session: extend connect api for internal apps
[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   clib_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     clib_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     clib_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   clib_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         clib_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   clib_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       clib_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       clib_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 void
559 tcp_enable_pacing (tcp_connection_t * tc)
560 {
561   u32 max_burst, byte_rate;
562   max_burst = 16 * tc->snd_mss;
563   byte_rate = 2 << 16;
564   transport_connection_tx_pacer_init (&tc->connection, byte_rate, max_burst);
565   tc->mrtt_us = (u32) ~ 0;
566 }
567
568 /** Initialize tcp connection variables
569  *
570  * Should be called after having received a msg from the peer, i.e., a SYN or
571  * a SYNACK, such that connection options have already been exchanged. */
572 void
573 tcp_connection_init_vars (tcp_connection_t * tc)
574 {
575   tcp_connection_timers_init (tc);
576   tcp_init_mss (tc);
577   scoreboard_init (&tc->sack_sb);
578   tcp_cc_init (tc);
579   if (tc->state == TCP_STATE_SYN_RCVD)
580     tcp_init_snd_vars (tc);
581
582   if (!tc->c_is_ip4 && ip6_address_is_link_local_unicast (&tc->c_rmt_ip6))
583     tcp_add_del_adjacency (tc, 1);
584
585   /*  tcp_connection_fib_attach (tc); */
586
587   if (transport_connection_is_tx_paced (&tc->connection)
588       || tcp_main.tx_pacing)
589     tcp_enable_pacing (tc);
590 }
591
592 static int
593 tcp_alloc_custom_local_endpoint (tcp_main_t * tm, ip46_address_t * lcl_addr,
594                                  u16 * lcl_port, u8 is_ip4)
595 {
596   int index, port;
597   if (is_ip4)
598     {
599       index = tm->last_v4_address_rotor++;
600       if (tm->last_v4_address_rotor >= vec_len (tm->ip4_src_addresses))
601         tm->last_v4_address_rotor = 0;
602       lcl_addr->ip4.as_u32 = tm->ip4_src_addresses[index].as_u32;
603     }
604   else
605     {
606       index = tm->last_v6_address_rotor++;
607       if (tm->last_v6_address_rotor >= vec_len (tm->ip6_src_addresses))
608         tm->last_v6_address_rotor = 0;
609       clib_memcpy (&lcl_addr->ip6, &tm->ip6_src_addresses[index],
610                    sizeof (ip6_address_t));
611     }
612   port = transport_alloc_local_port (TRANSPORT_PROTO_TCP, lcl_addr);
613   if (port < 1)
614     {
615       clib_warning ("Failed to allocate src port");
616       return -1;
617     }
618   *lcl_port = port;
619   return 0;
620 }
621
622 static int
623 tcp_session_open (transport_endpoint_cfg_t * rmt)
624 {
625   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
626   tcp_connection_t *tc;
627   ip46_address_t lcl_addr;
628   u16 lcl_port;
629   int rv;
630
631   /*
632    * Allocate local endpoint
633    */
634   if ((rmt->is_ip4 && vec_len (tm->ip4_src_addresses))
635       || (!rmt->is_ip4 && vec_len (tm->ip6_src_addresses)))
636     rv = tcp_alloc_custom_local_endpoint (tm, &lcl_addr, &lcl_port,
637                                           rmt->is_ip4);
638   else
639     rv = transport_alloc_local_endpoint (TRANSPORT_PROTO_TCP,
640                                          rmt, &lcl_addr, &lcl_port);
641
642   if (rv)
643     return -1;
644
645   /*
646    * Create connection and send SYN
647    */
648   clib_spinlock_lock_if_init (&tm->half_open_lock);
649   tc = tcp_half_open_connection_new ();
650   ip_copy (&tc->c_rmt_ip, &rmt->ip, rmt->is_ip4);
651   ip_copy (&tc->c_lcl_ip, &lcl_addr, rmt->is_ip4);
652   tc->c_rmt_port = rmt->port;
653   tc->c_lcl_port = clib_host_to_net_u16 (lcl_port);
654   tc->c_is_ip4 = rmt->is_ip4;
655   tc->c_proto = TRANSPORT_PROTO_TCP;
656   tc->c_fib_index = rmt->fib_index;
657   /* The other connection vars will be initialized after SYN ACK */
658   tcp_connection_timers_init (tc);
659
660   TCP_EVT_DBG (TCP_EVT_OPEN, tc);
661   tc->state = TCP_STATE_SYN_SENT;
662   tcp_init_snd_vars (tc);
663   tcp_send_syn (tc);
664   clib_spinlock_unlock_if_init (&tm->half_open_lock);
665
666   return tc->c_c_index;
667 }
668
669 const char *tcp_dbg_evt_str[] = {
670 #define _(sym, str) str,
671   foreach_tcp_dbg_evt
672 #undef _
673 };
674
675 const char *tcp_fsm_states[] = {
676 #define _(sym, str) str,
677   foreach_tcp_fsm_state
678 #undef _
679 };
680
681 u8 *
682 format_tcp_state (u8 * s, va_list * args)
683 {
684   u32 state = va_arg (*args, u32);
685
686   if (state < TCP_N_STATES)
687     s = format (s, "%s", tcp_fsm_states[state]);
688   else
689     s = format (s, "UNKNOWN (%d (0x%x))", state, state);
690   return s;
691 }
692
693 const char *tcp_connection_flags_str[] = {
694 #define _(sym, str) str,
695   foreach_tcp_connection_flag
696 #undef _
697 };
698
699 static u8 *
700 format_tcp_connection_flags (u8 * s, va_list * args)
701 {
702   tcp_connection_t *tc = va_arg (*args, tcp_connection_t *);
703   int i, last = -1;
704
705   for (i = 0; i < TCP_CONN_N_FLAG_BITS; i++)
706     if (tc->flags & (1 << i))
707       last = i;
708   for (i = 0; i < last; i++)
709     {
710       if (tc->flags & (1 << i))
711         s = format (s, "%s, ", tcp_connection_flags_str[i]);
712     }
713   if (last >= 0)
714     s = format (s, "%s", tcp_connection_flags_str[last]);
715   return s;
716 }
717
718 const char *tcp_conn_timers[] = {
719 #define _(sym, str) str,
720   foreach_tcp_timer
