acb3868f419c60975653fc1912fd12a037ec330b
[vpp.git] / src / vnet / tcp / tcp.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2016-2019 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/tcp/tcp_inlines.h>
23 #include <vnet/session/session.h>
24 #include <vnet/fib/fib.h>
25 #include <vnet/dpo/load_balance.h>
26 #include <math.h>
27
28 tcp_main_t tcp_main;
29
30 typedef struct
31 {
32   fib_protocol_t nh_proto;
33   vnet_link_t link_type;
34   ip46_address_t ip;
35   u32 sw_if_index;
36   u8 is_add;
37 } tcp_add_del_adj_args_t;
38
39 static void
40 tcp_add_del_adj_cb (tcp_add_del_adj_args_t * args)
41 {
42   u32 ai;
43   if (args->is_add)
44     {
45       adj_nbr_add_or_lock (args->nh_proto, args->link_type, &args->ip,
46                            args->sw_if_index);
47     }
48   else
49     {
50       ai = adj_nbr_find (FIB_PROTOCOL_IP6, VNET_LINK_IP6, &args->ip,
51                          args->sw_if_index);
52       if (ai != ADJ_INDEX_INVALID)
53         adj_unlock (ai);
54     }
55 }
56
57 static void
58 tcp_add_del_adjacency (tcp_connection_t * tc, u8 is_add)
59 {
60   tcp_add_del_adj_args_t args = {
61     .nh_proto = FIB_PROTOCOL_IP6,
62     .link_type = VNET_LINK_IP6,
63     .ip = tc->c_rmt_ip,
64     .sw_if_index = tc->sw_if_index,
65     .is_add = is_add
66   };
67   vlib_rpc_call_main_thread (tcp_add_del_adj_cb, (u8 *) & args,
68                              sizeof (args));
69 }
70
71 static void
72 tcp_cc_init (tcp_connection_t * tc)
73 {
74   tc->cc_algo->init (tc);
75 }
76
77 static void
78 tcp_cc_cleanup (tcp_connection_t * tc)
79 {
80   if (tc->cc_algo->cleanup)
81     tc->cc_algo->cleanup (tc);
82 }
83
84 void
85 tcp_cc_algo_register (tcp_cc_algorithm_type_e type,
86                       const tcp_cc_algorithm_t * vft)
87 {
88   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
89   vec_validate (tm->cc_algos, type);
90
91   tm->cc_algos[type] = *vft;
92   hash_set_mem (tm->cc_algo_by_name, vft->name, type);
93 }
94
95 tcp_cc_algorithm_t *
96 tcp_cc_algo_get (tcp_cc_algorithm_type_e type)
97 {
98   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
99   return &tm->cc_algos[type];
100 }
101
102 tcp_cc_algorithm_type_e
103 tcp_cc_algo_new_type (const tcp_cc_algorithm_t * vft)
104 {
105   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
106   tcp_cc_algo_register (++tm->cc_last_type, vft);
107   return tm->cc_last_type;
108 }
109
110 static u32
111 tcp_connection_bind (u32 session_index, transport_endpoint_t * lcl)
112 {
113   tcp_main_t *tm = &tcp_main;
114   tcp_connection_t *listener;
115   void *iface_ip;
116
117   pool_get (tm->listener_pool, listener);
118   clib_memset (listener, 0, sizeof (*listener));
119
120   listener->c_c_index = listener - tm->listener_pool;
121   listener->c_lcl_port = lcl->port;
122
123   /* If we are provided a sw_if_index, bind using one of its ips */
124   if (ip_is_zero (&lcl->ip, 1) && lcl->sw_if_index != ENDPOINT_INVALID_INDEX)
125     {
126       if ((iface_ip = ip_interface_get_first_ip (lcl->sw_if_index,
127                                                  lcl->is_ip4)))
128         ip_set (&lcl->ip, iface_ip, lcl->is_ip4);
129     }
130   ip_copy (&listener->c_lcl_ip, &lcl->ip, lcl->is_ip4);
131   listener->c_is_ip4 = lcl->is_ip4;
132   listener->c_proto = TRANSPORT_PROTO_TCP;
133   listener->c_s_index = session_index;
134   listener->c_fib_index = lcl->fib_index;
135   listener->state = TCP_STATE_LISTEN;
136   listener->cc_algo = tcp_cc_algo_get (tcp_cfg.cc_algo);
137
138   tcp_connection_timers_init (listener);
139
140   TCP_EVT (TCP_EVT_BIND, listener);
141
142   return listener->c_c_index;
143 }
144
145 static u32
146 tcp_session_bind (u32 session_index, transport_endpoint_t * tep)
147 {
148   return tcp_connection_bind (session_index, tep);
149 }
150
151 static void
152 tcp_connection_unbind (u32 listener_index)
153 {
154   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
155   tcp_connection_t *tc;
156
157   tc = pool_elt_at_index (tm->listener_pool, listener_index);
158
159   TCP_EVT (TCP_EVT_UNBIND, tc);
160
161   /* Poison the entry */
162   if (CLIB_DEBUG > 0)
163     clib_memset (tc, 0xFA, sizeof (*tc));
164
165   pool_put_index (tm->listener_pool, listener_index);
166 }
167
168 static u32
169 tcp_session_unbind (u32 listener_index)
170 {
171   tcp_connection_unbind (listener_index);
172   return 0;
173 }
174
175 static transport_connection_t *
176 tcp_session_get_listener (u32 listener_index)
177 {
178   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
179   tcp_connection_t *tc;
180   tc = pool_elt_at_index (tm->listener_pool, listener_index);
181   return &tc->connection;
182 }
183
184 /**
185  * Cleanup half-open connection
186  *
187  */
188 static void
189 tcp_half_open_connection_free (tcp_connection_t * tc)
190 {
191   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
192   if (CLIB_DEBUG)
193     clib_memset (tc, 0xFA, sizeof (*tc));
194   pool_put (tm->half_open_connections, tc);
195 }
196
197 /**
198  * Try to cleanup half-open connection
199  *
200  * If called from a thread that doesn't own tc, the call won't have any
201  * effect.
202  *
203  * @param tc - connection to be cleaned up
204  * @return non-zero if cleanup failed.
205  */
206 int
207 tcp_half_open_connection_cleanup (tcp_connection_t * tc)
208 {
209   tcp_worker_ctx_t *wrk;
210
211   /* Make sure this is the owning thread */
212   if (tc->c_thread_index != vlib_get_thread_index ())
213     return 1;
214
215   session_half_open_delete_notify (&tc->connection);
216   wrk = tcp_get_worker (tc->c_thread_index);
217   tcp_timer_reset (&wrk->timer_wheel, tc, TCP_TIMER_RETRANSMIT_SYN);
218   tcp_half_open_connection_free (tc);
219   return 0;
220 }
221
222 static tcp_connection_t *
223 tcp_half_open_connection_new (void)
224 {
225   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
226   tcp_connection_t *tc = 0;
227   ASSERT (vlib_get_thread_index () == 0);
228   pool_get (tm->half_open_connections, tc);
229   clib_memset (tc, 0, sizeof (*tc));
230   tc->c_c_index = tc - tm->half_open_connections;
231   return tc;
232 }
233
234 /**
235  * Cleans up connection state.
236  *
237  * No notifications.
238  */
239 void
240 tcp_connection_cleanup (tcp_connection_t * tc)
241 {
242   TCP_EVT (TCP_EVT_DELETE, tc);
243
244   /* Cleanup local endpoint if this was an active connect */
245   if (!(tc->cfg_flags & TCP_CFG_F_NO_ENDPOINT))
246     transport_endpoint_cleanup (TRANSPORT_PROTO_TCP, &tc->c_lcl_ip,
247                                 tc->c_lcl_port);
248
249   /* Check if connection is not yet fully established */
250   if (tc->state == TCP_STATE_SYN_SENT)
251     {
252       /* Try to remove the half-open connection. If this is not the owning
253        * thread, tc won't be removed. Retransmit or establish timers will
254        * eventually expire and call again cleanup on the right thread. */
255       if (tcp_half_open_connection_cleanup (tc))
256         tc->flags |= TCP_CONN_HALF_OPEN_DONE;
257     }
258   else
259     {
260       /* Make sure all timers are cleared */
261       tcp_connection_timers_reset (tc);
262
263       if (!tc->c_is_ip4 && ip6_address_is_link_local_unicast (&tc->c_rmt_ip6))
264         tcp_add_del_adjacency (tc, 0);
265
266       tcp_cc_cleanup (tc);
267       vec_free (tc->snd_sacks);
268       vec_free (tc->snd_sacks_fl);
269       vec_free (tc->rcv_opts.sacks);
270       pool_free (tc->sack_sb.holes);
271
272       if (tc->cfg_flags & TCP_CFG_F_RATE_SAMPLE)
273         tcp_bt_cleanup (tc);
274
275       tcp_connection_free (tc);
276     }
277 }
278
279 /**
280  * Connection removal.
