d00f4abb118d35ef5198fc80f7348870f34b7166
[vpp.git] / src / vnet / tcp / tcp.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2016 Cisco and/or its affiliates.
3  * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
4  * you may not use this file except in compliance with the License.
5  * You may obtain a copy of the License at:
6  *
7  *     http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
8  *
9  * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
10  * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
11  * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
12  * See the License for the specific language governing permissions and
13  * limitations under the License.
14  */
15
16 /**
17  * @file
18  * @brief TCP host stack utilities
19  */
20
21 #include <vnet/tcp/tcp.h>
22 #include <vnet/session/session.h>
23 #include <vnet/fib/fib.h>
24 #include <vnet/dpo/load_balance.h>
25 #include <vnet/dpo/receive_dpo.h>
26 #include <vnet/ip/ip6_neighbor.h>
27 #include <math.h>
28
29 tcp_main_t tcp_main;
30
31 typedef struct
32 {
33   fib_protocol_t nh_proto;
34   vnet_link_t link_type;
35   ip46_address_t ip;
36   u32 sw_if_index;
37   u8 is_add;
38 } tcp_add_del_adj_args_t;
39
40 static void
41 tcp_add_del_adj_cb (tcp_add_del_adj_args_t * args)
42 {
43   u32 ai;
44   if (args->is_add)
45     {
46       adj_nbr_add_or_lock (args->nh_proto, args->link_type, &args->ip,
47                            args->sw_if_index);
48     }
49   else
50     {
51       ai = adj_nbr_find (FIB_PROTOCOL_IP6, VNET_LINK_IP6, &args->ip,
52                          args->sw_if_index);
53       if (ai != ADJ_INDEX_INVALID)
54         adj_unlock (ai);
55     }
56 }
57
58 static void
59 tcp_add_del_adjacency (tcp_connection_t * tc, u8 is_add)
60 {
61   tcp_add_del_adj_args_t args = {
62     .nh_proto = FIB_PROTOCOL_IP6,
63     .link_type = VNET_LINK_IP6,
64     .ip = tc->c_rmt_ip,
65     .sw_if_index = tc->sw_if_index,
66     .is_add = is_add
67   };
68   vlib_rpc_call_main_thread (tcp_add_del_adj_cb, (u8 *) & args,
69                              sizeof (args));
70 }
71
72 static u32
73 tcp_connection_bind (u32 session_index, transport_endpoint_t * lcl)
74 {
75   tcp_main_t *tm = &tcp_main;
76   tcp_connection_t *listener;
77   void *iface_ip;
78
79   pool_get (tm->listener_pool, listener);
80   memset (listener, 0, sizeof (*listener));
81
82   listener->c_c_index = listener - tm->listener_pool;
83   listener->c_lcl_port = lcl->port;
84
85   /* If we are provided a sw_if_index, bind using one of its ips */
86   if (ip_is_zero (&lcl->ip, 1) && lcl->sw_if_index != ENDPOINT_INVALID_INDEX)
87     {
88       if ((iface_ip = ip_interface_get_first_ip (lcl->sw_if_index,
89                                                  lcl->is_ip4)))
90         ip_set (&lcl->ip, iface_ip, lcl->is_ip4);
91     }
92   ip_copy (&listener->c_lcl_ip, &lcl->ip, lcl->is_ip4);
93   listener->c_is_ip4 = lcl->is_ip4;
94   listener->c_proto = TRANSPORT_PROTO_TCP;
95   listener->c_s_index = session_index;
96   listener->c_fib_index = lcl->fib_index;
97   listener->state = TCP_STATE_LISTEN;
98
99   tcp_connection_timers_init (listener);
100
101   TCP_EVT_DBG (TCP_EVT_BIND, listener);
102
103   return listener->c_c_index;
104 }
105
106 static u32
107 tcp_session_bind (u32 session_index, transport_endpoint_t * tep)
108 {
109   return tcp_connection_bind (session_index, tep);
110 }
111
112 static void
113 tcp_connection_unbind (u32 listener_index)
114 {
115   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
116   tcp_connection_t *tc;
117
118   tc = pool_elt_at_index (tm->listener_pool, listener_index);
119
120   TCP_EVT_DBG (TCP_EVT_UNBIND, tc);
121
122   /* Poison the entry */
123   if (CLIB_DEBUG > 0)
124     memset (tc, 0xFA, sizeof (*tc));
125
126   pool_put_index (tm->listener_pool, listener_index);
127 }
128
129 static u32
130 tcp_session_unbind (u32 listener_index)
131 {
132   tcp_connection_unbind (listener_index);
133   return 0;
134 }
135
136 static transport_connection_t *
137 tcp_session_get_listener (u32 listener_index)
138 {
139   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
140   tcp_connection_t *tc;
141   tc = pool_elt_at_index (tm->listener_pool, listener_index);
142   return &tc->connection;
143 }
144
145 /**
146  * Cleanup half-open connection
147  *
148  */
149 static void
150 tcp_half_open_connection_del (tcp_connection_t * tc)
151 {
152   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
153   clib_spinlock_lock_if_init (&tm->half_open_lock);
154   pool_put_index (tm->half_open_connections, tc->c_c_index);
155   if (CLIB_DEBUG)
156     memset (tc, 0xFA, sizeof (*tc));
157   clib_spinlock_unlock_if_init (&tm->half_open_lock);
158 }
159
160 /**
161  * Try to cleanup half-open connection
162  *
163  * If called from a thread that doesn't own tc, the call won't have any
164  * effect.
165  *
166  * @param tc - connection to be cleaned up
167  * @return non-zero if cleanup failed.
168  */
169 int
170 tcp_half_open_connection_cleanup (tcp_connection_t * tc)
171 {
172   /* Make sure this is the owning thread */
173   if (tc->c_thread_index != vlib_get_thread_index ())
174     return 1;
175   tcp_timer_reset (tc, TCP_TIMER_ESTABLISH);
176   tcp_timer_reset (tc, TCP_TIMER_RETRANSMIT_SYN);
177   tcp_half_open_connection_del (tc);
178   return 0;
179 }
180
181 static tcp_connection_t *
182 tcp_half_open_connection_new (void)
183 {
184   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
185   tcp_connection_t *tc = 0;
186   ASSERT (vlib_get_thread_index () == 0);
187   pool_get (tm->half_open_connections, tc);
188   memset (tc, 0, sizeof (*tc));
189   tc->c_c_index = tc - tm->half_open_connections;
190   return tc;
191 }
192
193 /**
194  * Cleans up connection state.