721 #undef _
722 };
723
724 static u8 *
725 format_tcp_timers (u8 * s, va_list * args)
726 {
727   tcp_connection_t *tc = va_arg (*args, tcp_connection_t *);
728   int i, last = -1;
729
730   for (i = 0; i < TCP_N_TIMERS; i++)
731     if (tc->timers[i] != TCP_TIMER_HANDLE_INVALID)
732       last = i;
733
734   for (i = 0; i < last; i++)
735     {
736       if (tc->timers[i] != TCP_TIMER_HANDLE_INVALID)
737         s = format (s, "%s,", tcp_conn_timers[i]);
738     }
739
740   if (last >= 0)
741     s = format (s, "%s", tcp_conn_timers[i]);
742
743   return s;
744 }
745
746 static u8 *
747 format_tcp_congestion_status (u8 * s, va_list * args)
748 {
749   tcp_connection_t *tc = va_arg (*args, tcp_connection_t *);
750   if (tcp_in_recovery (tc))
751     s = format (s, "recovery");
752   else if (tcp_in_fastrecovery (tc))
753     s = format (s, "fastrecovery");
754   else
755     s = format (s, "none");
756   return s;
757 }
758
759 static i32
760 tcp_rcv_wnd_available (tcp_connection_t * tc)
761 {
762   return (i32) tc->rcv_wnd - (tc->rcv_nxt - tc->rcv_las);
763 }
764
765 static u8 *
766 format_tcp_congestion (u8 * s, va_list * args)
767 {
768   tcp_connection_t *tc = va_arg (*args, tcp_connection_t *);
769   u32 indent = format_get_indent (s);
770
771   s = format (s, "%U ", format_tcp_congestion_status, tc);
772   s = format (s, "cwnd %u ssthresh %u rtx_bytes %u bytes_acked %u\n",
773               tc->cwnd, tc->ssthresh, tc->snd_rxt_bytes, tc->bytes_acked);
774   s = format (s, "%Ucc space %u prev_ssthresh %u snd_congestion %u"
775               " dupack %u\n", format_white_space, indent,
776               tcp_available_cc_snd_space (tc), tc->prev_ssthresh,
777               tc->snd_congestion - tc->iss, tc->rcv_dupacks);
778   s = format (s, "%Utsecr %u tsecr_last_ack %u limited_transmit %u\n",
779               format_white_space, indent, tc->rcv_opts.tsecr,
780               tc->tsecr_last_ack, tc->limited_transmit - tc->iss);
781   return s;
782 }
783
784 static u8 *
785 format_tcp_vars (u8 * s, va_list * args)
786 {
787   tcp_connection_t *tc = va_arg (*args, tcp_connection_t *);
788   s = format (s, " index: %u flags: %U timers: %U\n", tc->c_c_index,
789               format_tcp_connection_flags, tc, format_tcp_timers, tc);
790   s = format (s, " snd_una %u snd_nxt %u snd_una_max %u",
791               tc->snd_una - tc->iss, tc->snd_nxt - tc->iss,
792               tc->snd_una_max - tc->iss);
793   s = format (s, " rcv_nxt %u rcv_las %u\n",
794               tc->rcv_nxt - tc->irs, tc->rcv_las - tc->irs);
795   s = format (s, " snd_wnd %u rcv_wnd %u rcv_wscale %u ",
796               tc->snd_wnd, tc->rcv_wnd, tc->rcv_wscale);
797   s = format (s, "snd_wl1 %u snd_wl2 %u\n", tc->snd_wl1 - tc->irs,
798               tc->snd_wl2 - tc->iss);
799   s = format (s, " flight size %u out space %u rcv_wnd_av %u\n",
800               tcp_flight_size (tc), tcp_available_output_snd_space (tc),
801               tcp_rcv_wnd_available (tc));
802   s = format (s, " tsval_recent %u tsval_recent_age %u\n", tc->tsval_recent,
803               tcp_time_now () - tc->tsval_recent_age);
804   s = format (s, " rto %u rto_boff %u srtt %u rttvar %u rtt_ts %2.5f ",
805               tc->rto, tc->rto_boff, tc->srtt, tc->rttvar, tc->rtt_ts);
806   s = format (s, "rtt_seq %u\n", tc->rtt_seq - tc->iss);
807   s = format (s, " cong:   %U", format_tcp_congestion, tc);
808
809   if (tc->state >= TCP_STATE_ESTABLISHED)
810     {
811       s = format (s, " sboard: %U\n", format_tcp_scoreboard, &tc->sack_sb,
812                   tc);
813     }
814   if (vec_len (tc->snd_sacks))
815     s = format (s, " sacks tx: %U\n", format_tcp_sacks, tc);
816
817   return s;
818 }
819
820 static u8 *
821 format_tcp_connection_id (u8 * s, va_list * args)
822 {
823   tcp_connection_t *tc = va_arg (*args, tcp_connection_t *);
824   if (!tc)
825     return s;
826   if (tc->c_is_ip4)
827     {
828       s = format (s, "[%d:%d][%s] %U:%d->%U:%d", tc->c_thread_index,
829                   tc->c_s_index, "T", format_ip4_address, &tc->c_lcl_ip4,
830                   clib_net_to_host_u16 (tc->c_lcl_port), format_ip4_address,
831                   &tc->c_rmt_ip4, clib_net_to_host_u16 (tc->c_rmt_port));
832     }
833   else
834     {
835       s = format (s, "[%d:%d][%s] %U:%d->%U:%d", tc->c_thread_index,
836                   tc->c_s_index, "T", format_ip6_address, &tc->c_lcl_ip6,
837                   clib_net_to_host_u16 (tc->c_lcl_port), format_ip6_address,
838                   &tc->c_rmt_ip6, clib_net_to_host_u16 (tc->c_rmt_port));
839     }
840
841   return s;
842 }
843
844 u8 *
845 format_tcp_connection (u8 * s, va_list * args)
846 {
847   tcp_connection_t *tc = va_arg (*args, tcp_connection_t *);
848   u32 verbose = va_arg (*args, u32);
849
850   if (!tc)
851     return s;
852   s = format (s, "%-50U", format_tcp_connection_id, tc);
853   if (verbose)
854     {
855       s = format (s, "%-15U", format_tcp_state, tc->state);
856       if (verbose > 1)
857         s = format (s, "\n%U", format_tcp_vars, tc);
858     }
859
860   return s;
861 }
862
863 static u8 *
864 format_tcp_session (u8 * s, va_list * args)
865 {
866   u32 tci = va_arg (*args, u32);
867   u32 thread_index = va_arg (*args, u32);
868   u32 verbose = va_arg (*args, u32);
869   tcp_connection_t *tc;
870
871   tc = tcp_connection_get (tci, thread_index);
872   if (tc)
873     s = format (s, "%U", format_tcp_connection, tc, verbose);
874   else
875     s = format (s, "empty\n");
876   return s;