281  *
282  * This should be called only once connection enters CLOSED state. Note
283  * that it notifies the session of the removal event, so if the goal is to
284  * just remove the connection, call tcp_connection_cleanup instead.
285  */
286 void
287 tcp_connection_del (tcp_connection_t * tc)
288 {
289   session_transport_delete_notify (&tc->connection);
290   tcp_connection_cleanup (tc);
291 }
292
293 tcp_connection_t *
294 tcp_connection_alloc (u8 thread_index)
295 {
296   tcp_worker_ctx_t *wrk = tcp_get_worker (thread_index);
297   tcp_connection_t *tc;
298
299   pool_get (wrk->connections, tc);
300   clib_memset (tc, 0, sizeof (*tc));
301   tc->c_c_index = tc - wrk->connections;
302   tc->c_thread_index = thread_index;
303   return tc;
304 }
305
306 tcp_connection_t *
307 tcp_connection_alloc_w_base (u8 thread_index, tcp_connection_t * base)
308 {
309   tcp_worker_ctx_t *wrk = tcp_get_worker (thread_index);
310   tcp_connection_t *tc;
311
312   pool_get (wrk->connections, tc);
313   clib_memcpy_fast (tc, base, sizeof (*tc));
314   tc->c_c_index = tc - wrk->connections;
315   tc->c_thread_index = thread_index;
316   return tc;
317 }
318
319 void
320 tcp_connection_free (tcp_connection_t * tc)
321 {
322   tcp_worker_ctx_t *wrk = tcp_get_worker (tc->c_thread_index);
323   if (CLIB_DEBUG)
324     {
325       clib_memset (tc, 0xFA, sizeof (*tc));
326       pool_put (wrk->connections, tc);
327       return;
328     }
329   pool_put (wrk->connections, tc);
330 }
331
332 void
333 tcp_program_cleanup (tcp_worker_ctx_t * wrk, tcp_connection_t * tc)
334 {
335   tcp_cleanup_req_t *req;
336   clib_time_type_t now;
337
338   now = tcp_time_now_us (tc->c_thread_index);
339   clib_fifo_add2 (wrk->pending_cleanups, req);
340   req->connection_index = tc->c_c_index;
341   req->free_time = now + tcp_cfg.cleanup_time;
342 }
343
344 /**
345  * Begin connection closing procedure.
346  *
347  * If at the end the connection is not in CLOSED state, it is not removed.
348  * Instead, we rely on on TCP to advance through state machine to either
349  * 1) LAST_ACK (passive close) whereby when the last ACK is received
350  * tcp_connection_del is called. This notifies session of the delete and
351  * calls cleanup.
352  * 2) TIME_WAIT (active close) whereby after 2MSL the 2MSL timer triggers
353  * and cleanup is called.
354  *
355  */
356 void
357 tcp_connection_close (tcp_connection_t * tc)
358 {
359   tcp_worker_ctx_t *wrk = tcp_get_worker (tc->c_thread_index);
360
361   TCP_EVT (TCP_EVT_CLOSE, tc);
362
363   /* Send/Program FIN if needed and switch state */
364   switch (tc->state)
365     {
366     case TCP_STATE_SYN_SENT:
367       /* Try to cleanup. If not on the right thread, mark as half-open done.
368        * Connection will be cleaned up when establish timer pops */
369       tcp_connection_cleanup (tc);
370       break;
371     case TCP_STATE_SYN_RCVD:
372       tcp_connection_timers_reset (tc);
373       tcp_send_fin (tc);
374       tcp_connection_set_state (tc, TCP_STATE_FIN_WAIT_1);
375       tcp_timer_update (&wrk->timer_wheel, tc, TCP_TIMER_WAITCLOSE,
376                         tcp_cfg.finwait1_time);
377       break;
378     case TCP_STATE_ESTABLISHED:
379       /* If closing with unread data, reset the connection */
380       if (transport_max_rx_dequeue (&tc->connection))
381         {
382           tcp_send_reset (tc);
383           tcp_connection_timers_reset (tc);
384           tcp_connection_set_state (tc, TCP_STATE_CLOSED);
385           session_transport_closed_notify (&tc->connection);
386           tcp_program_cleanup (tcp_get_worker (tc->c_thread_index), tc);
387           tcp_worker_stats_inc (wrk, rst_unread, 1);
388           break;
389         }
390       if (!transport_max_tx_dequeue (&tc->connection))
391         tcp_send_fin (tc);
392       else
393         tc->flags |= TCP_CONN_FINPNDG;
394       tcp_connection_set_state (tc, TCP_STATE_FIN_WAIT_1);
395       /* Set a timer in case the peer stops responding. Otherwise the
396        * connection will be stuck here forever. */
397       ASSERT (tc->timers[TCP_TIMER_WAITCLOSE] == TCP_TIMER_HANDLE_INVALID);
398       tcp_timer_set (&wrk->timer_wheel, tc, TCP_TIMER_WAITCLOSE,
399                      tcp_cfg.finwait1_time);
400       break;
401     case TCP_STATE_CLOSE_WAIT:
402       if (!transport_max_tx_dequeue (&tc->connection))
403         {
404           tcp_send_fin (tc);
405           tcp_connection_timers_reset (tc);
406           tcp_connection_set_state (tc, TCP_STATE_LAST_ACK);
407           tcp_timer_update (&wrk->timer_wheel, tc, TCP_TIMER_WAITCLOSE,
408                             tcp_cfg.lastack_time);
409         }
410       else
411         tc->flags |= TCP_CONN_FINPNDG;
412       break;
413     case TCP_STATE_FIN_WAIT_1:
414       tcp_timer_update (&wrk->timer_wheel, tc, TCP_TIMER_WAITCLOSE,
415                         tcp_cfg.finwait1_time);
416       break;
417     case TCP_STATE_CLOSED:
418       /* Cleanup should've been programmed already */
419       break;
420     default:
421       TCP_DBG ("state: %u", tc->state);
422     }
423 }
424
425 static void
426 tcp_session_half_close (u32 conn_index, u32 thread_index)
427 {
428   tcp_worker_ctx_t *wrk;
429   tcp_connection_t *tc;
430
431   tc = tcp_connection_get (conn_index, thread_index);
432   wrk = tcp_get_worker (tc->c_thread_index);
433
434   /* If the connection is not in ESTABLISHED state, ignore it */
435   if (tc->state != TCP_STATE_ESTABLISHED)
436     return;
437   if (!transport_max_tx_dequeue (&tc->connection))
438     tcp_send_fin (tc);
439   else
440     tc->flags |= TCP_CONN_FINPNDG;
441   tcp_connection_set_state (tc, TCP_STATE_FIN_WAIT_1);
442   /* Set a timer in case the peer stops responding. Otherwise the
443    * connection will be stuck here forever. */
444   ASSERT (tc->timers[TCP_TIMER_WAITCLOSE] == TCP_TIMER_HANDLE_INVALID);
445   tcp_timer_set (&wrk->timer_wheel, tc, TCP_TIMER_WAITCLOSE,
446                  tcp_cfg.finwait1_time);
