOCOL_IP4, tcp4_output_node.index);
1391   transport_register_protocol (TRANSPORT_PROTO_TCP, &tcp_proto,
1392                                FIB_PROTOCOL_IP6, tcp6_output_node.index);
1393
1394   tcp_api_reference ();
1395   return 0;
1396 }
1397
1398 VLIB_INIT_FUNCTION (tcp_init);
1399
1400 static clib_error_t *
1401 tcp_config_fn (vlib_main_t * vm, unformat_input_t * input)
1402 {
1403   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
1404
1405   while (unformat_check_input (input) != UNFORMAT_END_OF_INPUT)
1406     {
1407       if (unformat (input, "preallocated-connections %d",
1408                     &tm->preallocated_connections))
1409         ;
1410       else if (unformat (input, "preallocated-half-open-connections %d",
1411                          &tm->preallocated_half_open_connections))
1412         ;
1413       else if (unformat (input, "buffer-fail-fraction %f",
1414                          &tm->buffer_fail_fraction))
1415         ;
1416       else if (unformat (input, "max-rx-fifo %U", unformat_memory_size,
1417                          &tm->max_rx_fifo))
1418         ;
1419       else
1420         return clib_error_return (0, "unknown input `%U'",
1421                                   format_unformat_error, input);
1422     }
1423   return 0;
1424 }
1425
1426 VLIB_CONFIG_FUNCTION (tcp_config_fn, "tcp");
1427
1428
1429 /**
1430  * \brief Configure an ipv4 source address range
1431  * @param vm vlib_main_t pointer
1432  * @param start first ipv4 address in the source address range
1433  * @param end last ipv4 address in the source address range
1434  * @param table_id VRF / table ID, 0 for the default FIB
1435  * @return 0 if all OK, else an error indication from api_errno.h
1436  */
1437
1438 int
1439 tcp_configure_v4_source_address_range (vlib_main_t * vm,
1440                                        ip4_address_t * start,
1441                                        ip4_address_t * end, u32 table_id)
1442 {
1443   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
1444   vnet_main_t *vnm = vnet_get_main ();
1445   u32 start_host_byte_order, end_host_byte_order;
1446   fib_prefix_t prefix;
1447   vnet_sw_interface_t *si;
1448   fib_node_index_t fei;
1449   u32 fib_index = 0;
1450   u32 sw_if_index;
1451   int rv;
1452   int vnet_proxy_arp_add_del (ip4_address_t * lo_addr,
1453                               ip4_address_t * hi_addr, u32 fib_index,
1454                               int is_del);
1455
1456   memset (&prefix, 0, sizeof (prefix));
1457
1458   fib_index = fib_table_find (FIB_PROTOCOL_IP4, table_id);
1459
1460   if (fib_index == ~0)
1461     return VNET_API_ERROR_NO_SUCH_FIB;
1462
1463   start_host_byte_order = clib_net_to_host_u32 (start->as_u32);
1464   end_host_byte_order = clib_net_to_host_u32 (end->as_u32);
1465
1466   /* sanity check for reversed args or some such */
1467   if ((end_host_byte_order - start_host_byte_order) > (10 << 10))
1468     return VNET_API_ERROR_INVALID_ARGUMENT;
1469
1470   /* Lookup the last address, to identify the interface involved */
1471   prefix.fp_len = 32;
1472   prefix.fp_proto = FIB_PROTOCOL_IP4;
1473   memcpy (&prefix.fp_addr.ip4, end, sizeof (ip4_address_t));
1474
1475   fei = fib_table_lookup (fib_index, &prefix);
1476
1477   /* Couldn't find route to destination. Bail out. */
1478   if (fei == FIB_NODE_INDEX_INVALID)
1479     return VNET_API_ERROR_NEXT_HOP_NOT_IN_FIB;
1480
1481   sw_if_index = fib_entry_get_resolving_interface (fei);