877 }
878
879 static u8 *
880 format_tcp_listener_session (u8 * s, va_list * args)
881 {
882   u32 tci = va_arg (*args, u32);
883   tcp_connection_t *tc = tcp_listener_get (tci);
884   return format (s, "%U", format_tcp_connection_id, tc);
885 }
886
887 static u8 *
888 format_tcp_half_open_session (u8 * s, va_list * args)
889 {
890   u32 tci = va_arg (*args, u32);
891   tcp_connection_t *tc = tcp_half_open_connection_get (tci);
892   return format (s, "%U", format_tcp_connection_id, tc);
893 }
894
895 u8 *
896 format_tcp_sacks (u8 * s, va_list * args)
897 {
898   tcp_connection_t *tc = va_arg (*args, tcp_connection_t *);
899   sack_block_t *sacks = tc->snd_sacks;
900   sack_block_t *block;
901   int i, len = 0;
902
903   len = vec_len (sacks);
904   for (i = 0; i < len - 1; i++)
905     {
906       block = &sacks[i];
907       s = format (s, " start %u end %u\n", block->start - tc->irs,
908                   block->end - tc->irs);
909     }
910   if (len)
911     {
912       block = &sacks[len - 1];
913       s = format (s, " start %u end %u", block->start - tc->irs,
914                   block->end - tc->irs);
915     }
916   return s;
917 }
918
919 u8 *
920 format_tcp_rcv_sacks (u8 * s, va_list * args)
921 {
922   tcp_connection_t *tc = va_arg (*args, tcp_connection_t *);
923   sack_block_t *sacks = tc->rcv_opts.sacks;
924   sack_block_t *block;
925   int i, len = 0;
926
927   len = vec_len (sacks);
928   for (i = 0; i < len - 1; i++)
929     {
930       block = &sacks[i];
931       s = format (s, " start %u end %u\n", block->start - tc->iss,
932                   block->end - tc->iss);
933     }
934   if (len)
935     {
936       block = &sacks[len - 1];
937       s = format (s, " start %u end %u", block->start - tc->iss,
938                   block->end - tc->iss);
939     }
940   return s;
941 }
942
943 static u8 *
944 format_tcp_sack_hole (u8 * s, va_list * args)
945 {
946   sack_scoreboard_hole_t *hole = va_arg (*args, sack_scoreboard_hole_t *);
947   tcp_connection_t *tc = va_arg (*args, tcp_connection_t *);
948   if (tc)
949     s = format (s, "  [%u, %u]", hole->start - tc->iss, hole->end - tc->iss);
950   else
951     s = format (s, "  [%u, %u]", hole->start, hole->end);
952   return s;
953 }
954
955 u8 *
956 format_tcp_scoreboard (u8 * s, va_list * args)
957 {
958   sack_scoreboard_t *sb = va_arg (*args, sack_scoreboard_t *);
959   tcp_connection_t *tc = va_arg (*args, tcp_connection_t *);
960   sack_scoreboard_hole_t *hole;
961   u32 indent = format_get_indent (s);
962
963   s = format (s, "sacked_bytes %u last_sacked_bytes %u lost_bytes %u\n",
964               sb->sacked_bytes, sb->last_sacked_bytes, sb->lost_bytes);
965   s = format (s, "%Ulast_bytes_delivered %u high_sacked %u snd_una_adv %u\n",
966               format_white_space, indent, sb->last_bytes_delivered,
967               sb->high_sacked - tc->iss, sb->snd_una_adv);
968   s = format (s, "%Ucur_rxt_hole %u high_rxt %u rescue_rxt %u",
969               format_white_space, indent, sb->cur_rxt_hole,
970               sb->high_rxt - tc->iss, sb->rescue_rxt - tc->iss);
971
972   hole = scoreboard_first_hole (sb);
973   if (hole)
974     s = format (s, "\n%Uhead %u tail %u %u holes:\n", format_white_space,
975                 indent, sb->head, sb->tail, pool_elts (sb->holes));
976
977   while (hole)
978     {
979       s = format (s, "%U%U", format_white_space, indent, format_tcp_sack_hole,
980                   hole, tc);
981       hole = scoreboard_next_hole (sb, hole);
982     }
983
984   return s;
985 }
986
987 static transport_connection_t *
988 tcp_session_get_transport (u32 conn_index, u32 thread_index)
989 {
990   tcp_connection_t *tc = tcp_connection_get (conn_index, thread_index);
991   return &tc->connection;
992 }
993
994 static transport_connection_t *
995 tcp_half_open_session_get_transport (u32 conn_index)
996 {
997   tcp_connection_t *tc = tcp_half_open_connection_get (conn_index);
998   return &tc->connection;
999 }
1000
1001 /**
1002  * Compute maximum segment size for session layer.
1003  *
1004  * Since the result needs to be the actual data length, it first computes
1005  * the tcp options to be used in the next burst and subtracts their
1006  * length from the connection's snd_mss.
1007  */
1008 static u16
1009 tcp_session_send_mss (transport_connection_t * trans_conn)
1010 {
1011   tcp_connection_t *tc = (tcp_connection_t *) trans_conn;
1012
1013   /* Ensure snd_mss does accurately reflect the amount of data we can push
1014    * in a segment. This also makes sure that options are updated according to
1015    * the current state of the connection. */
1016   tcp_update_burst_snd_vars (tc);
1017
1018   return tc->snd_mss;
1019 }
1020
1021 always_inline u32
1022 tcp_round_snd_space (tcp_connection_t * tc, u32 snd_space)
1023 {
1024   if (PREDICT_FALSE (tc->snd_wnd < tc->snd_mss))
1025     {
1026       return tc->snd_wnd <= snd_space ? tc->snd_wnd : 0;
1027     }
1028
1029   /* If not snd_wnd constrained and we can't write at least a segment,
1030    * don't try at all */
1031   if (PREDICT_FALSE (snd_space < tc->snd_mss))
1032     return snd_space < tc->cwnd ? 0 : snd_space;
1033
1034   /* round down to mss multiple */
1035   return snd_space - (snd_space % tc->snd_mss);
1036 }
1037
1038 /**
1039  * Compute tx window session is allowed to fill.
1040  *
1041  * Takes into account available send space, snd_mss and the congestion
1042  * state of the connection. If possible, the value returned is a multiple
1043  * of snd_mss.