195  *
196  * No notifications.
197  */
198 void
199 tcp_connection_cleanup (tcp_connection_t * tc)
200 {
201   tcp_main_t *tm = &tcp_main;
202
203   /* Cleanup local endpoint if this was an active connect */
204   transport_endpoint_cleanup (TRANSPORT_PROTO_TCP, &tc->c_lcl_ip,
205                               tc->c_lcl_port);
206
207   /* Check if connection is not yet fully established */
208   if (tc->state == TCP_STATE_SYN_SENT)
209     {
210       /* Try to remove the half-open connection. If this is not the owning
211        * thread, tc won't be removed. Retransmit or establish timers will
212        * eventually expire and call again cleanup on the right thread. */
213       tcp_half_open_connection_cleanup (tc);
214     }
215   else
216     {
217       int thread_index = tc->c_thread_index;
218
219       /* Make sure all timers are cleared */
220       tcp_connection_timers_reset (tc);
221
222       if (!tc->c_is_ip4 && ip6_address_is_link_local_unicast (&tc->c_rmt_ip6))
223         tcp_add_del_adjacency (tc, 0);
224
225       /* Poison the entry */
226       if (CLIB_DEBUG > 0)
227         memset (tc, 0xFA, sizeof (*tc));
228       pool_put (tm->connections[thread_index], tc);
229     }
230 }
231
232 /**
233  * Connection removal.
234  *
235  * This should be called only once connection enters CLOSED state. Note
236  * that it notifies the session of the removal event, so if the goal is to
237  * just remove the connection, call tcp_connection_cleanup instead.
238  */
239 void
240 tcp_connection_del (tcp_connection_t * tc)
241 {
242   TCP_EVT_DBG (TCP_EVT_DELETE, tc);
243   stream_session_delete_notify (&tc->connection);
244   tcp_connection_cleanup (tc);
245 }
246
247 tcp_connection_t *
248 tcp_connection_new (u8 thread_index)
249 {
250   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
251   tcp_connection_t *tc;
252
253   pool_get (tm->connections[thread_index], tc);
254   memset (tc, 0, sizeof (*tc));
255   tc->c_c_index = tc - tm->connections[thread_index];
256   tc->c_thread_index = thread_index;
257   return tc;
258 }
259
260 /** Notify session that connection has been reset.
261  *
262  * Switch state to closed and wait for session to call cleanup.
263  */
264 void
265 tcp_connection_reset (tcp_connection_t * tc)
266 {
267   TCP_EVT_DBG (TCP_EVT_RST_RCVD, tc);
268   switch (tc->state)
269     {
270     case TCP_STATE_SYN_RCVD:
271       /* Cleanup everything. App wasn't notified yet */
272       stream_session_delete_notify (&tc->connection);
273       tcp_connection_cleanup (tc);
274       break;
275     case TCP_STATE_SYN_SENT:
276       session_stream_connect_notify (&tc->connection, 1 /* fail */ );
277       tcp_connection_cleanup (tc);
278       break;
279     case TCP_STATE_ESTABLISHED:
280       tcp_connection_timers_reset (tc);
281       /* Set the cleanup timer, in case the session layer/app don't
282        * cleanly close the connection */
283       tcp_timer_update (tc, TCP_TIMER_WAITCLOSE, TCP_CLEANUP_TIME);
284       stream_session_reset_notify (&tc->connection);
285       break;
286     case TCP_STATE_CLOSE_WAIT:
287     case TCP_STATE_FIN_WAIT_1:
288     case TCP_STATE_FIN_WAIT_2:
289     case TCP_STATE_CLOSING:
290       tc->state = TCP_STATE_CLOSED;
291       TCP_EVT_DBG (TCP_EVT_STATE_CHANGE, tc);
292       tcp_connection_timers_reset (tc);
293       tcp_timer_update (tc, TCP_TIMER_WAITCLOSE, TCP_CLEANUP_TIME);
294       break;
295     case TCP_STATE_CLOSED:
296       return;
297     }
298 }
299
300 /**
301  * Begin connection closing procedure.
302  *
303  * If at the end the connection is not in CLOSED state, it is not removed.
304  * Instead, we rely on on TCP to advance through state machine to either
305  * 1) LAST_ACK (passive close) whereby when the last ACK is received
306  * tcp_connection_del is called. This notifies session of the delete and
307  * calls cleanup.
308  * 2) TIME_WAIT (active close) whereby after 2MSL the 2MSL timer triggers
309  * and cleanup is called.