1482
1483   /* Enable proxy arp on the interface */
1484   si = vnet_get_sw_interface (vnm, sw_if_index);
1485   si->flags |= VNET_SW_INTERFACE_FLAG_PROXY_ARP;
1486
1487   /* Configure proxy arp across the range */
1488   rv = vnet_proxy_arp_add_del (start, end, fib_index, 0 /* is_del */ );
1489
1490   if (rv)
1491     return rv;
1492
1493   do
1494     {
1495       dpo_id_t dpo = DPO_INVALID;
1496
1497       vec_add1 (tm->ip4_src_addresses, start[0]);
1498
1499       /* Add local adjacencies for the range */
1500
1501       receive_dpo_add_or_lock (DPO_PROTO_IP4, ~0 /* sw_if_index */ ,
1502                                NULL, &dpo);
1503       prefix.fp_len = 32;
1504       prefix.fp_proto = FIB_PROTOCOL_IP4;
1505       prefix.fp_addr.ip4.as_u32 = start->as_u32;
1506
1507       fib_table_entry_special_dpo_update (fib_index,
1508                                           &prefix,
1509                                           FIB_SOURCE_API,
1510                                           FIB_ENTRY_FLAG_EXCLUSIVE, &dpo);
1511       dpo_reset (&dpo);
1512
1513       start_host_byte_order++;
1514       start->as_u32 = clib_host_to_net_u32 (start_host_byte_order);
1515     }
1516   while (start_host_byte_order <= end_host_byte_order);
1517
1518   return 0;
1519 }
1520
1521 /**
1522  * \brief Configure an ipv6 source address range
1523  * @param vm vlib_main_t pointer
1524  * @param start first ipv6 address in the source address range
1525  * @param end last ipv6 address in the source address range
1526  * @param table_id VRF / table ID, 0 for the default FIB
1527  * @return 0 if all OK, else an error indication from api_errno.h
1528  */
1529
1530 int
1531 tcp_configure_v6_source_address_range (vlib_main_t * vm,
1532                                        ip6_address_t * start,
1533                                        ip6_address_t * end, u32 table_id)
1534 {
1535   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
1536   fib_prefix_t prefix;
1537   u32 fib_index = 0;
1538   fib_node_index_t fei;
1539   u32 sw_if_index;
1540
1541   memset (&prefix, 0, sizeof (prefix));
1542
1543   fib_index = fib_table_find (FIB_PROTOCOL_IP6, table_id);
1544
1545   if (fib_index == ~0)
1546     return VNET_API_ERROR_NO_SUCH_FIB;
1547
1548   while (1)
1549     {
1550       int i;
1551       ip6_address_t tmp;
1552       dpo_id_t dpo = DPO_INVALID;
1553
1554       /* Remember this address */
1555       vec_add1 (tm->ip6_src_addresses, start[0]);
1556
1557       /* Lookup the prefix, to identify the interface involved */
1558       prefix.fp_len = 128;
1559       prefix.fp_proto = FIB_PROTOCOL_IP6;
1560       memcpy (&prefix.fp_addr.ip6, start, sizeof (ip6_address_t));
1561
1562       fei = fib_table_lookup (fib_index, &prefix);
1563
1564       /* Couldn't find route to destination. Bail out. */
1565       if (fei == FIB_NODE_INDEX_INVALID)
1566         return VNET_API_ERROR_NEXT_HOP_NOT_IN_FIB;
1567
1568       sw_if_index = fib_entry_get_resolving_interface (fei);
1569
1570       if (sw_if_index == (u32) ~ 0)
1571         return VNET_API_ERROR_NO_MATCHING_INTERFACE;
1572
1573       /* Add a proxy neighbor discovery entry for this address */
1574       ip6_neighbor_proxy_add_del (sw_if_index, start, 0 /* is_del */ );
1575
1576       /* Add a receive adjacency for this address */
1577       receive_dpo_add_or_lock (DPO_PROTO_IP6, ~0 /* sw_if_index */ ,
1578                                NULL, &dpo);
1579