1044  *
1045  * @param tc tcp connection
1046  * @return number of bytes session is allowed to write
1047  */
1048 static inline u32
1049 tcp_snd_space_inline (tcp_connection_t * tc)
1050 {
1051   int snd_space, snt_limited;
1052
1053   if (PREDICT_TRUE (!tcp_in_fastrecovery (tc)))
1054     {
1055       snd_space = tcp_available_output_snd_space (tc);
1056
1057       /* If we haven't gotten dupacks or if we did and have gotten sacked
1058        * bytes then we can still send as per Limited Transmit (RFC3042) */
1059       if (PREDICT_FALSE (tc->rcv_dupacks != 0
1060                          && (tcp_opts_sack_permitted (tc)
1061                              && tc->sack_sb.last_sacked_bytes == 0)))
1062         {
1063           if (tc->rcv_dupacks == 1 && tc->limited_transmit != tc->snd_nxt)
1064             tc->limited_transmit = tc->snd_nxt;
1065           ASSERT (seq_leq (tc->limited_transmit, tc->snd_nxt));
1066
1067           snt_limited = tc->snd_nxt - tc->limited_transmit;
1068           snd_space = clib_max (2 * tc->snd_mss - snt_limited, 0);
1069         }
1070       return tcp_round_snd_space (tc, snd_space);
1071     }
1072
1073   /* RFC 5681: When previously unsent data is available and the new value of
1074    * cwnd and the receiver's advertised window allow, a TCP SHOULD send 1*SMSS
1075    * bytes of previously unsent data. */
1076   if (tcp_in_fastrecovery (tc) && !tcp_fastrecovery_sent_1_smss (tc))
1077     {
1078       if (tcp_available_cc_snd_space (tc) < tc->snd_mss)
1079         return 0;
1080       tcp_fastrecovery_1_smss_on (tc);
1081       return tc->snd_mss;
1082     }
1083
1084   return 0;
1085 }
1086
1087 u32
1088 tcp_snd_space (tcp_connection_t * tc)
1089 {
1090   return tcp_snd_space_inline (tc);
1091 }
1092
1093 static u32
1094 tcp_session_send_space (transport_connection_t * trans_conn)
1095 {
1096   tcp_connection_t *tc = (tcp_connection_t *) trans_conn;
1097   return clib_min (tcp_snd_space_inline (tc),
1098                    tc->snd_wnd - (tc->snd_nxt - tc->snd_una));
1099 }
1100
1101 static u32
1102 tcp_session_tx_fifo_offset (transport_connection_t * trans_conn)
1103 {
1104   tcp_connection_t *tc = (tcp_connection_t *) trans_conn;
1105
1106   ASSERT (seq_geq (tc->snd_nxt, tc->snd_una));
1107
1108   /* This still works if fast retransmit is on */
1109   return (tc->snd_nxt - tc->snd_una);
1110 }
1111
1112 static void
1113 tcp_update_time (f64 now, u8 thread_index)
1114 {
1115   tcp_set_time_now (thread_index);
1116   tw_timer_expire_timers_16t_2w_512sl (&tcp_main.
1117                                        wrk_ctx[thread_index].timer_wheel,
1118                                        now);
1119   tcp_do_fastretransmits (thread_index);
1120   tcp_flush_frames_to_output (thread_index);
1121 }
1122
1123 static u32
1124 tcp_session_push_header (transport_connection_t * tconn, vlib_buffer_t * b)
1125 {
1126   tcp_connection_t *tc = (tcp_connection_t *) tconn;
1127   return tcp_push_header (tc, b);
1128 }
1129
1130 /* *INDENT-OFF* */
1131 const static transport_proto_vft_t tcp_proto = {
1132   .enable = vnet_tcp_enable_disable,
1133   .bind = tcp_session_bind,
1134   .unbind = tcp_session_unbind,
1135   .push_header = tcp_session_push_header,
1136   .get_connection = tcp_session_get_transport,
1137   .get_listener = tcp_session_get_listener,
1138   .get_half_open = tcp_half_open_session_get_transport,
1139   .open = tcp_session_open,
1140   .close = tcp_session_close,
1141   .cleanup = tcp_session_cleanup,
1142   .send_mss = tcp_session_send_mss,
1143   .send_space = tcp_session_send_space,
1144   .update_time = tcp_update_time,
1145   .tx_fifo_offset = tcp_session_tx_fifo_offset,
1146   .format_connection = format_tcp_session,
1147   .format_listener = format_tcp_listener_session,
1148   .format_half_open = format_tcp_half_open_session,
1149   .tx_type = TRANSPORT_TX_PEEK,
1150   .service_type = TRANSPORT_SERVICE_VC,
1151 };
1152 /* *INDENT-ON* */
1153
1154 void
1155 tcp_update_pacer (tcp_connection_t * tc)
1156 {
1157   f64 srtt;
1158
1159   if (!transport_connection_is_tx_paced (&tc->connection))
1160     return;
1161
1162   srtt = clib_min ((f64) tc->srtt * TCP_TICK, tc->mrtt_us);
1163   transport_connection_tx_pacer_update (&tc->connection,
1164                                         ((f64) tc->cwnd) / srtt);
1165 }
1166
1167 static void
1168 tcp_timer_keep_handler (u32 conn_index)
1169 {
1170   u32 thread_index = vlib_get_thread_index ();
1171   tcp_connection_t *tc;
1172
1173   tc = tcp_connection_get (conn_index, thread_index);
1174   tc->timers[TCP_TIMER_KEEP] = TCP_TIMER_HANDLE_INVALID;
1175
1176   tcp_connection_close (tc);
1177 }
1178
1179 static void
1180 tcp_timer_establish_handler (u32 conn_index)
1181 {
1182   tcp_connection_t *tc;
1183
1184   tc = tcp_half_open_connection_get (conn_index);
1185   if (tc)
1186     {
1187       ASSERT (tc->state == TCP_STATE_SYN_SENT);
1188       session_stream_connect_notify (&tc->connection, 1 /* fail */ );
1189       TCP_DBG ("establish pop: %U", format_tcp_connection, tc, 2);
1190     }
1191   else
1192     {
1193       tc = tcp_connection_get (conn_index, vlib_get_thread_index ());
1194       /* note: the connection may have already disappeared */
1195       if (PREDICT_FALSE (tc == 0))
1196         return;
1197       TCP_DBG ("establish pop: %U", format_tcp_connection, tc, 2);
1198       ASSERT (tc->state == TCP_STATE_SYN_RCVD);
1199       /* Start cleanup. App wasn't notified yet so use delete notify as
1200        * opposed to delete to cleanup session layer state. */
1201       stream_session_delete_notify (&tc->connection);
1202     }
1203   tc->timers[TCP_TIMER_ESTABLISH] = TCP_TIMER_HANDLE_INVALID;
1204   tcp_connection_cleanup (tc);
1205 }
1206
1207 static void
1208 tcp_timer_waitclose_handler (u32 conn_index)
1209 {
1210   u32 thread_index = vlib_get_thread_index ();
1211   tcp_connection_t *tc;
1212
1213   tc = tcp_connection_get (conn_index, thread_index);
1214   if (!tc)
1215     return;
1216   tc->timers[TCP_TIMER_WAITCLOSE] = TCP_TIMER_HANDLE_INVALID;
1217
1218   /* Session didn't come back with a close(). Send FIN either way
1219    * and switch to LAST_ACK. */
1220   if (tc->state == TCP_STATE_CLOSE_WAIT)
1221     {
1222       if (tc->flags & TCP_CONN_FINSNT)
1223         {
1224           clib_warning ("FIN was sent and still in CLOSE WAIT. Weird!");