310  *
311  * N.B. Half-close connections are not supported
312  */
313 void
314 tcp_connection_close (tcp_connection_t * tc)
315 {
316   TCP_EVT_DBG (TCP_EVT_CLOSE, tc);
317
318   /* Send/Program FIN if needed and switch state */
319   switch (tc->state)
320     {
321     case TCP_STATE_SYN_SENT:
322       tc->state = TCP_STATE_CLOSED;
323       break;
324     case TCP_STATE_SYN_RCVD:
325       tcp_send_fin (tc);
326       tc->state = TCP_STATE_FIN_WAIT_1;
327       break;
328     case TCP_STATE_ESTABLISHED:
329       if (!session_tx_fifo_max_dequeue (&tc->connection))
330         tcp_send_fin (tc);
331       else
332         tc->flags |= TCP_CONN_FINPNDG;
333       tc->state = TCP_STATE_FIN_WAIT_1;
334       break;
335     case TCP_STATE_CLOSE_WAIT:
336       if (!session_tx_fifo_max_dequeue (&tc->connection))
337         {
338           tcp_send_fin (tc);
339           tcp_connection_timers_reset (tc);
340           tc->state = TCP_STATE_LAST_ACK;
341           tcp_timer_update (tc, TCP_TIMER_WAITCLOSE, TCP_2MSL_TIME);
342         }
343       else
344         tc->flags |= TCP_CONN_FINPNDG;
345       break;
346     case TCP_STATE_FIN_WAIT_1:
347       tcp_timer_update (tc, TCP_TIMER_WAITCLOSE, TCP_2MSL_TIME);
348       break;
349     default:
350       TCP_DBG ("state: %u", tc->state);
351     }
352
353   TCP_EVT_DBG (TCP_EVT_STATE_CHANGE, tc);
354
355   /* If in CLOSED and WAITCLOSE timer is not set, delete connection now */
356   if (!tcp_timer_is_active (tc, TCP_TIMER_WAITCLOSE)
357       && tc->state == TCP_STATE_CLOSED)
358     tcp_connection_del (tc);
359 }
360
361 static void
362 tcp_session_close (u32 conn_index, u32 thread_index)
363 {
364   tcp_connection_t *tc;
365   tc = tcp_connection_get (conn_index, thread_index);
366   tcp_connection_close (tc);
367 }
368
369 static void
370 tcp_session_cleanup (u32 conn_index, u32 thread_index)
371 {
372   tcp_connection_t *tc;
373   tc = tcp_connection_get (conn_index, thread_index);
374   tcp_connection_timers_reset (tc);
375   tc->state = TCP_STATE_CLOSED;
376   TCP_EVT_DBG (TCP_EVT_STATE_CHANGE, tc);
377   tcp_connection_cleanup (tc);
378 }
379
380 /**
381  * Initialize all connection timers as invalid
382  */
383 void
384 tcp_connection_timers_init (tcp_connection_t * tc)
385 {
386   int i;
387
388   /* Set all to invalid */
389   for (i = 0; i < TCP_N_TIMERS; i++)
390     {
391       tc->timers[i] = TCP_TIMER_HANDLE_INVALID;
392     }
393
394   tc->rto = TCP_RTO_INIT;
395 }
396
397 /**
398  * Stop all connection timers
399  */
400 void
401 tcp_connection_timers_reset (tcp_connection_t * tc)
402 {
403   int i;
404   for (i = 0; i < TCP_N_TIMERS; i++)
405     {
406       tcp_timer_reset (tc, i);
407     }
408 }
409
410 #if 0
411 typedef struct ip4_tcp_hdr
412 {
413   ip4_header_t ip;
414   tcp_header_t tcp;
415 } ip4_tcp_hdr_t;
416
417 typedef struct ip6_tcp_hdr
418 {
419   ip6_header_t ip;
420   tcp_header_t tcp;
421 } ip6_tcp_hdr_t;
422
423 static void
424 tcp_connection_select_lb_bucket (tcp_connection_t * tc, const dpo_id_t * dpo,
425                                  dpo_id_t * result)
426 {
427   const dpo_id_t *choice;
428   load_balance_t *lb;
429   int hash;
430
431   lb = load_balance_get (dpo->dpoi_index);
432   if (tc->c_is_ip4)
433     {
434       ip4_tcp_hdr_t hdr;
435       memset (&hdr, 0, sizeof (hdr));
436       hdr.ip.protocol = IP_PROTOCOL_TCP;
437       hdr.ip.address_pair.src.as_u32 = tc->c_lcl_ip.ip4.as_u32;
438       hdr.ip.address_pair.dst.as_u32 = tc->c_rmt_ip.ip4.as_u32;
439       hdr.tcp.src_port = tc->c_lcl_port;
440       hdr.tcp.dst_port = tc->c_rmt_port;
441       hash = ip4_compute_flow_hash (&hdr.ip, lb->lb_hash_config);
442     }
443   else
444     {
445       ip6_tcp_hdr_t hdr;
446       memset (&hdr, 0, sizeof (hdr));
447       hdr.ip.protocol = IP_PROTOCOL_TCP;
448       clib_memcpy (&hdr.ip.src_address, &tc->c_lcl_ip.ip6,
449                    sizeof (ip6_address_t));
450       clib_memcpy (&hdr.ip.dst_address, &tc->c_rmt_ip.ip6,
451                    sizeof (ip6_address_t));
452       hdr.tcp.src_port = tc->c_lcl_port;
453       hdr.tcp.dst_port = tc->c_rmt_port;
454       hash = ip6_compute_flow_hash (&hdr.ip, lb->lb_hash_config);
455     }
456   choice = load_balance_get_bucket_i (lb, hash & lb->lb_n_buckets_minus_1);
457   dpo_copy (result, choice);
458 }
459
460 fib_node_index_t
461 tcp_lookup_rmt_in_fib (tcp_connection_t * tc)
462 {
463   fib_prefix_t prefix;
464   u32 fib_index;
465
466   clib_memcpy (&prefix.fp_addr, &tc->c_rmt_ip, sizeof (prefix.fp_addr));
467   prefix.fp_proto = tc->c_is_ip4 ? FIB_PROTOCOL_IP4 : FIB_PROTOCOL_IP6;
468   prefix.fp_len = tc->c_is_ip4 ? 32 : 128;
469   fib_index = fib_table_find (prefix.fp_proto, tc->c_fib_index);
470   return fib_table_lookup (fib_index, &prefix);
471 }
472
473 static int
474 tcp_connection_stack_on_fib_entry (tcp_connection_t * tc)
475 {
476   dpo_id_t choice = DPO_INVALID;
477   u32 output_node_index;
478   fib_entry_t *fe;
479
480   fe = fib_entry_get (tc->c_rmt_fei);
481   if (fe->fe_lb.dpoi_type != DPO_LOAD_BALANCE)
482     return -1;
483
484   tcp_connection_select_lb_bucket (tc, &fe->fe_lb, &choice);
485
486   output_node_index =
487     tc->c_is_ip4 ? tcp4_output_node.index : tcp6_output_node.index;
488   dpo_stack_from_node (output_node_index, &tc->c_rmt_dpo, &choice);
489   return 0;
490 }
491
492 /** Stack tcp connection on peer's fib entry.
493  *
494  * This ultimately populates the dpo the connection will use to send packets.
495  */
496 static void
497 tcp_connection_fib_attach (tcp_connection_t * tc)
498 {
499   tc->c_rmt_fei = tcp_lookup_rmt_in_fib (tc);
500
501   ASSERT (tc->c_rmt_fei != FIB_NODE_INDEX_INVALID);
502
503   tcp_connection_stack_on_fib_entry (tc);
504 }
505 #endif /* 0 */
506
507 static void
508 tcp_cc_init (tcp_connection_t * tc)
509 {
510   tc->cc_algo = tcp_cc_algo_get (TCP_CC_NEWRENO);
511   tc->cc_algo->init (tc);
512 }
513
514 void
515 tcp_cc_algo_register (tcp_cc_algorithm_type_e type,
516                       const tcp_cc_algorithm_t * vft)
517 {
518   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
519   vec_validate (tm->cc_algos, type);
520
521   tm->cc_algos[type] = *vft;
522 }
523
524 tcp_cc_algorithm_t *
525 tcp_cc_algo_get (tcp_cc_algorithm_type_e type)
526 {
527   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
528   return &tm->cc_algos[type];
529 }
530
531
532 /**
533  * Initialize connection send variables.