447 }
448
449 static void
450 tcp_session_close (u32 conn_index, u32 thread_index)
451 {
452   tcp_connection_t *tc;
453   tc = tcp_connection_get (conn_index, thread_index);
454   tcp_connection_close (tc);
455 }
456
457 static void
458 tcp_session_cleanup (u32 conn_index, u32 thread_index)
459 {
460   tcp_connection_t *tc;
461   tc = tcp_connection_get (conn_index, thread_index);
462   if (!tc)
463     return;
464   tcp_connection_set_state (tc, TCP_STATE_CLOSED);
465   tcp_connection_cleanup (tc);
466 }
467
468 static void
469 tcp_session_cleanup_ho (u32 conn_index)
470 {
471   tcp_worker_ctx_t *wrk;
472   tcp_connection_t *tc;
473
474   tc = tcp_half_open_connection_get (conn_index);
475   wrk = tcp_get_worker (tc->c_thread_index);
476   tcp_timer_reset (&wrk->timer_wheel, tc, TCP_TIMER_RETRANSMIT_SYN);
477   tcp_half_open_connection_free (tc);
478 }
479
480 static void
481 tcp_session_reset (u32 conn_index, u32 thread_index)
482 {
483   tcp_connection_t *tc;
484   tc = tcp_connection_get (conn_index, thread_index);
485   tcp_send_reset (tc);
486   tcp_connection_timers_reset (tc);
487   tcp_cong_recovery_off (tc);
488   tcp_connection_set_state (tc, TCP_STATE_CLOSED);
489   session_transport_closed_notify (&tc->connection);
490   tcp_program_cleanup (tcp_get_worker (thread_index), tc);
491 }
492
493 /**
494  * Initialize all connection timers as invalid
495  */
496 void
497 tcp_connection_timers_init (tcp_connection_t * tc)
498 {
499   int i;
500
501   /* Set all to invalid */
502   for (i = 0; i < TCP_N_TIMERS; i++)
503     {
504       tc->timers[i] = TCP_TIMER_HANDLE_INVALID;
505     }
506
507   tc->rto = TCP_RTO_INIT;
508 }
509
510 /**
511  * Stop all connection timers
512  */
513 void
514 tcp_connection_timers_reset (tcp_connection_t * tc)
515 {
516   tcp_worker_ctx_t *wrk = tcp_get_worker (tc->c_thread_index);
517   int i;
518
519   for (i = 0; i < TCP_N_TIMERS; i++)
520     tcp_timer_reset (&wrk->timer_wheel, tc, i);
521 }
522
523 #if 0
524 typedef struct ip4_tcp_hdr
525 {
526   ip4_header_t ip;
527   tcp_header_t tcp;
528 } ip4_tcp_hdr_t;
529
530 typedef struct ip6_tcp_hdr
531 {
532   ip6_header_t ip;
533   tcp_header_t tcp;
534 } ip6_tcp_hdr_t;
535
536 static void
537 tcp_connection_select_lb_bucket (tcp_connection_t * tc, const dpo_id_t * dpo,
538                                  dpo_id_t * result)
539 {
540   const dpo_id_t *choice;
541   load_balance_t *lb;
542   int hash;
543
544   lb = load_balance_get (dpo->dpoi_index);
545   if (tc->c_is_ip4)
546     {
547       ip4_tcp_hdr_t hdr;
548       clib_memset (&hdr, 0, sizeof (hdr));
549       hdr.ip.protocol = IP_PROTOCOL_TCP;
550       hdr.ip.address_pair.src.as_u32 = tc->c_lcl_ip.ip4.as_u32;
551       hdr.ip.address_pair.dst.as_u32 = tc->c_rmt_ip.ip4.as_u32;
552       hdr.tcp.src_port = tc->c_lcl_port;
553       hdr.tcp.dst_port = tc->c_rmt_port;
554       hash = ip4_compute_flow_hash (&hdr.ip, lb->lb_hash_config);
555     }
556   else
557     {
558       ip6_tcp_hdr_t hdr;
559       clib_memset (&hdr, 0, sizeof (hdr));
560       hdr.ip.protocol = IP_PROTOCOL_TCP;
561       clib_memcpy_fast (&hdr.ip.src_address, &tc->c_lcl_ip.ip6,
562                         sizeof (ip6_address_t));
563       clib_memcpy_fast (&hdr.ip.dst_address, &tc->c_rmt_ip.ip6,
564                         sizeof (ip6_address_t));
565       hdr.tcp.src_port = tc->c_lcl_port;
566       hdr.tcp.dst_port = tc->c_rmt_port;
567       hash = ip6_compute_flow_hash (&hdr.ip, lb->lb_hash_config);
568     }
569   choice = load_balance_get_bucket_i (lb, hash & lb->lb_n_buckets_minus_1);
570   dpo_copy (result, choice);
571 }
572
573 fib_node_index_t
574 tcp_lookup_rmt_in_fib (tcp_connection_t * tc)
575 {
576   fib_prefix_t prefix;
577   u32 fib_index;
578
579   clib_memcpy_fast (&prefix.fp_addr, &tc->c_rmt_ip, sizeof (prefix.fp_addr));
580   prefix.fp_proto = tc->c_is_ip4 ? FIB_PROTOCOL_IP4 : FIB_PROTOCOL_IP6;
581   prefix.fp_len = tc->c_is_ip4 ? 32 : 128;
582   fib_index = fib_table_find (prefix.fp_proto, tc->c_fib_index);
583   return fib_table_lookup (fib_index, &prefix);
584 }
585
586 static int
587 tcp_connection_stack_on_fib_entry (tcp_connection_t * tc)
588 {
589   dpo_id_t choice = DPO_INVALID;
590   u32 output_node_index;
591   fib_entry_t *fe;
592
593   fe = fib_entry_get (tc->c_rmt_fei);
594   if (fe->fe_lb.dpoi_type != DPO_LOAD_BALANCE)
595     return -1;
596
597   tcp_connection_select_lb_bucket (tc, &fe->fe_lb, &choice);
598
599   output_node_index =
600     tc->c_is_ip4 ? tcp4_output_node.index : tcp6_output_node.index;
601   dpo_stack_from_node (output_node_index, &tc->c_rmt_dpo, &choice);
602   return 0;
603 }
604
605 /** Stack tcp connection on peer's fib entry.
606  *
607  * This ultimately populates the dpo the connection will use to send packets.
608  */
609 static void
610 tcp_connection_fib_attach (tcp_connection_t * tc)
611 {
612   tc->c_rmt_fei = tcp_lookup_rmt_in_fib (tc);
613
614   ASSERT (tc->c_rmt_fei != FIB_NODE_INDEX_INVALID);
615
616   tcp_connection_stack_on_fib_entry (tc);
617 }
618 #endif /* 0 */
619
620 /**
621  * Generate random iss as per rfc6528
622  */
623 static u32
624 tcp_generate_random_iss (tcp_connection_t * tc)
625 {
626   tcp_main_t *tm = &tcp_main;
627   u64 tmp;
628
629   if (tc->c_is_ip4)
630     tmp = (u64) tc->c_lcl_ip.ip4.as_u32 << 32 | (u64) tc->c_rmt_ip.ip4.as_u32;
631   else
632     tmp = tc->c_lcl_ip.ip6.as_u64[0] ^ tc->c_lcl_ip.ip6.as_u64[1]
633       ^ tc->c_rmt_ip.ip6.as_u64[0] ^ tc->c_rmt_ip.ip6.as_u64[1];
634
635   tmp ^= tm->iss_seed.first | ((u64) tc->c_lcl_port << 16 | tc->c_rmt_port);
636   tmp ^= tm->iss_seed.second;
637   tmp = clib_xxhash (tmp) + clib_cpu_time_now ();
638   return ((tmp >> 32) ^ (tmp & 0xffffffff));
639 }
640
641 /**
642  * Initialize max segment size we're able to process.
643  *
644  * The value is constrained by the output interface's MTU and by the size
645  * of the IP and TCP headers (see RFC6691). It is also what we advertise
646  * to our peer.