1225         }
1226
1227       /* Make sure we don't try to send unsent data */
1228       tcp_connection_timers_reset (tc);
1229       tcp_cong_recovery_off (tc);
1230       tc->snd_una_max = tc->snd_nxt = tc->snd_una;
1231       tcp_send_fin (tc);
1232       tc->state = TCP_STATE_LAST_ACK;
1233
1234       /* Make sure we don't wait in LAST ACK forever */
1235       tcp_timer_set (tc, TCP_TIMER_WAITCLOSE, TCP_2MSL_TIME);
1236
1237       /* Don't delete the connection yet */
1238       return;
1239     }
1240
1241   tcp_connection_del (tc);
1242 }
1243
1244 /* *INDENT-OFF* */
1245 static timer_expiration_handler *timer_expiration_handlers[TCP_N_TIMERS] =
1246 {
1247     tcp_timer_retransmit_handler,
1248     tcp_timer_delack_handler,
1249     tcp_timer_persist_handler,
1250     tcp_timer_keep_handler,
1251     tcp_timer_waitclose_handler,
1252     tcp_timer_retransmit_syn_handler,
1253     tcp_timer_establish_handler
1254 };
1255 /* *INDENT-ON* */
1256
1257 static void
1258 tcp_expired_timers_dispatch (u32 * expired_timers)
1259 {
1260   int i;
1261   u32 connection_index, timer_id;
1262
1263   for (i = 0; i < vec_len (expired_timers); i++)
1264     {
1265       /* Get session index and timer id */
1266       connection_index = expired_timers[i] & 0x0FFFFFFF;
1267       timer_id = expired_timers[i] >> 28;
1268
1269       TCP_EVT_DBG (TCP_EVT_TIMER_POP, connection_index, timer_id);
1270
1271       /* Handle expiration */
1272       (*timer_expiration_handlers[timer_id]) (connection_index);
1273     }
1274 }
1275
1276 static void
1277 tcp_initialize_timer_wheels (tcp_main_t * tm)
1278 {
1279   tw_timer_wheel_16t_2w_512sl_t *tw;
1280   /* *INDENT-OFF* */
1281   foreach_vlib_main (({
1282     tw = &tm->wrk_ctx[ii].timer_wheel;
1283     tw_timer_wheel_init_16t_2w_512sl (tw, tcp_expired_timers_dispatch,
1284                                       100e-3 /* timer period 100ms */ , ~0);
1285     tw->last_run_time = vlib_time_now (this_vlib_main);
1286   }));
1287   /* *INDENT-ON* */
1288 }
1289
1290 static clib_error_t *
1291 tcp_main_enable (vlib_main_t * vm)
1292 {
1293   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
1294   vlib_thread_main_t *vtm = vlib_get_thread_main ();
1295   clib_error_t *error = 0;
1296   u32 num_threads;
1297   int thread;
1298   tcp_connection_t *tc __attribute__ ((unused));
1299   u32 preallocated_connections_per_thread;
1300
1301   if ((error = vlib_call_init_function (vm, ip_main_init)))
1302     return error;
1303   if ((error = vlib_call_init_function (vm, ip4_lookup_init)))
1304     return error;
1305   if ((error = vlib_call_init_function (vm, ip6_lookup_init)))
1306     return error;
1307
1308   /*
1309    * Registrations
1310    */
1311
1312   ip4_register_protocol (IP_PROTOCOL_TCP, tcp4_input_node.index);
1313   ip6_register_protocol (IP_PROTOCOL_TCP, tcp6_input_node.index);
1314
1315   /*
1316    * Initialize data structures
1317    */
1318
1319   num_threads = 1 /* main thread */  + vtm->n_threads;
1320   vec_validate (tm->connections, num_threads - 1);
1321
1322   /*
1323    * Preallocate connections. Assume that thread 0 won't
1324    * use preallocated threads when running multi-core
1325    */
1326   if (num_threads == 1)
1327     {
1328       thread = 0;
1329       preallocated_connections_per_thread = tm->preallocated_connections;
1330     }
1331   else
1332     {
1333       thread = 1;
1334       preallocated_connections_per_thread =
1335         tm->preallocated_connections / (num_threads - 1);
1336     }
1337   for (; thread < num_threads; thread++)
1338     {
1339       if (preallocated_connections_per_thread)
1340         pool_init_fixed (tm->connections[thread],
1341                          preallocated_connections_per_thread);
1342     }
1343
1344   /*
1345    * Use a preallocated half-open connection pool?
1346    */
1347   if (tm->preallocated_half_open_connections)
1348     pool_init_fixed (tm->half_open_connections,
1349                      tm->preallocated_half_open_connections);
1350
1351   /* Initialize clocks per tick for TCP timestamp. Used to compute
1352    * monotonically increasing timestamps. */
1353   tm->tstamp_ticks_per_clock = vm->clib_time.seconds_per_clock
1354     / TCP_TSTAMP_RESOLUTION;
1355
1356   if (num_threads > 1)
1357     {
1358       clib_spinlock_init (&tm->half_open_lock);
1359     }
1360
1361   vec_validate (tm->wrk_ctx, num_threads - 1);
1362   tcp_initialize_timer_wheels (tm);
1363
1364   tm->bytes_per_buffer = vlib_buffer_free_list_buffer_size
1365     (vm, VLIB_BUFFER_DEFAULT_FREE_LIST_INDEX);
1366
1367   return error;
1368 }
1369
1370 clib_error_t *
1371 vnet_tcp_enable_disable (vlib_main_t * vm, u8 is_en)
1372 {
1373   if (is_en)
1374     {
1375       if (tcp_main.is_enabled)
1376         return 0;
1377
1378       return tcp_main_enable (vm);
1379     }
1380   else
1381     {
1382       tcp_main.is_enabled = 0;
1383     }
1384
1385   return 0;
1386 }
1387
1388 void
1389 tcp_punt_unknown (vlib_main_t * vm, u8 is_ip4, u8 is_add)
1390 {
1391   tcp_main_t *tm = &tcp_main;
1392   if (is_ip4)
1393     tm->punt_unknown4 = is_add;
1394   else
1395     tm->punt_unknown6 = is_add;
1396 }
1397
1398 static clib_error_t *
1399 tcp_init (vlib_main_t * vm)
1400 {
1401   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
1402   ip_main_t *im = &ip_main;
1403   ip_protocol_info_t *pi;
1404
1405   /* Session layer, and by implication tcp, are disabled by default */
1406   tm->is_enabled = 0;
1407
1408   /* Register with IP for header parsing */
1409   pi = ip_get_protocol_info (im, IP_PROTOCOL_TCP);
1410   if (pi == 0)
1411     return clib_error_return (0, "TCP protocol info AWOL");
1412   pi->format_header = format_tcp_header;
1413   pi->unformat_pg_edit = unformat_pg_tcp_header;
1414
1415   /* Register as transport with session layer */
1416   transport_register_protocol (TRANSPORT_PROTO_TCP, &tcp_proto,
1417                                FIB_PROTOCOL_IP4, tcp4_output_node.index);
1418   transport_register_protocol (TRANSPORT_PROTO_TCP, &tcp_proto,
1419                                FIB_PROTOCOL_IP6, tcp6_output_node.index);
1420
1421   tcp_api_reference ();
1422   return 0;
1423 }
1424
1425 VLIB_INIT_FUNCTION (tcp_init);
1426
1427 static clib_error_t *
1428 tcp_config_fn (vlib_main_t * vm, unformat_input_t * input)
1429 {
1430   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