534  */
535 void
536 tcp_init_snd_vars (tcp_connection_t * tc)
537 {
538   u32 time_now;
539
540   /*
541    * We use the time to randomize iss and for setting up the initial
542    * timestamp. Make sure it's updated otherwise syn and ack in the
543    * handshake may make it look as if time has flown in the opposite
544    * direction for us.
545    */
546   tcp_set_time_now (vlib_get_thread_index ());
547   time_now = tcp_time_now ();
548
549   tc->iss = random_u32 (&time_now);
550   tc->snd_una = tc->iss;
551   tc->snd_nxt = tc->iss + 1;
552   tc->snd_una_max = tc->snd_nxt;
553 }
554
555 /** Initialize tcp connection variables
556  *
557  * Should be called after having received a msg from the peer, i.e., a SYN or
558  * a SYNACK, such that connection options have already been exchanged. */
559 void
560 tcp_connection_init_vars (tcp_connection_t * tc)
561 {
562   tcp_connection_timers_init (tc);
563   tcp_init_mss (tc);
564   scoreboard_init (&tc->sack_sb);
565   tcp_cc_init (tc);
566   if (tc->state == TCP_STATE_SYN_RCVD)
567     tcp_init_snd_vars (tc);
568
569   if (!tc->c_is_ip4 && ip6_address_is_link_local_unicast (&tc->c_rmt_ip6))
570     tcp_add_del_adjacency (tc, 1);
571
572   //  tcp_connection_fib_attach (tc);
573 }
574
575 static int
576 tcp_alloc_custom_local_endpoint (tcp_main_t * tm, ip46_address_t * lcl_addr,
577                                  u16 * lcl_port, u8 is_ip4)
578 {
579   int index, port;
580   if (is_ip4)
581     {
582       index = tm->last_v4_address_rotor++;
583       if (tm->last_v4_address_rotor >= vec_len (tm->ip4_src_addresses))
584         tm->last_v4_address_rotor = 0;
585       lcl_addr->ip4.as_u32 = tm->ip4_src_addresses[index].as_u32;
586     }
587   else
588     {
589       index = tm->last_v6_address_rotor++;
590       if (tm->last_v6_address_rotor >= vec_len (tm->ip6_src_addresses))
591         tm->last_v6_address_rotor = 0;
592       clib_memcpy (&lcl_addr->ip6, &tm->ip6_src_addresses[index],
593                    sizeof (ip6_address_t));
594     }
595   port = transport_alloc_local_port (TRANSPORT_PROTO_TCP, lcl_addr);
596   if (port < 1)
597     {
598       clib_warning ("Failed to allocate src port");
599       return -1;
600     }
601   *lcl_port = port;
602   return 0;
603 }
604
605 static int
606 tcp_connection_open (transport_endpoint_t * rmt)
607 {
608   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
609   tcp_connection_t *tc;
610   ip46_address_t lcl_addr;
611   u16 lcl_port;
612   int rv;
613
614   /*
615    * Allocate local endpoint
616    */
617   if ((rmt->is_ip4 && vec_len (tm->ip4_src_addresses))
618       || (!rmt->is_ip4 && vec_len (tm->ip6_src_addresses)))
619     rv = tcp_alloc_custom_local_endpoint (tm, &lcl_addr, &lcl_port,
620                                           rmt->is_ip4);
621   else
622     rv = transport_alloc_local_endpoint (TRANSPORT_PROTO_TCP,
623                                          rmt, &lcl_addr, &lcl_port);
624
625   if (rv)
626     return -1;
627
628   /*
629    * Create connection and send SYN
630    */
631   clib_spinlock_lock_if_init (&tm->half_open_lock);
632   tc = tcp_half_open_connection_new ();
633   ip_copy (&tc->c_rmt_ip, &rmt->ip, rmt->is_ip4);
634   ip_copy (&tc->c_lcl_ip, &lcl_addr, rmt->is_ip4);
635   tc->c_rmt_port = rmt->port;
636   tc->c_lcl_port = clib_host_to_net_u16 (lcl_port);
637   tc->c_is_ip4 = rmt->is_ip4;
638   tc->c_proto = TRANSPORT_PROTO_TCP;
639   tc->c_fib_index = rmt->fib_index;
640   /* The other connection vars will be initialized after SYN ACK */
641   tcp_connection_timers_init (tc);
642
643   TCP_EVT_DBG (TCP_EVT_OPEN, tc);
644   tc->state = TCP_STATE_SYN_SENT;
645   tcp_init_snd_vars (tc);
646   tcp_send_syn (tc);
647   clib_spinlock_unlock_if_init (&tm->half_open_lock);
648
649   return tc->c_c_index;
650 }
651
652 static int
653 tcp_session_open (transport_endpoint_t * tep)
654 {
655   return tcp_connection_open (tep);
656 }
657
658 const char *tcp_dbg_evt_str[] = {
659 #define _(sym, str) str,
660   foreach_tcp_dbg_evt
661 #undef _
662 };
663
664 const char *tcp_fsm_states[] = {
665 #define _(sym, str) str,
666   foreach_tcp_fsm_state
667 #undef _
668 };
669
670 u8 *
671 format_tcp_state (u8 * s, va_list * args)
672 {
673   u32 state = va_arg (*args, u32);
674
675   if (state < TCP_N_STATES)
676     s = format (s, "%s", tcp_fsm_states[state]);
677   else
678     s = format (s, "UNKNOWN (%d (0x%x))", state, state);
679   return s;
680 }
681
682 const char *tcp_connection_flags_str[] = {
683 #define _(sym, str) str,
684   foreach_tcp_connection_flag
685 #undef _
686 };
687
688 static u8 *
689 format_tcp_connection_flags (u8 * s, va_list * args)
690 {
691   tcp_connection_t *tc = va_arg (*args, tcp_connection_t *);
692   int i, last = -1;
693
694   for (i = 0; i < TCP_CONN_N_FLAG_BITS; i++)
695     if (tc->flags & (1 << i))
696       last = i;
697   for (i = 0; i < last; i++)
698     {
699       if (tc->flags & (1 << i))
700         s = format (s, "%s, ", tcp_connection_flags_str[i]);
701     }
702   if (last >= 0)
703     s = format (s, "%s", tcp_connection_flags_str[last]);
704   return s;
705 }