1580       fib_table_entry_special_dpo_update (fib_index,
1581                                           &prefix,
1582                                           FIB_SOURCE_API,
1583                                           FIB_ENTRY_FLAG_EXCLUSIVE, &dpo);
1584       dpo_reset (&dpo);
1585
1586       /* Done with the entire range? */
1587       if (!memcmp (start, end, sizeof (start[0])))
1588         break;
1589
1590       /* Increment the address. DGMS. */
1591       tmp = start[0];
1592       for (i = 15; i >= 0; i--)
1593         {
1594           tmp.as_u8[i] += 1;
1595           if (tmp.as_u8[i] != 0)
1596             break;
1597         }
1598       start[0] = tmp;
1599     }
1600   return 0;
1601 }
1602
1603 static clib_error_t *
1604 tcp_src_address (vlib_main_t * vm,
1605                  unformat_input_t * input, vlib_cli_command_t * cmd_arg)
1606 {
1607   ip4_address_t v4start, v4end;
1608   ip6_address_t v6start, v6end;
1609   u32 table_id = 0;
1610   int v4set = 0;
1611   int v6set = 0;
1612   int rv;
1613
1614   while (unformat_check_input (input) != UNFORMAT_END_OF_INPUT)
1615     {
1616       if (unformat (input, "%U - %U", unformat_ip4_address, &v4start,
1617                     unformat_ip4_address, &v4end))
1618         v4set = 1;
1619       else if (unformat (input, "%U", unformat_ip4_address, &v4start))
1620         {
1621           memcpy (&v4end, &v4start, sizeof (v4start));
1622           v4set = 1;
1623         }
1624       else if (unformat (input, "%U - %U", unformat_ip6_address, &v6start,
1625                          unformat_ip6_address, &v6end))
1626         v6set = 1;
1627       else if (unformat (input, "%U", unformat_ip6_address, &v6start))
1628         {
1629           memcpy (&v6end, &v6start, sizeof (v6start));
1630           v6set = 1;
1631         }
1632       else if (unformat (input, "fib-table %d", &table_id))
1633         ;
1634       else
1635         break;
1636     }
1637
1638   if (!v4set && !v6set)
1639     return clib_error_return (0, "at least one v4 or v6 address required");
1640
1641   if (v4set)
1642     {
1643       rv = tcp_configure_v4_source_address_range (vm, &v4start, &v4end,
1644                                                   table_id);
1645       switch (rv)
1646         {
1647         case 0:
1648           break;
1649
1650         case VNET_API_ERROR_NO_SUCH_FIB:
1651           return clib_error_return (0, "Invalid table-id %d", table_id);
1652
1653         case VNET_API_ERROR_INVALID_ARGUMENT:
1654           return clib_error_return (0, "Invalid address range %U - %U",
1655                                     format_ip4_address, &v4start,
1656                                     format_ip4_address, &v4end);
1657         default:
1658           return clib_error_return (0, "error %d", rv);
1659           break;
1660         }
1661     }
1662   if (v6set)
1663     {
1664       rv = tcp_configure_v6_source_address_range (vm, &v6start, &v6end,
1665                                                   table_id);
1666       switch (rv)
1667         {
1668         case 0:
1669           break;
1670
1671         case VNET_API_ERROR_NO_SUCH_FIB:
1672           return clib_error_return (0, "Invalid table-id %d", table_id);
1673
1674         default:
1675           return clib_error_return (0, "error %d", rv);
1676           break;
1677         }
1678     }
1679   return 0;
1680 }
1681
1682 /* *INDENT-OFF* */
1683 VLIB_CLI_COMMAND (tcp_src_address_command, static) =
1684 {