1431
1432   while (unformat_check_input (input) != UNFORMAT_END_OF_INPUT)
1433     {
1434       if (unformat (input, "preallocated-connections %d",
1435                     &tm->preallocated_connections))
1436         ;
1437       else if (unformat (input, "preallocated-half-open-connections %d",
1438                          &tm->preallocated_half_open_connections))
1439         ;
1440       else if (unformat (input, "buffer-fail-fraction %f",
1441                          &tm->buffer_fail_fraction))
1442         ;
1443       else if (unformat (input, "max-rx-fifo %U", unformat_memory_size,
1444                          &tm->max_rx_fifo))
1445         ;
1446       else if (unformat (input, "tx-pacing"))
1447         tm->tx_pacing = 1;
1448       else
1449         return clib_error_return (0, "unknown input `%U'",
1450                                   format_unformat_error, input);
1451     }
1452   return 0;
1453 }
1454
1455 VLIB_CONFIG_FUNCTION (tcp_config_fn, "tcp");
1456
1457
1458 /**
1459  * \brief Configure an ipv4 source address range
1460  * @param vm vlib_main_t pointer
1461  * @param start first ipv4 address in the source address range
1462  * @param end last ipv4 address in the source address range
1463  * @param table_id VRF / table ID, 0 for the default FIB
1464  * @return 0 if all OK, else an error indication from api_errno.h
1465  */
1466
1467 int
1468 tcp_configure_v4_source_address_range (vlib_main_t * vm,
1469                                        ip4_address_t * start,
1470                                        ip4_address_t * end, u32 table_id)
1471 {
1472   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
1473   vnet_main_t *vnm = vnet_get_main ();
1474   u32 start_host_byte_order, end_host_byte_order;
1475   fib_prefix_t prefix;
1476   vnet_sw_interface_t *si;
1477   fib_node_index_t fei;
1478   u32 fib_index = 0;
1479   u32 sw_if_index;
1480   int rv;
1481   int vnet_proxy_arp_add_del (ip4_address_t * lo_addr,
1482                               ip4_address_t * hi_addr, u32 fib_index,
1483                               int is_del);
1484
1485   clib_memset (&prefix, 0, sizeof (prefix));
1486
1487   fib_index = fib_table_find (FIB_PROTOCOL_IP4, table_id);
1488
1489   if (fib_index == ~0)
1490     return VNET_API_ERROR_NO_SUCH_FIB;
1491
1492   start_host_byte_order = clib_net_to_host_u32 (start->as_u32);
1493   end_host_byte_order = clib_net_to_host_u32 (end->as_u32);
1494
1495   /* sanity check for reversed args or some such */
1496   if ((end_host_byte_order - start_host_byte_order) > (10 << 10))
1497     return VNET_API_ERROR_INVALID_ARGUMENT;
1498
1499   /* Lookup the last address, to identify the interface involved */
1500   prefix.fp_len = 32;
1501   prefix.fp_proto = FIB_PROTOCOL_IP4;
1502   memcpy (&prefix.fp_addr.ip4, end, sizeof (ip4_address_t));
1503
1504   fei = fib_table_lookup (fib_index, &prefix);
1505
1506   /* Couldn't find route to destination. Bail out. */
1507   if (fei == FIB_NODE_INDEX_INVALID)
1508     return VNET_API_ERROR_NEXT_HOP_NOT_IN_FIB;
1509
1510   sw_if_index = fib_entry_get_resolving_interface (fei);
1511
1512   /* Enable proxy arp on the interface */
1513   si = vnet_get_sw_interface (vnm, sw_if_index);
1514   si->flags |= VNET_SW_INTERFACE_FLAG_PROXY_ARP;
1515
1516   /* Configure proxy arp across the range */
1517   rv = vnet_proxy_arp_add_del (start, end, fib_index, 0 /* is_del */ );
1518
1519   if (rv)
1520     return rv;
1521
1522   do
1523     {
1524       dpo_id_t dpo = DPO_INVALID;
1525
1526       vec_add1 (tm->ip4_src_addresses, start[0]);
1527
1528       /* Add local adjacencies for the range */
1529
1530       receive_dpo_add_or_lock (DPO_PROTO_IP4, ~0 /* sw_if_index */ ,
1531                                NULL, &dpo);
1532       prefix.fp_len = 32;
1533       prefix.fp_proto = FIB_PROTOCOL_IP4;
1534       prefix.fp_addr.ip4.as_u32 = start->as_u32;
1535
1536       fib_table_entry_special_dpo_update (fib_index,
1537                                           &prefix,
1538                                           FIB_SOURCE_API,
1539                                           FIB_ENTRY_FLAG_EXCLUSIVE, &dpo);
1540       dpo_reset (&dpo);
1541
1542       start_host_byte_order++;
1543       start->as_u32 = clib_host_to_net_u32 (start_host_byte_order);
1544     }
1545   while (start_host_byte_order <= end_host_byte_order);
1546
1547   return 0;
1548 }
1549
1550 /**
1551  * \brief Configure an ipv6 source address range
1552  * @param vm vlib_main_t pointer
1553  * @param start first ipv6 address in the source address range
1554  * @param end last ipv6 address in the source address range
1555  * @param table_id VRF / table ID, 0 for the default FIB
1556  * @return 0 if all OK, else an error indication from api_errno.h
1557  */
1558
1559 int
1560 tcp_configure_v6_source_address_range (vlib_main_t * vm,
1561                                        ip6_address_t * start,
1562                                        ip6_address_t * end, u32 table_id)
1563 {
1564   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
1565   fib_prefix_t prefix;
1566   u32 fib_index = 0;
1567   fib_node_index_t fei;
1568   u32 sw_if_index;
1569
1570   clib_memset (&prefix, 0, sizeof (prefix));
1571
1572   fib_index = fib_table_find (FIB_PROTOCOL_IP6, table_id);
1573
1574   if (fib_index == ~0)
1575     return VNET_API_ERROR_NO_SUCH_FIB;
1576
1577   while (1)
1578     {
1579       int i;
1580       ip6_address_t tmp;
1581       dpo_id_t dpo = DPO_INVALID;
1582
1583       /* Remember this address */
1584       vec_add1 (tm->ip6_src_addresses, start[0]);
1585
1586       /* Lookup the prefix, to identify the interface involved */
1587       prefix.fp_len = 128;
1588       prefix.fp_proto = FIB_PROTOCOL_IP6;
1589       memcpy (&prefix.fp_addr.ip6, start, sizeof (ip6_address_t));
1590
1591       fei = fib_table_lookup (fib_index, &prefix);
1592
1593       /* Couldn't find route to destination. Bail out. */
1594       if (fei == FIB_NODE_INDEX_INVALID)
1595         return VNET_API_ERROR_NEXT_HOP_NOT_IN_FIB;
1596
1597       sw_if_index = fib_entry_get_resolving_interface (fei);
1598
1599       if (sw_if_index == (u32) ~ 0)
1600         return VNET_API_ERROR_NO_MATCHING_INTERFACE;
1601
1602       /* Add a proxy neighbor discovery entry for this address */
1603       ip6_neighbor_proxy_add_del (sw_if_index, start, 0 /* is_del */ );