647  */
648 static void
649 tcp_init_rcv_mss (tcp_connection_t * tc)
650 {
651   u8 ip_hdr_len;
652
653   /* Already provided at connection init time */
654   if (tc->mss)
655     return;
656
657   ip_hdr_len = tc->c_is_ip4 ? sizeof (ip4_header_t) : sizeof (ip6_header_t);
658   tc->mss = tcp_cfg.default_mtu - sizeof (tcp_header_t) - ip_hdr_len;
659 }
660
661 static void
662 tcp_init_mss (tcp_connection_t * tc)
663 {
664   u16 default_min_mss = 536;
665
666   tcp_init_rcv_mss (tc);
667
668   /* TODO consider PMTU discovery */
669   tc->snd_mss = clib_min (tc->rcv_opts.mss, tc->mss);
670
671   if (tc->snd_mss < 45)
672     {
673       /* Assume that at least the min default mss works */
674       tc->snd_mss = default_min_mss;
675       tc->rcv_opts.mss = default_min_mss;
676     }
677
678   /* We should have enough space for 40 bytes of options */
679   ASSERT (tc->snd_mss > 45);
680
681   /* If we use timestamp option, account for it and make sure
682    * the options are 4-byte aligned */
683   if (tcp_opts_tstamp (&tc->rcv_opts))
684     tc->snd_mss -= TCP_OPTION_LEN_TIMESTAMP + 2 /* alignment */;
685 }
686
687 /**
688  * Initialize connection send variables.
689  */
690 void
691 tcp_init_snd_vars (tcp_connection_t * tc)
692 {
693   /*
694    * We use the time to randomize iss and for setting up the initial
695    * timestamp. Make sure it's updated otherwise syn and ack in the
696    * handshake may make it look as if time has flown in the opposite
697    * direction for us.
698    */
699   tcp_update_time_now (tcp_get_worker (vlib_get_thread_index ()));
700
701   tcp_init_rcv_mss (tc);
702   tc->iss = tcp_generate_random_iss (tc);
703   tc->snd_una = tc->iss;
704   tc->snd_nxt = tc->iss + 1;
705   tc->srtt = 0.1 * THZ;         /* 100 ms */
706
707   if (!tcp_cfg.csum_offload)
708     tc->cfg_flags |= TCP_CFG_F_NO_CSUM_OFFLOAD;
709 }
710
711 void
712 tcp_enable_pacing (tcp_connection_t * tc)
713 {
714   u32 byte_rate;
715   byte_rate = tc->cwnd / (tc->srtt * TCP_TICK);
716   transport_connection_tx_pacer_init (&tc->connection, byte_rate, tc->cwnd);
717   tc->mrtt_us = (u32) ~ 0;
718 }
719
720 /** Initialize tcp connection variables
721  *
722  * Should be called after having received a msg from the peer, i.e., a SYN or
723  * a SYNACK, such that connection options have already been exchanged. */
724 void
725 tcp_connection_init_vars (tcp_connection_t * tc)
726 {
727   tcp_connection_timers_init (tc);
728   tcp_init_mss (tc);
729   scoreboard_init (&tc->sack_sb);
730   if (tc->state == TCP_STATE_SYN_RCVD)
731     tcp_init_snd_vars (tc);
732
733   tcp_cc_init (tc);
734
735   if (!tc->c_is_ip4 && ip6_address_is_link_local_unicast (&tc->c_rmt_ip6))
736     tcp_add_del_adjacency (tc, 1);
737
738   /*  tcp_connection_fib_attach (tc); */
739
740   if (transport_connection_is_tx_paced (&tc->connection)
741       || tcp_cfg.enable_tx_pacing)
742     tcp_enable_pacing (tc);
743
744   if (tc->cfg_flags & TCP_CFG_F_RATE_SAMPLE)
745     tcp_bt_init (tc);
746
747   if (!tcp_cfg.allow_tso)
748     tc->cfg_flags |= TCP_CFG_F_NO_TSO;
749
750   tc->start_ts = tcp_time_now_us (tc->c_thread_index);
751 }
752
753 static int
754 tcp_alloc_custom_local_endpoint (tcp_main_t * tm, ip46_address_t * lcl_addr,
755                                  u16 * lcl_port, u8 is_ip4)
756 {
757   int index, port;
758   if (is_ip4)
759     {
760       index = tm->last_v4_addr_rotor++;
761       if (tm->last_v4_addr_rotor >= vec_len (tcp_cfg.ip4_src_addrs))
762         tm->last_v4_addr_rotor = 0;
763       lcl_addr->ip4.as_u32 = tcp_cfg.ip4_src_addrs[index].as_u32;
764     }
765   else
766     {
767       index = tm->last_v6_addr_rotor++;
768       if (tm->last_v6_addr_rotor >= vec_len (tcp_cfg.ip6_src_addrs))
769         tm->last_v6_addr_rotor = 0;
770       clib_memcpy_fast (&lcl_addr->ip6, &tcp_cfg.ip6_src_addrs[index],
771                         sizeof (ip6_address_t));
772     }
773   port = transport_alloc_local_port (TRANSPORT_PROTO_TCP, lcl_addr);
774   if (port < 1)
775     return SESSION_E_NOPORT;
776   *lcl_port = port;
777   return 0;
778 }
779
780 static int
781 tcp_session_open (transport_endpoint_cfg_t * rmt)
782 {
783   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
784   tcp_connection_t *tc;
785   ip46_address_t lcl_addr;
786   u16 lcl_port;
787   int rv;
788
789   /*
790    * Allocate local endpoint
791    */
792   if ((rmt->is_ip4 && vec_len (tcp_cfg.ip4_src_addrs))
793       || (!rmt->is_ip4 && vec_len (tcp_cfg.ip6_src_addrs)))
794     rv = tcp_alloc_custom_local_endpoint (tm, &lcl_addr, &lcl_port,
795                                           rmt->is_ip4);
796   else
797     rv = transport_alloc_local_endpoint (TRANSPORT_PROTO_TCP,
798                                          rmt, &lcl_addr, &lcl_port);
799
800   if (rv)
801     {
802       if (rv != SESSION_E_PORTINUSE)
803         return rv;
804
805       if (session_lookup_connection (rmt->fib_index, &lcl_addr, &rmt->ip,
806                                      lcl_port, rmt->port, TRANSPORT_PROTO_UDP,
807                                      rmt->is_ip4))
808         return SESSION_E_PORTINUSE;
809
810       /* 5-tuple is available so increase lcl endpoint refcount and proceed
811        * with connection allocation */
812       transport_share_local_endpoint (TRANSPORT_PROTO_UDP, &lcl_addr,
813                                       lcl_port);
814     }
815
816   /*
817    * Create connection and send SYN
818    */
819   tc = tcp_half_open_connection_new ();
820   ip_copy (&tc->c_rmt_ip, &rmt->ip, rmt->is_ip4);
821   ip_copy (&tc->c_lcl_ip, &lcl_addr, rmt->is_ip4);
822   tc->c_rmt_port = rmt->port;
823   tc->c_lcl_port = clib_host_to_net_u16 (lcl_port);
824   tc->c_is_ip4 = rmt->is_ip4;
825   tc->c_proto = TRANSPORT_PROTO_TCP;
826   tc->c_fib_index = rmt->fib_index;
827   tc->cc_algo = tcp_cc_algo_get (tcp_cfg.cc_algo);
828   /* The other connection vars will be initialized after SYN ACK */
829   tcp_connection_timers_init (tc);
830   tc->mss = rmt->mss;
831
832   TCP_EVT (TCP_EVT_OPEN, tc);
833   tc->state = TCP_STATE_SYN_SENT;
834   tcp_init_snd_vars (tc);
835   tcp_send_syn (tc);
836
837   return tc->c_c_index;
838 }
839
840 static u8 *
841 format_tcp_session (u8 * s, va_list * args)
842 {
843   u32 tci = va_arg (*args, u32);
844   u32 thread_index = va_arg (*args, u32);
845   u32 verbose = va_arg (*args, u32);
846   tcp_connection_t *tc;
847