1685   .path = "tcp src-address",
1686   .short_help = "tcp src-address <ip-addr> [- <ip-addr>] add src address range",
1687   .function = tcp_src_address,
1688 };
1689 /* *INDENT-ON* */
1690
1691 static u8 *
1692 tcp_scoreboard_dump_trace (u8 * s, sack_scoreboard_t * sb)
1693 {
1694 #if TCP_SCOREBOARD_TRACE
1695
1696   scoreboard_trace_elt_t *block;
1697   int i = 0;
1698
1699   if (!sb->trace)
1700     return s;
1701
1702   s = format (s, "scoreboard trace:");
1703   vec_foreach (block, sb->trace)
1704   {
1705     s = format (s, "{%u, %u, %u, %u, %u}, ", block->start, block->end,
1706                 block->ack, block->snd_una_max, block->group);
1707     if ((++i % 3) == 0)
1708       s = format (s, "\n");
1709   }
1710   return s;
1711 #else
1712   return 0;
1713 #endif
1714 }
1715
1716 static clib_error_t *
1717 tcp_show_scoreboard_trace_fn (vlib_main_t * vm, unformat_input_t * input,
1718                               vlib_cli_command_t * cmd_arg)
1719 {
1720   transport_connection_t *tconn = 0;
1721   tcp_connection_t *tc;
1722   u8 *s = 0;
1723   while (unformat_check_input (input) != UNFORMAT_END_OF_INPUT)
1724     {
1725       if (unformat (input, "%U", unformat_transport_connection, &tconn,
1726                     TRANSPORT_PROTO_TCP))
1727         ;
1728       else
1729         return clib_error_return (0, "unknown input `%U'",
1730                                   format_unformat_error, input);
1731     }
1732
1733   if (!TCP_SCOREBOARD_TRACE)
1734     {
1735       vlib_cli_output (vm, "scoreboard tracing not enabled");
1736       return 0;
1737     }
1738
1739   tc = tcp_get_connection_from_transport (tconn);
1740   s = tcp_scoreboard_dump_trace (s, &tc->sack_sb);
1741   vlib_cli_output (vm, "%v", s);
1742   return 0;
1743 }
1744
1745 /* *INDENT-OFF* */
1746 VLIB_CLI_COMMAND (tcp_show_scoreboard_trace_command, static) =
1747 {
1748   .path = "show tcp scoreboard trace",
1749   .short_help = "show tcp scoreboard trace <connection>",
1750   .function = tcp_show_scoreboard_trace_fn,
1751 };
1752 /* *INDENT-ON* */
1753
1754 u8 *
1755 tcp_scoreboard_replay (u8 * s, tcp_connection_t * tc, u8 verbose)
1756 {
1757   int i, trace_len;
1758   scoreboard_trace_elt_t *trace;
1759   u32 next_ack, left, group, has_new_ack = 0;
1760   tcp_connection_t _dummy_tc, *dummy_tc = &_dummy_tc;
1761   sack_block_t *block;
1762
1763   if (!tc)
1764     return s;
1765
1766   memset (dummy_tc, 0, sizeof (*dummy_tc));
1767   tcp_connection_timers_init (dummy_tc);
1768   scoreboard_init (&dummy_tc->sack_sb);
1769   dummy_tc->rcv_opts.flags |= TCP_OPTS_FLAG_SACK;
1770
1771 #if TCP_SCOREBOARD_TRACE
1772   trace = tc->sack_sb.trace;
1773   trace_len = vec_len (tc->sack_sb.trace);
1774 #else
1775   trace = 0;
1776   trace_len = 0;
1777 #endif
1778
1779   for (i = 0; i < trace_len; i++)
1780     {
1781       if (trace[i].ack != 0)
1782         {
1783           dummy_tc->snd_una = trace[i].ack - 1448;
1784           dummy_tc->snd_una_max = trace[i].ack;
1785         }
1786     }
1787
1788   left = 0;
1789   while (left < trace_len)
1790     {
1791       group = trace[left].group;
1792       vec_reset_length (dummy_tc->rcv_opts.sacks);
1793       has_new_ack = 0;
1794       while (trace[left].group == group)
1795         {
1796           if (trace[left].ack != 0)
1797             {
1798               if (verbose)
1799                 s = format (s, "Adding ack %u, snd_una_max %u, segs: ",
1800                             trace[left].ack, trace[left].snd_una_max);