1604
1605       /* Add a receive adjacency for this address */
1606       receive_dpo_add_or_lock (DPO_PROTO_IP6, ~0 /* sw_if_index */ ,
1607                                NULL, &dpo);
1608
1609       fib_table_entry_special_dpo_update (fib_index,
1610                                           &prefix,
1611                                           FIB_SOURCE_API,
1612                                           FIB_ENTRY_FLAG_EXCLUSIVE, &dpo);
1613       dpo_reset (&dpo);
1614
1615       /* Done with the entire range? */
1616       if (!memcmp (start, end, sizeof (start[0])))
1617         break;
1618
1619       /* Increment the address. DGMS. */
1620       tmp = start[0];
1621       for (i = 15; i >= 0; i--)
1622         {
1623           tmp.as_u8[i] += 1;
1624           if (tmp.as_u8[i] != 0)
1625             break;
1626         }
1627       start[0] = tmp;
1628     }
1629   return 0;
1630 }
1631
1632 static clib_error_t *
1633 tcp_src_address (vlib_main_t * vm,
1634                  unformat_input_t * input, vlib_cli_command_t * cmd_arg)
1635 {
1636   ip4_address_t v4start, v4end;
1637   ip6_address_t v6start, v6end;
1638   u32 table_id = 0;
1639   int v4set = 0;
1640   int v6set = 0;
1641   int rv;
1642
1643   while (unformat_check_input (input) != UNFORMAT_END_OF_INPUT)
1644     {
1645       if (unformat (input, "%U - %U", unformat_ip4_address, &v4start,
1646                     unformat_ip4_address, &v4end))
1647         v4set = 1;
1648       else if (unformat (input, "%U", unformat_ip4_address, &v4start))
1649         {
1650           memcpy (&v4end, &v4start, sizeof (v4start));
1651           v4set = 1;
1652         }
1653       else if (unformat (input, "%U - %U", unformat_ip6_address, &v6start,
1654                          unformat_ip6_address, &v6end))
1655         v6set = 1;
1656       else if (unformat (input, "%U", unformat_ip6_address, &v6start))
1657         {
1658           memcpy (&v6end, &v6start, sizeof (v6start));
1659           v6set = 1;
1660         }
1661       else if (unformat (input, "fib-table %d", &table_id))
1662         ;
1663       else
1664         break;
1665     }
1666
1667   if (!v4set && !v6set)
1668     return clib_error_return (0, "at least one v4 or v6 address required");
1669
1670   if (v4set)
1671     {
1672       rv = tcp_configure_v4_source_address_range (vm, &v4start, &v4end,
1673                                                   table_id);
1674       switch (rv)
1675         {
1676         case 0:
1677           break;
1678
1679         case VNET_API_ERROR_NO_SUCH_FIB:
1680           return clib_error_return (0, "Invalid table-id %d", table_id);
1681
1682         case VNET_API_ERROR_INVALID_ARGUMENT:
1683           return clib_error_return (0, "Invalid address range %U - %U",
1684                                     format_ip4_address, &v4start,
1685                                     format_ip4_address, &v4end);
1686         default:
1687           return clib_error_return (0, "error %d", rv);
1688           break;
1689         }
1690     }
1691   if (v6set)
1692     {
1693       rv = tcp_configure_v6_source_address_range (vm, &v6start, &v6end,
1694                                                   table_id);
1695       switch (rv)
1696         {
1697         case 0:
1698           break;
1699
1700         case VNET_API_ERROR_NO_SUCH_FIB:
1701           return clib_error_return (0, "Invalid table-id %d", table_id);
1702
1703         default:
1704           return clib_error_return (0, "error %d", rv);
1705           break;
1706         }
1707     }
1708   return 0;
1709 }
1710
1711 /* *INDENT-OFF* */
1712 VLIB_CLI_COMMAND (tcp_src_address_command, static) =
1713 {
1714   .path = "tcp src-address",
1715   .short_help = "tcp src-address <ip-addr> [- <ip-addr>] add src address range",
1716   .function = tcp_src_address,
1717 };
1718 /* *INDENT-ON* */
1719
1720 static u8 *
1721 tcp_scoreboard_dump_trace (u8 * s, sack_scoreboard_t * sb)
1722 {
1723 #if TCP_SCOREBOARD_TRACE
1724
1725   scoreboard_trace_elt_t *block;
1726   int i = 0;
1727
1728   if (!sb->trace)
1729     return s;
1730
1731   s = format (s, "scoreboard trace:");
1732   vec_foreach (block, sb->trace)
1733   {
1734     s = format (s, "{%u, %u, %u, %u, %u}, ", block->start, block->end,
1735                 block->ack, block->snd_una_max, block->group);
1736     if ((++i % 3) == 0)
1737       s = format (s, "\n");
1738   }
1739   return s;
1740 #else
1741   return 0;
1742 #endif
1743 }
1744
1745 static clib_error_t *
1746 tcp_show_scoreboard_trace_fn (vlib_main_t * vm, unformat_input_t * input,
1747                               vlib_cli_command_t * cmd_arg)
1748 {
1749   transport_connection_t *tconn = 0;
1750   tcp_connection_t *tc;
1751   u8 *s = 0;
1752   while (unformat_check_input (input) != UNFORMAT_END_OF_INPUT)
1753     {
1754       if (unformat (input, "%U", unformat_transport_connection, &tconn,
1755                     TRANSPORT_PROTO_TCP))
1756         ;
1757       else
1758         return clib_error_return (0, "unknown input `%U'",
1759                                   format_unformat_error, input);
1760     }
1761
1762   if (!TCP_SCOREBOARD_TRACE)
1763     {
1764       vlib_cli_output (vm, "scoreboard tracing not enabled");
1765       return 0;
1766     }
1767
1768   tc = tcp_get_connection_from_transport (tconn);
1769   s = tcp_scoreboard_dump_trace (s, &tc->sack_sb);
1770   vlib_cli_output (vm, "%v", s);
1771   return 0;
1772 }
1773
1774 /* *INDENT-OFF* */
1775 VLIB_CLI_COMMAND (tcp_show_scoreboard_trace_command, static) =
1776 {
1777   .path = "show tcp scoreboard trace",
1778   .short_help = "show tcp scoreboard trace <connection>",
1779   .function = tcp_show_scoreboard_trace_fn,
1780 };
1781 /* *INDENT-ON* */
1782
1783 u8 *
1784 tcp_scoreboard_replay (u8 * s, tcp_connection_t * tc, u8 verbose)
1785 {
1786   int i, trace_len;
1787   scoreboard_trace_elt_t *trace;
1788   u32 next_ack, left, group, has_new_ack = 0;
1789   tcp_connection_t _dummy_tc, *dummy_tc = &_dummy_tc;
1790   sack_block_t *block;
1791
1792   if (!tc)
1793     return s;
1794
1795   clib_memset (dummy_tc, 0, sizeof (*dummy_tc));
1796   tcp_connection_timers_init (dummy_tc);
1797   scoreboard_init (&dummy_tc->sack_sb);
1798   dummy_tc->rcv_opts.flags |= TCP_OPTS_FLAG_SACK;
1799
1800 /* Since this is also accessible via decl. in tcp.h.