848   tc = tcp_connection_get (tci, thread_index);
849   if (tc)
850     s = format (s, "%U", format_tcp_connection, tc, verbose);
851   else
852     s = format (s, "empty\n");
853   return s;
854 }
855
856 static u8 *
857 format_tcp_listener_session (u8 * s, va_list * args)
858 {
859   u32 tci = va_arg (*args, u32);
860   u32 __clib_unused thread_index = va_arg (*args, u32);
861   u32 verbose = va_arg (*args, u32);
862   tcp_connection_t *tc = tcp_listener_get (tci);
863   s = format (s, "%-" SESSION_CLI_ID_LEN "U", format_tcp_connection_id, tc);
864   if (verbose)
865     s = format (s, "%-" SESSION_CLI_STATE_LEN "U", format_tcp_state,
866                 tc->state);
867   return s;
868 }
869
870 static u8 *
871 format_tcp_half_open_session (u8 * s, va_list * args)
872 {
873   u32 tci = va_arg (*args, u32);
874   u32 __clib_unused thread_index = va_arg (*args, u32);
875   u32 verbose = va_arg (*args, u32);
876   tcp_connection_t *tc;
877   u8 *state = 0;
878
879   tc = tcp_half_open_connection_get (tci);
880   if (tc->flags & TCP_CONN_HALF_OPEN_DONE)
881     state = format (state, "%s", "CLOSED");
882   else
883     state = format (state, "%U", format_tcp_state, tc->state);
884   s = format (s, "%-" SESSION_CLI_ID_LEN "U", format_tcp_connection_id, tc);
885   if (verbose)
886     s = format (s, "%-" SESSION_CLI_STATE_LEN "v", state);
887   vec_free (state);
888   return s;
889 }
890
891 static transport_connection_t *
892 tcp_session_get_transport (u32 conn_index, u32 thread_index)
893 {
894   tcp_connection_t *tc = tcp_connection_get (conn_index, thread_index);
895   if (PREDICT_FALSE (!tc))
896     return 0;
897   return &tc->connection;
898 }
899
900 static transport_connection_t *
901 tcp_half_open_session_get_transport (u32 conn_index)
902 {
903   tcp_connection_t *tc = tcp_half_open_connection_get (conn_index);
904   return &tc->connection;
905 }
906
907 static int
908 tcp_set_attribute (tcp_connection_t *tc, transport_endpt_attr_t *attr)
909 {
910   int rv = 0;
911
912   switch (attr->type)
913     {
914     case TRANSPORT_ENDPT_ATTR_NEXT_OUTPUT_NODE:
915       tc->next_node_index = attr->next_output_node & 0xffffffff;
916       tc->next_node_opaque = attr->next_output_node >> 32;
917       break;
918     case TRANSPORT_ENDPT_ATTR_MSS:
919       tc->mss = attr->mss;
920       tc->snd_mss = clib_min (tc->snd_mss, tc->mss);
921       break;
922     case TRANSPORT_ENDPT_ATTR_FLAGS:
923       if (attr->flags & TRANSPORT_ENDPT_ATTR_F_CSUM_OFFLOAD)
924         tc->cfg_flags |= TCP_CFG_F_NO_CSUM_OFFLOAD;
925       else
926         tc->cfg_flags &= ~TCP_CFG_F_NO_CSUM_OFFLOAD;
927       if (attr->flags & TRANSPORT_ENDPT_ATTR_F_GSO)
928         {
929           if (!(tc->cfg_flags & TCP_CFG_F_TSO))
930             tcp_check_gso (tc);
931           tc->cfg_flags &= ~TCP_CFG_F_NO_TSO;
932         }
933       else
934         {
935           tc->cfg_flags |= TCP_CFG_F_NO_TSO;
936           tc->cfg_flags &= ~TCP_CFG_F_TSO;
937         }
938       if (attr->flags & TRANSPORT_ENDPT_ATTR_F_RATE_SAMPLING)
939         {
940           if (!(tc->cfg_flags & TCP_CFG_F_RATE_SAMPLE))
941             tcp_bt_init (tc);
942           tc->cfg_flags |= TCP_CFG_F_RATE_SAMPLE;
943         }
944       else
945         {
946           if (tc->cfg_flags & TCP_CFG_F_RATE_SAMPLE)
947             tcp_bt_cleanup (tc);
948           tc->cfg_flags &= ~TCP_CFG_F_RATE_SAMPLE;
949         }
950       break;
951     case TRANSPORT_ENDPT_ATTR_CC_ALGO:
952       if (tc->cc_algo == tcp_cc_algo_get (attr->cc_algo))
953         break;
954       tcp_cc_cleanup (tc);
955       tc->cc_algo = tcp_cc_algo_get (attr->cc_algo);
956       tcp_cc_init (tc);
957       break;
958     default:
959       rv = -1;
960       break;
961     }
962
963   return rv;
964 }
965
966 static int
967 tcp_get_attribute (tcp_connection_t *tc, transport_endpt_attr_t *attr)
968 {
969   int rv = 0;
970   u64 non;
971
972   switch (attr->type)
973     {
974     case TRANSPORT_ENDPT_ATTR_NEXT_OUTPUT_NODE:
975       non = (u64) tc->next_node_opaque << 32 | tc->next_node_index;
976       attr->next_output_node = non;
977       break;
978     case TRANSPORT_ENDPT_ATTR_MSS:
979       attr->mss = tc->snd_mss;
980       break;
981     case TRANSPORT_ENDPT_ATTR_FLAGS:
982       attr->flags = 0;
983       if (!(tc->cfg_flags & TCP_CFG_F_NO_CSUM_OFFLOAD))
984         attr->flags |= TRANSPORT_ENDPT_ATTR_F_CSUM_OFFLOAD;
985       if (tc->cfg_flags & TCP_CFG_F_TSO)
986         attr->flags |= TRANSPORT_ENDPT_ATTR_F_GSO;
987       if (tc->cfg_flags & TCP_CFG_F_RATE_SAMPLE)
988         attr->flags |= TRANSPORT_ENDPT_ATTR_F_RATE_SAMPLING;
989       break;
990     case TRANSPORT_ENDPT_ATTR_CC_ALGO:
991       attr->cc_algo = tc->cc_algo - tcp_main.cc_algos;
992       break;
993     default:
994       rv = -1;
995       break;
996     }
997
998   return rv;
999 }
1000
1001 static int
1002 tcp_session_attribute (u32 conn_index, u32 thread_index, u8 is_get,
1003                        transport_endpt_attr_t *attr)
1004 {
1005   tcp_connection_t *tc = tcp_connection_get (conn_index, thread_index);
1006
1007   if (PREDICT_FALSE (!tc))
1008     return -1;
1009
1010   if (is_get)
1011     return tcp_get_attribute (tc, attr);
1012   else
1013     return tcp_set_attribute (tc, attr);
1014 }
1015
1016 static u16
1017 tcp_session_cal_goal_size (tcp_connection_t * tc)
1018 {
1019   u16 goal_size = tc->snd_mss;
1020
1021   goal_size = tcp_cfg.max_gso_size - tc->snd_mss % tcp_cfg.max_gso_size;
1022   goal_size = clib_min (goal_size, tc->snd_wnd / 2);
1023
1024   return goal_size > tc->snd_mss ? goal_size : tc->snd_mss;
1025 }
1026
1027 always_inline u32
1028 tcp_round_snd_space (tcp_connection_t * tc, u32 snd_space)
1029 {
1030   if (PREDICT_FALSE (tc->snd_wnd < tc->snd_mss))
1031     {
1032       return tc->snd_wnd <= snd_space ? tc->snd_wnd : 0;
1033     }
1034
1035   /* If not snd_wnd constrained and we can't write at least a segment,
1036    * don't try at all */
1037   if (PREDICT_FALSE (snd_space < tc->snd_mss))
1038     return snd_space < tc->cwnd ? 0 : snd_space;
1039
1040   /* round down to mss multiple */
1041   return snd_space - (snd_space % tc->snd_mss);
1042 }
1043
1044 /**
1045  * Compute tx window session is allowed to fill.
1046  *
1047  * Takes into account available send space, snd_mss and the congestion
1048  * state of the connection. If possible, the value returned is a multiple
1049  * of snd_mss.