706
707 const char *tcp_conn_timers[] = {
708 #define _(sym, str) str,
709   foreach_tcp_timer
710 #undef _
711 };
712
713 static u8 *
714 format_tcp_timers (u8 * s, va_list * args)
715 {
716   tcp_connection_t *tc = va_arg (*args, tcp_connection_t *);
717   int i, last = -1;
718
719   for (i = 0; i < TCP_N_TIMERS; i++)
720     if (tc->timers[i] != TCP_TIMER_HANDLE_INVALID)
721       last = i;
722
723   s = format (s, "[");
724   for (i = 0; i < last; i++)
725     {
726       if (tc->timers[i] != TCP_TIMER_HANDLE_INVALID)
727         s = format (s, "%s,", tcp_conn_timers[i]);
728     }
729
730   if (last >= 0)
731     s = format (s, "%s]", tcp_conn_timers[i]);
732   else
733     s = format (s, "]");
734
735   return s;
736 }
737
738 static u8 *
739 format_tcp_congestion_status (u8 * s, va_list * args)
740 {
741   tcp_connection_t *tc = va_arg (*args, tcp_connection_t *);
742   if (tcp_in_recovery (tc))
743     s = format (s, "recovery");
744   else if (tcp_in_fastrecovery (tc))
745     s = format (s, "fastrecovery");
746   else
747     s = format (s, "none");
748   return s;
749 }
750
751 static i32
752 tcp_rcv_wnd_available (tcp_connection_t * tc)
753 {
754   return (i32) tc->rcv_wnd - (tc->rcv_nxt - tc->rcv_las);
755 }
756
757 static u8 *
758 format_tcp_vars (u8 * s, va_list * args)
759 {
760   tcp_connection_t *tc = va_arg (*args, tcp_connection_t *);
761   s = format (s, " flags: %U timers: %U\n", format_tcp_connection_flags, tc,
762               format_tcp_timers, tc);
763   s = format (s, " snd_una %u snd_nxt %u snd_una_max %u",
764               tc->snd_una - tc->iss, tc->snd_nxt - tc->iss,
765               tc->snd_una_max - tc->iss);
766   s = format (s, " rcv_nxt %u rcv_las %u\n",
767               tc->rcv_nxt - tc->irs, tc->rcv_las - tc->irs);
768   s = format (s, " snd_wnd %u rcv_wnd %u rcv_wscale %u ",
769               tc->snd_wnd, tc->rcv_wnd, tc->rcv_wscale);
770   s = format (s, "snd_wl1 %u snd_wl2 %u\n", tc->snd_wl1 - tc->irs,
771               tc->snd_wl2 - tc->iss);
772   s = format (s, " flight size %u out space %u cc space %u rcv_wnd_av %u\n",
773               tcp_flight_size (tc), tcp_available_output_snd_space (tc),
774               tcp_available_cc_snd_space (tc), tcp_rcv_wnd_available (tc));
775   s = format (s, " cong %U ", format_tcp_congestion_status, tc);
776   s = format (s, "cwnd %u ssthresh %u rtx_bytes %u bytes_acked %u\n",
777               tc->cwnd, tc->ssthresh, tc->snd_rxt_bytes, tc->bytes_acked);
778   s = format (s, " prev_ssthresh %u snd_congestion %u dupack %u",
779               tc->prev_ssthresh, tc->snd_congestion - tc->iss,
780               tc->rcv_dupacks);
781   s = format (s, " limited_transmit %u\n", tc->limited_transmit - tc->iss);
782   s = format (s, " tsecr %u tsecr_last_ack %u\n", tc->rcv_opts.tsecr,
783               tc->tsecr_last_ack);
784   s = format (s, " rto %u rto_boff %u srtt %u rttvar %u rtt_ts %u ", tc->rto,
785               tc->rto_boff, tc->srtt, tc->rttvar, tc->rtt_ts);
786   s = format (s, "rtt_seq %u\n", tc->rtt_seq);
787   s = format (s, " tsval_recent %u tsval_recent_age %u\n", tc->tsval_recent,
788               tcp_time_now () - tc->tsval_recent_age);
789   if (tc->state >= TCP_STATE_ESTABLISHED)
790     s = format (s, " scoreboard: %U\n", format_tcp_scoreboard, &tc->sack_sb,
791                 tc);
792   if (vec_len (tc->snd_sacks))
793     s = format (s, " sacks tx: %U\n", format_tcp_sacks, tc);
794
795   return s;
796 }
797
798 static u8 *
799 format_tcp_connection_id (u8 * s, va_list * args)
800 {
801   tcp_connection_t *tc = va_arg (*args, tcp_connection_t *);
802   if (!tc)
803     return s;
804   if (tc->c_is_ip4)
805     {
806       s = format (s, "[#%d][%s] %U:%d->%U:%d", tc->c_thread_index, "T",
807                   format_ip4_address, &tc->c_lcl_ip4,
808                   clib_net_to_host_u16 (tc->c_lcl_port), format_ip4_address,
809                   &tc->c_rmt_ip4, clib_net_to_host_u16 (tc->c_rmt_port));
810     }
811   else
812     {
813       s = format (s, "[#%d][%s] %U:%d->%U:%d", tc->c_thread_index, "T",
814                   format_ip6_address, &tc->c_lcl_ip6,
815                   clib_net_to_host_u16 (tc->c_lcl_port), format_ip6_address,
816                   &tc->c_rmt_ip6, clib_net_to_host_u16 (tc->c_rmt_port));
817     }
818
819   return s;
820 }
821
822 u8 *
823 format_tcp_connection (u8 * s, va_list * args)
824 {
825   tcp_connection_t *tc = va_arg (*args, tcp_connection_t *);
826   u32 verbose = va_arg (*args, u32);
827
828   if (!tc)
829     return s;
830   s = format (s, "%-50U", format_tcp_connection_id, tc);
831   if (verbose)
832     {
833       s = format (s, "%-15U", format_tcp_state, tc->state);
834       if (verbose > 1)
835         s = format (s, "\n%U", format_tcp_vars, tc);
836     }
837
838   return s;
839 }
840
841 static u8 *
842 format_tcp_session (u8 * s, va_list * args)
843 {
844   u32 tci = va_arg (*args, u32);
845   u32 thread_index = va_arg (*args, u32);
846   u32 verbose = va_arg (*args, u32);
847   tcp_connection_t *tc;
848
849   tc = tcp_connection_get (tci, thread_index);
850   if (tc)