1801  * Otherwise, it is gated earlier by cli parser.
1802  */
1803 #if (!TCP_SCOREBOARD_TRACE)
1804   s = format (0, "scoreboard tracing not enabled");
1805   return s;
1806 #else
1807   trace = tc->sack_sb.trace;
1808   trace_len = vec_len (tc->sack_sb.trace);
1809 #endif
1810
1811   for (i = 0; i < trace_len; i++)
1812     {
1813       if (trace[i].ack != 0)
1814         {
1815           dummy_tc->snd_una = trace[i].ack - 1448;
1816           dummy_tc->snd_una_max = trace[i].ack;
1817         }
1818     }
1819
1820   left = 0;
1821   while (left < trace_len)
1822     {
1823       group = trace[left].group;
1824       vec_reset_length (dummy_tc->rcv_opts.sacks);
1825       has_new_ack = 0;
1826       while (trace[left].group == group)
1827         {
1828           if (trace[left].ack != 0)
1829             {
1830               if (verbose)
1831                 s = format (s, "Adding ack %u, snd_una_max %u, segs: ",
1832                             trace[left].ack, trace[left].snd_una_max);
1833               dummy_tc->snd_una_max = trace[left].snd_una_max;
1834               next_ack = trace[left].ack;
1835               has_new_ack = 1;
1836             }
1837           else
1838             {
1839               if (verbose)
1840                 s = format (s, "[%u, %u], ", trace[left].start,
1841                             trace[left].end);
1842               vec_add2 (dummy_tc->rcv_opts.sacks, block, 1);
1843               block->start = trace[left].start;
1844               block->end = trace[left].end;
1845             }
1846           left++;
1847         }
1848
1849       /* Push segments */
1850       tcp_rcv_sacks (dummy_tc, next_ack);
1851       if (has_new_ack)
1852         dummy_tc->snd_una = next_ack + dummy_tc->sack_sb.snd_una_adv;
1853
1854       if (verbose)
1855         s = format (s, "result: %U", format_tcp_scoreboard,
1856                     &dummy_tc->sack_sb);
1857
1858     }
1859   s = format (s, "result: %U", format_tcp_scoreboard, &dummy_tc->sack_sb);
1860
1861   return s;
1862 }
1863
1864 static clib_error_t *
1865 tcp_scoreboard_trace_fn (vlib_main_t * vm, unformat_input_t * input,
1866                          vlib_cli_command_t * cmd_arg)
1867 {
1868   transport_connection_t *tconn = 0;
1869   tcp_connection_t *tc = 0;
1870   u8 *str = 0;
1871   while (unformat_check_input (input) != UNFORMAT_END_OF_INPUT)
1872     {
1873       if (unformat (input, "%U", unformat_transport_connection, &tconn,
1874                     TRANSPORT_PROTO_TCP))
1875         ;
1876       else
1877         return clib_error_return (0, "unknown input `%U'",
1878                                   format_unformat_error, input);
1879     }
1880
1881   if (!TCP_SCOREBOARD_TRACE)
1882     {
1883       vlib_cli_output (vm, "scoreboard tracing not enabled");
1884       return 0;
1885     }
1886
1887   tc = tcp_get_connection_from_transport (tconn);
1888   if (!tc)
1889     {
1890       vlib_cli_output (vm, "connection not found");
1891       return 0;
1892     }
1893   str = tcp_scoreboard_replay (str, tc, 1);
1894   vlib_cli_output (vm, "%v", str);
1895   return 0;
1896 }
1897
1898 /* *INDENT-OFF* */
1899 VLIB_CLI_COMMAND (tcp_replay_scoreboard_command, static) =
1900 {
1901   .path = "tcp replay scoreboard",
1902   .short_help = "tcp replay scoreboard <connection>",
1903   .function = tcp_scoreboard_trace_fn,
1904 };
1905 /* *INDENT-ON* */
1906
1907 static clib_error_t *
1908 show_tcp_punt_fn (vlib_main_t * vm, unformat_input_t * input,
1909                   vlib_cli_command_t * cmd_arg)
1910 {
1911   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
1912   if (unformat_check_input (input) != UNFORMAT_END_OF_INPUT)
1913     return clib_error_return (0, "unknown input `%U'", format_unformat_error,
1914                               input);
1915   vlib_cli_output (vm, "IPv4 TCP punt: %s",
1916                    tm->punt_unknown4 ? "enabled" : "disabled");
1917   vlib_cli_output (vm, "IPv6 TCP punt: %s",
1918                    tm->punt_unknown6 ? "enabled" : "disabled");
1919   return 0;
1920 }
1921 /* *INDENT-OFF* */
1922 VLIB_CLI_COMMAND (show_tcp_punt_command, static) =
1923 {
1924   .path = "show tcp punt",
1925   .short_help = "show tcp punt",
1926   .function = show_tcp_punt_fn,
1927 };
1928 /* *INDENT-ON* */
1929
1930 /*
1931  * fd.io coding-style-patch-verification: ON
1932  *
1933  * Local Variables:
1934  * eval: (c-set-style "gnu")
1935  * End:
1936  */