1050  *
1051  * @param tc tcp connection
1052  * @return number of bytes session is allowed to write
1053  */
1054 static inline u32
1055 tcp_snd_space_inline (tcp_connection_t * tc)
1056 {
1057   int snd_space;
1058
1059   /* Fast path is disabled when recovery is on. @ref tcp_session_custom_tx
1060    * controls both retransmits and the sending of new data while congested
1061    */
1062   if (PREDICT_FALSE (tcp_in_cong_recovery (tc)
1063                      || tc->state == TCP_STATE_CLOSED))
1064     return 0;
1065
1066   snd_space = tcp_available_output_snd_space (tc);
1067
1068   /* If we got dupacks or sacked bytes but we're not yet in recovery, try
1069    * to force the peer to send enough dupacks to start retransmitting as
1070    * per Limited Transmit (RFC3042)
1071    */
1072   if (PREDICT_FALSE (tc->rcv_dupacks || tc->sack_sb.sacked_bytes))
1073     {
1074       int snt_limited, n_pkts;
1075
1076       n_pkts = tcp_opts_sack_permitted (&tc->rcv_opts)
1077         ? tc->sack_sb.reorder - 1 : 2;
1078
1079       if ((seq_lt (tc->limited_transmit, tc->snd_nxt - n_pkts * tc->snd_mss)
1080            || seq_gt (tc->limited_transmit, tc->snd_nxt)))
1081         tc->limited_transmit = tc->snd_nxt;
1082
1083       ASSERT (seq_leq (tc->limited_transmit, tc->snd_nxt));
1084
1085       snt_limited = tc->snd_nxt - tc->limited_transmit;
1086       snd_space = clib_max (n_pkts * tc->snd_mss - snt_limited, 0);
1087     }
1088   return tcp_round_snd_space (tc, snd_space);
1089 }
1090
1091 u32
1092 tcp_snd_space (tcp_connection_t * tc)
1093 {
1094   return tcp_snd_space_inline (tc);
1095 }
1096
1097 static int
1098 tcp_session_send_params (transport_connection_t * trans_conn,
1099                          transport_send_params_t * sp)
1100 {
1101   tcp_connection_t *tc = (tcp_connection_t *) trans_conn;
1102
1103   /* Ensure snd_mss does accurately reflect the amount of data we can push
1104    * in a segment. This also makes sure that options are updated according to
1105    * the current state of the connection. */
1106   tcp_update_burst_snd_vars (tc);
1107
1108   if (PREDICT_FALSE (tc->cfg_flags & TCP_CFG_F_TSO))
1109     sp->snd_mss = tcp_session_cal_goal_size (tc);
1110   else
1111     sp->snd_mss = tc->snd_mss;
1112
1113   sp->snd_space = clib_min (tcp_snd_space_inline (tc),
1114                             tc->snd_wnd - (tc->snd_nxt - tc->snd_una));
1115
1116   ASSERT (seq_geq (tc->snd_nxt, tc->snd_una));
1117   /* This still works if fast retransmit is on */
1118   sp->tx_offset = tc->snd_nxt - tc->snd_una;
1119
1120   sp->flags = sp->snd_space ? 0 : TRANSPORT_SND_F_DESCHED;
1121
1122   return 0;
1123 }
1124
1125 static void
1126 tcp_timer_waitclose_handler (tcp_connection_t * tc)
1127 {
1128   tcp_worker_ctx_t *wrk = tcp_get_worker (tc->c_thread_index);
1129
1130   switch (tc->state)
1131     {
1132     case TCP_STATE_CLOSE_WAIT:
1133       tcp_connection_timers_reset (tc);
1134       /* App never returned with a close */
1135       if (!(tc->flags & TCP_CONN_FINPNDG))
1136         {
1137           tcp_connection_set_state (tc, TCP_STATE_CLOSED);
1138           session_transport_closed_notify (&tc->connection);
1139           tcp_program_cleanup (wrk, tc);
1140           tcp_worker_stats_inc (wrk, to_closewait, 1);
1141           break;
1142         }
1143
1144       /* Send FIN either way and switch to LAST_ACK. */
1145       tcp_cong_recovery_off (tc);
1146       /* Make sure we don't try to send unsent data */
1147       tc->snd_nxt = tc->snd_una;
1148       tcp_send_fin (tc);
1149       tcp_connection_set_state (tc, TCP_STATE_LAST_ACK);
1150       session_transport_closed_notify (&tc->connection);
1151
1152       /* Make sure we don't wait in LAST ACK forever */
1153       tcp_timer_set (&wrk->timer_wheel, tc, TCP_TIMER_WAITCLOSE,
1154                      tcp_cfg.lastack_time);
1155       tcp_worker_stats_inc (wrk, to_closewait2, 1);
1156
1157       /* Don't delete the connection yet */
1158       break;
1159     case TCP_STATE_FIN_WAIT_1:
1160       tcp_connection_timers_reset (tc);
1161       if (tc->flags & TCP_CONN_FINPNDG)
1162         {
1163           /* If FIN pending, we haven't sent everything, but we did try.
1164            * Notify session layer that transport is closed. */
1165           tcp_connection_set_state (tc, TCP_STATE_CLOSED);
1166           tcp_send_reset (tc);
1167           tcp_program_cleanup (wrk, tc);
1168         }
1169       else
1170         {
1171           /* We've sent the fin but no progress. Close the connection and
1172            * to make sure everything is flushed, setup a cleanup timer */
1173           tcp_connection_set_state (tc, TCP_STATE_CLOSED);
1174           tcp_program_cleanup (wrk, tc);
1175         }
1176       session_transport_closed_notify (&tc->connection);
1177       tcp_worker_stats_inc (wrk, to_finwait1, 1);
1178       break;
1179     case TCP_STATE_LAST_ACK:
1180       tcp_connection_timers_reset (tc);
1181       tcp_connection_set_state (tc, TCP_STATE_CLOSED);
1182       session_transport_closed_notify (&tc->connection);
1183       tcp_program_cleanup (wrk, tc);
1184       tcp_worker_stats_inc (wrk, to_lastack, 1);
1185       break;
1186     case TCP_STATE_CLOSING:
1187       tcp_connection_timers_reset (tc);
1188       tcp_connection_set_state (tc, TCP_STATE_CLOSED);
1189       session_transport_closed_notify (&tc->connection);
1190       tcp_program_cleanup (wrk, tc);
1191       tcp_worker_stats_inc (wrk, to_closing, 1);
1192       break;
1193     case TCP_STATE_FIN_WAIT_2:
1194       tcp_send_reset (tc);
1195       tcp_connection_timers_reset (tc);
1196       tcp_connection_set_state (tc, TCP_STATE_CLOSED);
1197       session_transport_closed_notify (&tc->connection);
1198       tcp_program_cleanup (wrk, tc);
1199       tcp_worker_stats_inc (wrk, to_finwait2, 1);
1200       break;
1201     case TCP_STATE_TIME_WAIT:
1202       tcp_connection_set_state (tc, TCP_STATE_CLOSED);
1203       tcp_program_cleanup (wrk, tc);
1204       break;
1205     default:
1206       clib_warning ("waitclose in state: %U", format_tcp_state, tc->state);
1207       break;
1208     }
1209 }
1210
1211 /* *INDENT-OFF* */
1212 static timer_expiration_handler *timer_expiration_handlers[TCP_N_TIMERS] =
1213 {
1214     tcp_timer_retransmit_handler,
1215     tcp_timer_persist_handler,
1216     tcp_timer_waitclose_handler,
1217     tcp_timer_retransmit_syn_handler,
1218 };
1219 /* *INDENT-ON* */
1220
1221 static void