851     s = format (s, "%U", format_tcp_connection, tc, verbose);
852   else
853     s = format (s, "empty\n");
854   return s;
855 }
856
857 static u8 *
858 format_tcp_listener_session (u8 * s, va_list * args)
859 {
860   u32 tci = va_arg (*args, u32);
861   tcp_connection_t *tc = tcp_listener_get (tci);
862   return format (s, "%U", format_tcp_connection_id, tc);
863 }
864
865 static u8 *
866 format_tcp_half_open_session (u8 * s, va_list * args)
867 {
868   u32 tci = va_arg (*args, u32);
869   tcp_connection_t *tc = tcp_half_open_connection_get (tci);
870   return format (s, "%U", format_tcp_connection_id, tc);
871 }
872
873 u8 *
874 format_tcp_sacks (u8 * s, va_list * args)
875 {
876   tcp_connection_t *tc = va_arg (*args, tcp_connection_t *);
877   sack_block_t *sacks = tc->snd_sacks;
878   sack_block_t *block;
879   int i, len = 0;
880
881   len = vec_len (sacks);
882   for (i = 0; i < len - 1; i++)
883     {
884       block = &sacks[i];
885       s = format (s, " start %u end %u\n", block->start - tc->irs,
886                   block->end - tc->irs);
887     }
888   if (len)
889     {
890       block = &sacks[len - 1];
891       s = format (s, " start %u end %u", block->start - tc->irs,
892                   block->end - tc->irs);
893     }
894   return s;
895 }
896
897 u8 *
898 format_tcp_rcv_sacks (u8 * s, va_list * args)
899 {
900   tcp_connection_t *tc = va_arg (*args, tcp_connection_t *);
901   sack_block_t *sacks = tc->rcv_opts.sacks;
902   sack_block_t *block;
903   int i, len = 0;
904
905   len = vec_len (sacks);
906   for (i = 0; i < len - 1; i++)
907     {
908       block = &sacks[i];
909       s = format (s, " start %u end %u\n", block->start - tc->iss,
910                   block->end - tc->iss);
911     }
912   if (len)
913     {
914       block = &sacks[len - 1];
915       s = format (s, " start %u end %u", block->start - tc->iss,
916                   block->end - tc->iss);
917     }
918   return s;
919 }
920
921 static u8 *
922 format_tcp_sack_hole (u8 * s, va_list * args)
923 {
924   sack_scoreboard_hole_t *hole = va_arg (*args, sack_scoreboard_hole_t *);
925   tcp_connection_t *tc = va_arg (*args, tcp_connection_t *);
926   if (tc)
927     s = format (s, "  [%u, %u]", hole->start - tc->iss, hole->end - tc->iss);
928   else
929     s = format (s, "  [%u, %u]", hole->start, hole->end);
930   return s;
931 }
932
933 u8 *
934 format_tcp_scoreboard (u8 * s, va_list * args)
935 {
936   sack_scoreboard_t *sb = va_arg (*args, sack_scoreboard_t *);
937   tcp_connection_t *tc = va_arg (*args, tcp_connection_t *);
938   sack_scoreboard_hole_t *hole;
939   s = format (s, "sacked_bytes %u last_sacked_bytes %u lost_bytes %u\n",
940               sb->sacked_bytes, sb->last_sacked_bytes, sb->lost_bytes);
941   s = format (s, " last_bytes_delivered %u high_sacked %u snd_una_adv %u\n",
942               sb->last_bytes_delivered, sb->high_sacked, sb->snd_una_adv);
943   s = format (s, " cur_rxt_hole %u high_rxt %u rescue_rxt %u",
944               sb->cur_rxt_hole, sb->high_rxt, sb->rescue_rxt);
945
946   hole = scoreboard_first_hole (sb);
947   if (hole)
948     s = format (s, "\n head %u tail %u holes:\n", sb->head, sb->tail);
949
950   while (hole)
951     {
952       s = format (s, "%U", format_tcp_sack_hole, hole, tc);
953       hole = scoreboard_next_hole (sb, hole);
954     }
955
956   return s;
957 }
958
959 static transport_connection_t *
960 tcp_session_get_transport (u32 conn_index, u32 thread_index)
961 {
962   tcp_connection_t *tc = tcp_connection_get (conn_index, thread_index);
963   return &tc->connection;
964 }
965
966 static transport_connection_t *
967 tcp_half_open_session_get_transport (u32 conn_index)
968 {
969   tcp_connection_t *tc = tcp_half_open_connection_get (conn_index);
970   return &tc->connection;
971 }
972
973 /**
974  * Compute maximum segment size for session layer.
975  *
976  * Since the result needs to be the actual data length, it first computes
977  * the tcp options to be used in the next burst and subtracts their
978  * length from the connection's snd_mss.
979  */
980 static u16
981 tcp_session_send_mss (transport_connection_t * trans_conn)
982 {
983   tcp_connection_t *tc = (tcp_connection_t *) trans_conn;
984
985   /* Ensure snd_mss does accurately reflect the amount of data we can push
986    * in a segment. This also makes sure that options are updated according to
987    * the current state of the connection. */
988   tcp_update_burst_snd_vars (tc);
989
990   return tc->snd_mss;
991 }
992
993 always_inline u32
994 tcp_round_snd_space (tcp_connection_t * tc, u32 snd_space)
995 {
996   if (PREDICT_FALSE (tc->snd_wnd < tc->snd_mss))
997     {
998       return tc->snd_wnd <= snd_space ? tc->snd_wnd : 0;
999     }
1000
1001   /* If not snd_wnd constrained and we can't write at least a segment,
1002    * don't try at all */
1003   if (PREDICT_FALSE (snd_space < tc->snd_mss))
1004     return snd_space < tc->cwnd ? 0 : snd_space;
1005
1006   /* round down to mss multiple */
1007   return snd_space - (snd_space % tc->snd_mss);
1008 }
1009
1010 /**
1011  * Compute tx window session is allowed to fill.