1801               dummy_tc->snd_una_max = trace[left].snd_una_max;
1802               next_ack = trace[left].ack;
1803               has_new_ack = 1;
1804             }
1805           else
1806             {
1807               if (verbose)
1808                 s = format (s, "[%u, %u], ", trace[left].start,
1809                             trace[left].end);
1810               vec_add2 (dummy_tc->rcv_opts.sacks, block, 1);
1811               block->start = trace[left].start;
1812               block->end = trace[left].end;
1813             }
1814           left++;
1815         }
1816
1817       /* Push segments */
1818       tcp_rcv_sacks (dummy_tc, next_ack);
1819       if (has_new_ack)
1820         dummy_tc->snd_una = next_ack + dummy_tc->sack_sb.snd_una_adv;
1821
1822       if (verbose)
1823         s = format (s, "result: %U", format_tcp_scoreboard,
1824                     &dummy_tc->sack_sb);
1825
1826     }
1827   s = format (s, "result: %U", format_tcp_scoreboard, &dummy_tc->sack_sb);
1828
1829   return s;
1830 }
1831
1832 static clib_error_t *
1833 tcp_scoreboard_trace_fn (vlib_main_t * vm, unformat_input_t * input,
1834                          vlib_cli_command_t * cmd_arg)
1835 {
1836   transport_connection_t *tconn = 0;
1837   tcp_connection_t *tc = 0;
1838   u8 *str = 0;
1839   while (unformat_check_input (input) != UNFORMAT_END_OF_INPUT)
1840     {
1841       if (unformat (input, "%U", unformat_transport_connection, &tconn,
1842                     TRANSPORT_PROTO_TCP))
1843         ;
1844       else
1845         return clib_error_return (0, "unknown input `%U'",
1846                                   format_unformat_error, input);
1847     }
1848
1849   if (!TCP_SCOREBOARD_TRACE)
1850     {
1851       vlib_cli_output (vm, "scoreboard tracing not enabled");
1852       return 0;
1853     }
1854
1855   tc = tcp_get_connection_from_transport (tconn);
1856   if (!tc)
1857     {
1858       vlib_cli_output (vm, "connection not found");
1859       return 0;
1860     }
1861   str = tcp_scoreboard_replay (str, tc, 1);
1862   vlib_cli_output (vm, "%v", str);
1863   return 0;
1864 }
1865
1866 /* *INDENT-OFF* */
1867 VLIB_CLI_COMMAND (tcp_replay_scoreboard_command, static) =
1868 {
1869   .path = "tcp replay scoreboard",
1870   .short_help = "tcp replay scoreboard <connection>",
1871   .function = tcp_scoreboard_trace_fn,
1872 };
1873 /* *INDENT-ON* */
1874
1875 static clib_error_t *
1876 show_tcp_punt_fn (vlib_main_t * vm, unformat_input_t * input,
1877                   vlib_cli_command_t * cmd_arg)
1878 {
1879   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
1880   if (unformat_check_input (input) != UNFORMAT_END_OF_INPUT)
1881     return clib_error_return (0, "unknown input `%U'", format_unformat_error,
1882                               input);
1883   vlib_cli_output (vm, "IPv4 TCP punt: %s",
1884                    tm->punt_unknown4 ? "enabled" : "disabled");
1885   vlib_cli_output (vm, "IPv6 TCP punt: %s",
1886                    tm->punt_unknown6 ? "enabled" : "disabled");
1887   return 0;
1888 }
1889 /* *INDENT-OFF* */
1890 VLIB_CLI_COMMAND (show_tcp_punt_command, static) =
1891 {
1892   .path = "show tcp punt",
1893   .short_help = "show tcp punt",
1894   .function = show_tcp_punt_fn,
1895 };
1896 /* *INDENT-ON* */
1897
1898 /*
1899  * fd.io coding-style-patch-verification: ON
1900  *
1901  * Local Variables:
1902  * eval: (c-set-style "gnu")
1903  * End:
1904  */