1222 tcp_dispatch_pending_timers (tcp_worker_ctx_t * wrk)
1223 {
1224   u32 n_timers, connection_index, timer_id, thread_index, timer_handle;
1225   tcp_connection_t *tc;
1226   int i;
1227
1228   if (!(n_timers = clib_fifo_elts (wrk->pending_timers)))
1229     return;
1230
1231   thread_index = wrk->vm->thread_index;
1232   for (i = 0; i < clib_min (n_timers, wrk->max_timers_per_loop); i++)
1233     {
1234       clib_fifo_sub1 (wrk->pending_timers, timer_handle);
1235       connection_index = timer_handle & 0x0FFFFFFF;
1236       timer_id = timer_handle >> 28;
1237
1238       if (PREDICT_TRUE (timer_id != TCP_TIMER_RETRANSMIT_SYN))
1239         tc = tcp_connection_get (connection_index, thread_index);
1240       else
1241         tc = tcp_half_open_connection_get (connection_index);
1242
1243       if (PREDICT_FALSE (!tc))
1244         continue;
1245
1246       /* Skip if the timer is not pending. Probably it was reset while
1247        * waiting for dispatch */
1248       if (PREDICT_FALSE (!(tc->pending_timers & (1 << timer_id))))
1249         continue;
1250
1251       tc->pending_timers &= ~(1 << timer_id);
1252
1253       /* Skip timer if it was rearmed while pending dispatch */
1254       if (PREDICT_FALSE (tc->timers[timer_id] != TCP_TIMER_HANDLE_INVALID))
1255         continue;
1256
1257       (*timer_expiration_handlers[timer_id]) (tc);
1258     }
1259
1260   if (thread_index == 0 && clib_fifo_elts (wrk->pending_timers))
1261     session_queue_run_on_main_thread (wrk->vm);
1262 }
1263
1264 static void
1265 tcp_handle_cleanups (tcp_worker_ctx_t * wrk, clib_time_type_t now)
1266 {
1267   u32 thread_index = wrk->vm->thread_index;
1268   tcp_cleanup_req_t *req;
1269   tcp_connection_t *tc;
1270
1271   while (clib_fifo_elts (wrk->pending_cleanups))
1272     {
1273       req = clib_fifo_head (wrk->pending_cleanups);
1274       if (req->free_time > now)
1275         break;
1276       clib_fifo_sub2 (wrk->pending_cleanups, req);
1277       tc = tcp_connection_get (req->connection_index, thread_index);
1278       if (PREDICT_FALSE (!tc))
1279         continue;
1280       session_transport_delete_notify (&tc->connection);
1281       tcp_connection_cleanup (tc);
1282     }
1283 }
1284
1285 static void
1286 tcp_update_time (f64 now, u8 thread_index)
1287 {
1288   tcp_worker_ctx_t *wrk = tcp_get_worker (thread_index);
1289
1290   tcp_set_time_now (wrk, now);
1291   tcp_handle_cleanups (wrk, now);
1292   tcp_timer_expire_timers (&wrk->timer_wheel, now);
1293   tcp_dispatch_pending_timers (wrk);
1294 }
1295
1296 static void
1297 tcp_session_flush_data (transport_connection_t * tconn)
1298 {
1299   tcp_connection_t *tc = (tcp_connection_t *) tconn;
1300   if (tc->flags & TCP_CONN_PSH_PENDING)
1301     return;
1302   tc->flags |= TCP_CONN_PSH_PENDING;
1303   tc->psh_seq = tc->snd_una + transport_max_tx_dequeue (tconn) - 1;
1304 }
1305
1306 static int
1307 tcp_session_app_rx_evt (transport_connection_t *conn)
1308 {
1309   tcp_connection_t *tc = (tcp_connection_t *) conn;
1310   u32 min_free, lo = 4 << 10, hi = 128 << 10;
1311
1312   if (!(tc->flags & TCP_CONN_ZERO_RWND_SENT))
1313     return 0;
1314
1315   min_free = clib_clamp (transport_rx_fifo_size (conn) >> 3, lo, hi);
1316   if (transport_max_rx_enqueue (conn) < min_free)
1317     {
1318       transport_rx_fifo_req_deq_ntf (conn);
1319       return 0;
1320     }
1321
1322   tcp_send_ack (tc);
1323
1324   return 0;
1325 }
1326
1327 /* *INDENT-OFF* */
1328 const static transport_proto_vft_t tcp_proto = {
1329   .enable = vnet_tcp_enable_disable,
1330   .start_listen = tcp_session_bind,
1331   .stop_listen = tcp_session_unbind,
1332   .push_header = tcp_session_push_header,
1333   .get_connection = tcp_session_get_transport,
1334   .get_listener = tcp_session_get_listener,
1335   .get_half_open = tcp_half_open_session_get_transport,
1336   .attribute = tcp_session_attribute,
1337   .connect = tcp_session_open,
1338   .half_close = tcp_session_half_close,
1339   .close = tcp_session_close,
1340   .cleanup = tcp_session_cleanup,
1341   .cleanup_ho = tcp_session_cleanup_ho,
1342   .reset = tcp_session_reset,
1343   .send_params = tcp_session_send_params,
1344   .update_time = tcp_update_time,
1345   .flush_data = tcp_session_flush_data,
1346   .custom_tx = tcp_session_custom_tx,
1347   .app_rx_evt = tcp_session_app_rx_evt,
1348   .format_connection = format_tcp_session,
1349   .format_listener = format_tcp_listener_session,
1350   .format_half_open = format_tcp_half_open_session,
1351   .transport_options = {
1352     .name = "tcp",
1353     .short_name = "T",
1354     .tx_type = TRANSPORT_TX_PEEK,
1355     .service_type = TRANSPORT_SERVICE_VC,
1356   },
1357 };
1358 /* *INDENT-ON* */
1359
1360 void
1361 tcp_connection_tx_pacer_update (tcp_connection_t * tc)
1362 {
1363   if (!transport_connection_is_tx_paced (&tc->connection))
1364     return;
1365
1366   f64 srtt = clib_min ((f64) tc->srtt * TCP_TICK, tc->mrtt_us);
1367
1368   transport_connection_tx_pacer_update (&tc->connection,
1369                                         tcp_cc_get_pacing_rate (tc),
1370                                         srtt * CLIB_US_TIME_FREQ);
1371 }
1372
1373 void
1374 tcp_connection_tx_pacer_reset (tcp_connection_t * tc, u32 window,
1375                                u32 start_bucket)
1376 {
1377   f64 srtt = clib_min ((f64) tc->srtt * TCP_TICK, tc->mrtt_us);
1378   transport_connection_tx_pacer_reset (&tc->connection,
1379                                        tcp_cc_get_pacing_rate (tc),
1380                                        start_bucket,
1381                                        srtt * CLIB_US_TIME_FREQ);
1382 }
1383
1384 void
1385 tcp_reschedule (tcp_connection_t * tc)
1386 {
1387   if (tcp_in_cong_recovery (tc) || tcp_snd_space_inline (tc))
1388     transport_connection_reschedule (&tc->connection);
1389 }
1390
1391 static void
1392 tcp_expired_timers_dispatch (u32 * expired_timers)
1393 {
1394   u32 thread_index = vlib_get_thread_index (), n_left, max_per_loop;
1395   u32 connection_index, timer_id, n_expired, max_loops;
1396   tcp_worker_ctx_t *wrk;
1397   tcp_connection_t *tc;
1398   int i;
1399
1400   wrk = tcp_get_worker (thread_index);
1401   n_expired = vec_len (expired_timers);
1402   tcp_worker_stats_inc (wrk, timer_expirations, n_expired);
1403   n_left = clib_fifo_elts (wrk->pending_timers);
1404
1405   /*
1406    * Invalidate all timer handles before dispatching. This avoids dangling
1407    * index references to timer wheel pool entries that have been freed.