1012  *
1013  * Takes into account available send space, snd_mss and the congestion
1014  * state of the connection. If possible, the value returned is a multiple
1015  * of snd_mss.
1016  *
1017  * @param tc tcp connection
1018  * @return number of bytes session is allowed to write
1019  */
1020 static u32
1021 tcp_snd_space (tcp_connection_t * tc)
1022 {
1023   int snd_space, snt_limited;
1024
1025   if (PREDICT_TRUE (tcp_in_cong_recovery (tc) == 0))
1026     {
1027       snd_space = tcp_available_output_snd_space (tc);
1028
1029       /* If we haven't gotten dupacks or if we did and have gotten sacked
1030        * bytes then we can still send as per Limited Transmit (RFC3042) */
1031       if (PREDICT_FALSE (tc->rcv_dupacks != 0
1032                          && (tcp_opts_sack_permitted (tc)
1033                              && tc->sack_sb.last_sacked_bytes == 0)))
1034         {
1035           if (tc->rcv_dupacks == 1 && tc->limited_transmit != tc->snd_nxt)
1036             tc->limited_transmit = tc->snd_nxt;
1037           ASSERT (seq_leq (tc->limited_transmit, tc->snd_nxt));
1038
1039           snt_limited = tc->snd_nxt - tc->limited_transmit;
1040           snd_space = clib_max (2 * tc->snd_mss - snt_limited, 0);
1041         }
1042       return tcp_round_snd_space (tc, snd_space);
1043     }
1044
1045   if (tcp_in_recovery (tc))
1046     {
1047       tc->snd_nxt = tc->snd_una_max;
1048       snd_space = tcp_available_snd_wnd (tc) - tc->snd_rxt_bytes
1049         - (tc->snd_una_max - tc->snd_congestion);
1050       if (snd_space <= 0 || (tc->snd_una_max - tc->snd_una) >= tc->snd_wnd)
1051         return 0;
1052       return tcp_round_snd_space (tc, snd_space);
1053     }
1054
1055   /* RFC 5681: When previously unsent data is available and the new value of
1056    * cwnd and the receiver's advertised window allow, a TCP SHOULD send 1*SMSS
1057    * bytes of previously unsent data. */
1058   if (tcp_in_fastrecovery (tc) && !tcp_fastrecovery_sent_1_smss (tc))
1059     {
1060       if (tcp_available_cc_snd_space (tc) < tc->snd_mss)
1061         return 0;
1062       tcp_fastrecovery_1_smss_on (tc);
1063       return tc->snd_mss;
1064     }
1065
1066   return 0;
1067 }
1068
1069 static u32
1070 tcp_session_send_space (transport_connection_t * trans_conn)
1071 {
1072   tcp_connection_t *tc = (tcp_connection_t *) trans_conn;
1073   return clib_min (tcp_snd_space (tc),
1074                    tc->snd_wnd - (tc->snd_nxt - tc->snd_una));
1075 }
1076
1077 static u32
1078 tcp_session_tx_fifo_offset (transport_connection_t * trans_conn)
1079 {
1080   tcp_connection_t *tc = (tcp_connection_t *) trans_conn;
1081
1082   ASSERT (seq_geq (tc->snd_nxt, tc->snd_una));
1083
1084   /* This still works if fast retransmit is on */
1085   return (tc->snd_nxt - tc->snd_una);
1086 }
1087
1088 static void
1089 tcp_update_time (f64 now, u8 thread_index)
1090 {
1091   tcp_set_time_now (thread_index);
1092   tw_timer_expire_timers_16t_2w_512sl (&tcp_main.
1093                                        wrk_ctx[thread_index].timer_wheel,
1094                                        now);
1095   tcp_flush_frames_to_output (thread_index);
1096 }
1097
1098 static u32
1099 tcp_session_push_header (transport_connection_t * tconn, vlib_buffer_t * b)
1100 {
1101   tcp_connection_t *tc = (tcp_connection_t *) tconn;
1102   return tcp_push_header (tc, b);
1103 }
1104
1105 /* *INDENT-OFF* */
1106 const static transport_proto_vft_t tcp_proto = {
1107   .enable = vnet_tcp_enable_disable,
1108   .bind = tcp_session_bind,
1109   .unbind = tcp_session_unbind,
1110   .push_header = tcp_session_push_header,
1111   .get_connection = tcp_session_get_transport,
1112   .get_listener = tcp_session_get_listener,
1113   .get_half_open = tcp_half_open_session_get_transport,
1114   .open = tcp_session_open,
1115   .close = tcp_session_close,
1116   .cleanup = tcp_session_cleanup,
1117   .send_mss = tcp_session_send_mss,
1118   .send_space = tcp_session_send_space,
1119   .update_time = tcp_update_time,
1120   .tx_fifo_offset = tcp_session_tx_fifo_offset,
1121   .format_connection = format_tcp_session,
1122   .format_listener = format_tcp_listener_session,
1123   .format_half_open = format_tcp_half_open_session,
1124   .tx_type = TRANSPORT_TX_PEEK,
1125   .service_type = TRANSPORT_SERVICE_VC,
1126 };
1127 /* *INDENT-ON* */
1128
1129 static void
1130 tcp_timer_keep_handler (u32 conn_index)
1131 {
1132   u32 thread_index = vlib_get_thread_index ();
1133   tcp_connection_t *tc;
1134
1135   tc = tcp_connection_get (conn_index, thread_index);
1136   tc->timers[TCP_TIMER_KEEP] = TCP_TIMER_HANDLE_INVALID;
1137
1138   tcp_connection_close (tc);
1139 }
1140
1141 static void
1142 tcp_timer_establish_handler (u32 conn_index)
1143 {
1144   tcp_connection_t *tc;
1145
1146   tc = tcp_half_open_connection_get (conn_index);
1147   if (tc)
1148     {
1149       ASSERT (tc->state == TCP_STATE_SYN_SENT);
1150       session_stream_connect_notify (&tc->connection, 1 /* fail */ );
1151       TCP_DBG ("establish pop: %U", format_tcp_connection, tc, 2);
1152     }
1153   else
1154     {
1155       tc = tcp_connection_get (conn_index, vlib_get_thread_index ());