1408    */
1409   for (i = 0; i < n_expired; i++)
1410     {
1411       connection_index = expired_timers[i] & 0x0FFFFFFF;
1412       timer_id = expired_timers[i] >> 28;
1413
1414       if (timer_id != TCP_TIMER_RETRANSMIT_SYN)
1415         tc = tcp_connection_get (connection_index, thread_index);
1416       else
1417         tc = tcp_half_open_connection_get (connection_index);
1418
1419       TCP_EVT (TCP_EVT_TIMER_POP, connection_index, timer_id);
1420
1421       tc->timers[timer_id] = TCP_TIMER_HANDLE_INVALID;
1422       tc->pending_timers |= (1 << timer_id);
1423     }
1424
1425   clib_fifo_add (wrk->pending_timers, expired_timers, n_expired);
1426
1427   max_loops = clib_max (1, 0.5 * TCP_TIMER_TICK * wrk->vm->loops_per_second);
1428   max_per_loop = clib_max ((n_left + n_expired) / max_loops, 10);
1429   max_per_loop = clib_min (max_per_loop, VLIB_FRAME_SIZE);
1430   wrk->max_timers_per_loop = clib_max (n_left ? wrk->max_timers_per_loop : 0,
1431                                        max_per_loop);
1432
1433   if (thread_index == 0)
1434     session_queue_run_on_main_thread (wrk->vm);
1435 }
1436
1437 static void
1438 tcp_initialize_iss_seed (tcp_main_t * tm)
1439 {
1440   u32 default_seed = random_default_seed ();
1441   u64 time_now = clib_cpu_time_now ();
1442
1443   tm->iss_seed.first = (u64) random_u32 (&default_seed) << 32;
1444   tm->iss_seed.second = random_u64 (&time_now);
1445 }
1446
1447 static clib_error_t *
1448 tcp_main_enable (vlib_main_t * vm)
1449 {
1450   vlib_thread_main_t *vtm = vlib_get_thread_main ();
1451   u32 num_threads, n_workers, prealloc_conn_per_wrk;
1452   tcp_connection_t *tc __attribute__ ((unused));
1453   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
1454   tcp_worker_ctx_t *wrk;
1455   clib_error_t *error = 0;
1456   int thread;
1457
1458   if ((error = vlib_call_init_function (vm, ip_main_init)))
1459     return error;
1460   if ((error = vlib_call_init_function (vm, ip4_lookup_init)))
1461     return error;
1462   if ((error = vlib_call_init_function (vm, ip6_lookup_init)))
1463     return error;
1464
1465   /*
1466    * Registrations
1467    */
1468
1469   ip4_register_protocol (IP_PROTOCOL_TCP, tcp4_input_node.index);
1470   ip6_register_protocol (IP_PROTOCOL_TCP, tcp6_input_node.index);
1471
1472   /*
1473    * Initialize data structures
1474    */
1475
1476   num_threads = 1 /* main thread */  + vtm->n_threads;
1477   vec_validate (tm->wrk_ctx, num_threads - 1);
1478   n_workers = num_threads == 1 ? 1 : vtm->n_threads;
1479   prealloc_conn_per_wrk = tcp_cfg.preallocated_connections / n_workers;
1480
1481   wrk = &tm->wrk_ctx[0];
1482   wrk->tco_next_node[0] = vlib_node_get_next (vm, session_queue_node.index,
1483                                               tcp4_output_node.index);
1484   wrk->tco_next_node[1] = vlib_node_get_next (vm, session_queue_node.index,
1485                                               tcp6_output_node.index);
1486
1487   for (thread = 0; thread < num_threads; thread++)
1488     {
1489       wrk = &tm->wrk_ctx[thread];
1490
1491       vec_validate (wrk->pending_deq_acked, 255);
1492       vec_validate (wrk->pending_disconnects, 255);
1493       vec_validate (wrk->pending_resets, 255);
1494       vec_reset_length (wrk->pending_deq_acked);
1495       vec_reset_length (wrk->pending_disconnects);
1496       vec_reset_length (wrk->pending_resets);
1497       wrk->vm = vlib_get_main_by_index (thread);
1498       wrk->max_timers_per_loop = 10;
1499
1500       if (thread > 0)
1501         {
1502           wrk->tco_next_node[0] = tm->wrk_ctx[0].tco_next_node[0];
1503           wrk->tco_next_node[1] = tm->wrk_ctx[0].tco_next_node[1];
1504         }
1505
1506       /*
1507        * Preallocate connections. Assume that thread 0 won't
1508        * use preallocated threads when running multi-core
1509        */
1510       if ((thread > 0 || num_threads == 1) && prealloc_conn_per_wrk)
1511         pool_init_fixed (wrk->connections, prealloc_conn_per_wrk);
1512
1513       tcp_timer_initialize_wheel (&wrk->timer_wheel,
1514                                   tcp_expired_timers_dispatch,
1515                                   vlib_time_now (vm));
1516     }
1517
1518   /*
1519    * Use a preallocated half-open connection pool?
1520    */
1521   if (tcp_cfg.preallocated_half_open_connections)
1522     pool_init_fixed (tm->half_open_connections,
1523                      tcp_cfg.preallocated_half_open_connections);
1524
1525   tcp_initialize_iss_seed (tm);
1526
1527   tm->bytes_per_buffer = vlib_buffer_get_default_data_size (vm);
1528   tm->cc_last_type = TCP_CC_LAST;
1529
1530   tm->ipl_next_node[0] = vlib_node_get_next (vm, session_queue_node.index,
1531                                              ip4_lookup_node.index);
1532   tm->ipl_next_node[1] = vlib_node_get_next (vm, session_queue_node.index,
1533                                              ip6_lookup_node.index);
1534   return error;
1535 }
1536
1537 clib_error_t *
1538 vnet_tcp_enable_disable (vlib_main_t * vm, u8 is_en)
1539 {
1540   if (is_en)
1541     {
1542       if (tcp_main.is_enabled)
1543         return 0;
1544
1545       return tcp_main_enable (vm);
1546     }
1547   else
1548     {
1549       tcp_main.is_enabled = 0;
1550     }
1551
1552   return 0;
1553 }
1554
1555 void
1556 tcp_punt_unknown (vlib_main_t * vm, u8 is_ip4, u8 is_add)
1557 {
1558   tcp_main_t *tm = &tcp_main;
1559   if (is_ip4)
1560     tm->punt_unknown4 = is_add;
1561   else
1562     tm->punt_unknown6 = is_add;
1563 }
1564
1565 /**
1566  * Initialize default values for tcp parameters
1567  */
1568 static void
1569 tcp_configuration_init (void)
1570 {
1571   /* Initial wnd for SYN. Fifos are not allocated at that point so use some
1572    * predefined value. For SYN-ACK we still want the scale to be computed in
1573    * the same way */
1574   tcp_cfg.max_rx_fifo = 32 << 20;
1575   tcp_cfg.min_rx_fifo = 4 << 10;
1576
1577   tcp_cfg.default_mtu = 1500;
1578   tcp_cfg.initial_cwnd_multiplier = 0;
1579   tcp_cfg.enable_tx_pacing = 1;
1580   tcp_cfg.allow_tso = 0;
1581   tcp_cfg.csum_offload = 1;
1582   tcp_cfg.cc_algo = TCP_CC_CUBIC;
1583   tcp_cfg.rwnd_min_update_ack = 1;
1584   tcp_cfg.max_gso_size = TCP_MAX_GSO_SZ;
1585
1586   /* Time constants defined as timer tick (100us) multiples */
1587   tcp_cfg.closewait_time = 20000;       /* 2s */
1588   tcp_cfg.timewait_time = 100000;       /* 10s */
1589   tcp_cfg.finwait1_time = 600000;       /* 60s */
1590   tcp_cfg.lastack_time = 300000;        /* 30s */
1591   tcp_cfg.finwait2_time = 300000;       /* 30s */
1592   tcp_cfg.closing_time = 300000;        /* 30s */
1593
1594   /* This value is seconds */
1595   tcp_cfg.cleanup_time = 0.1;   /* 100ms */
1596 }
1597
1598 static clib_error_t *
1599 tcp_init (vlib_main_t * vm)
1600 {
1601   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
1602   ip_main_t *im = &ip_main;
1603   ip_protocol_info_t *pi;
1604
1605   /* Session layer, and by implication tcp, are disabled by default */
1606   tm->is_enabled = 0;
1607
1608   /* Register with IP for header parsing */
1609   pi = ip_get_protocol_info (im, IP_PROTOCOL_TCP);
1610   if (pi == 0)
1611     return clib_error_return (0, "TCP protocol info AWOL");
1612   pi->format_header = format_tcp_header;
1613   pi->unformat_pg_edit = unformat_pg_tcp_header;
1614
1615   /* Register as transport with session layer */
1616   transport_register_protocol (TRANSPORT_PROTO_TCP, &tcp_proto,
1617                                FIB_PROTOCOL_IP4, tcp4_output_node.index);
1618   transport_register_protocol (TRANSPORT_PROTO_TCP, &tcp_proto,
1619                                FIB_PROTOCOL_IP6, tcp6_output_node.index);
1620
1621   tcp_configuration_init ();
1622
1623   tm->cc_algo_by_name = hash_create_string (0, sizeof (uword));
1624
1625   return 0;
1626 }
1627
1628 VLIB_INIT_FUNCTION (tcp_init);
1629
1630 /*
1631  * fd.io coding-style-patch-verification: ON
1632  *
1633  * Local Variables:
1634  * eval: (c-set-style "gnu")
1635  * End:
1636  */