1156       /* note: the connection may have already disappeared */
1157       if (PREDICT_FALSE (tc == 0))
1158         return;
1159       TCP_DBG ("establish pop: %U", format_tcp_connection, tc, 2);
1160       ASSERT (tc->state == TCP_STATE_SYN_RCVD);
1161       /* Start cleanup. App wasn't notified yet so use delete notify as
1162        * opposed to delete to cleanup session layer state. */
1163       stream_session_delete_notify (&tc->connection);
1164     }
1165   tc->timers[TCP_TIMER_ESTABLISH] = TCP_TIMER_HANDLE_INVALID;
1166   tcp_connection_cleanup (tc);
1167 }
1168
1169 static void
1170 tcp_timer_waitclose_handler (u32 conn_index)
1171 {
1172   u32 thread_index = vlib_get_thread_index ();
1173   tcp_connection_t *tc;
1174
1175   tc = tcp_connection_get (conn_index, thread_index);
1176   if (!tc)
1177     return;
1178   tc->timers[TCP_TIMER_WAITCLOSE] = TCP_TIMER_HANDLE_INVALID;
1179
1180   /* Session didn't come back with a close(). Send FIN either way
1181    * and switch to LAST_ACK. */
1182   if (tc->state == TCP_STATE_CLOSE_WAIT)
1183     {
1184       if (tc->flags & TCP_CONN_FINSNT)
1185         {
1186           clib_warning ("FIN was sent and still in CLOSE WAIT. Weird!");
1187         }
1188
1189       tcp_send_fin (tc);
1190       tc->state = TCP_STATE_LAST_ACK;
1191
1192       /* Make sure we don't wait in LAST ACK forever */
1193       tcp_timer_set (tc, TCP_TIMER_WAITCLOSE, TCP_2MSL_TIME);
1194
1195       /* Don't delete the connection yet */
1196       return;
1197     }
1198
1199   tcp_connection_del (tc);
1200 }
1201
1202 /* *INDENT-OFF* */
1203 static timer_expiration_handler *timer_expiration_handlers[TCP_N_TIMERS] =
1204 {
1205     tcp_timer_retransmit_handler,
1206     tcp_timer_delack_handler,
1207     tcp_timer_persist_handler,
1208     tcp_timer_keep_handler,
1209     tcp_timer_waitclose_handler,
1210     tcp_timer_retransmit_syn_handler,
1211     tcp_timer_establish_handler
1212 };
1213 /* *INDENT-ON* */
1214
1215 static void
1216 tcp_expired_timers_dispatch (u32 * expired_timers)
1217 {
1218   int i;
1219   u32 connection_index, timer_id;
1220
1221   for (i = 0; i < vec_len (expired_timers); i++)
1222     {
1223       /* Get session index and timer id */
1224       connection_index = expired_timers[i] & 0x0FFFFFFF;
1225       timer_id = expired_timers[i] >> 28;
1226
1227       TCP_EVT_DBG (TCP_EVT_TIMER_POP, connection_index, timer_id);
1228
1229       /* Handle expiration */
1230       (*timer_expiration_handlers[timer_id]) (connection_index);
1231     }
1232 }
1233
1234 static void
1235 tcp_initialize_timer_wheels (tcp_main_t * tm)
1236 {
1237   tw_timer_wheel_16t_2w_512sl_t *tw;
1238   /* *INDENT-OFF* */
1239   foreach_vlib_main (({
1240     tw = &tm->wrk_ctx[ii].timer_wheel;
1241     tw_timer_wheel_init_16t_2w_512sl (tw, tcp_expired_timers_dispatch,
1242                                       100e-3 /* timer period 100ms */ , ~0);
1243     tw->last_run_time = vlib_time_now (this_vlib_main);
1244   }));
1245   /* *INDENT-ON* */
1246 }
1247
1248 static clib_error_t *
1249 tcp_main_enable (vlib_main_t * vm)
1250 {
1251   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
1252   vlib_thread_main_t *vtm = vlib_get_thread_main ();
1253   clib_error_t *error = 0;
1254   u32 num_threads;
1255   int thread;
1256   tcp_connection_t *tc __attribute__ ((unused));
1257   u32 preallocated_connections_per_thread;
1258
1259   if ((error = vlib_call_init_function (vm, ip_main_init)))
1260     return error;
1261   if ((error = vlib_call_init_function (vm, ip4_lookup_init)))
1262     return error;
1263   if ((error = vlib_call_init_function (vm, ip6_lookup_init)))
1264     return error;
1265
1266   /*
1267    * Registrations
1268    */
1269
1270   ip4_register_protocol (IP_PROTOCOL_TCP, tcp4_input_node.index);
1271   ip6_register_protocol (IP_PROTOCOL_TCP, tcp6_input_node.index);
1272
1273   /*
1274    * Initialize data structures
1275    */
1276
1277   num_threads = 1 /* main thread */  + vtm->n_threads;
1278   vec_validate (tm->connections, num_threads - 1);
1279
1280   /*
1281    * Preallocate connections. Assume that thread 0 won't
1282    * use preallocated threads when running multi-core
1283    */
1284   if (num_threads == 1)
1285     {
1286       thread = 0;
1287       preallocated_connections_per_thread = tm->preallocated_connections;
1288     }
1289   else
1290     {
1291       thread = 1;
1292       preallocated_connections_per_thread =
1293         tm->preallocated_connections / (num_threads - 1);
1294     }
1295   for (; thread < num_threads; thread++)
1296     {
1297       if (preallocated_connections_per_thread)
1298         pool_init_fixed (tm->connections[thread],
1299                          preallocated_connections_per_thread);
1300     }
1301
1302   /*
1303    * Use a preallocated half-open connection pool?
1304    */
1305   if (tm->preallocated_half_open_connections)
1306     pool_init_fixed (tm->half_open_connections,
1307                      tm->preallocated_half_open_connections);
1308
1309   /* Initialize clocks per tick for TCP timestamp. Used to compute
1310    * monotonically increasing timestamps. */
1311   tm->tstamp_ticks_per_clock = vm->clib_time.seconds_per_clock
1312     / TCP_TSTAMP_RESOLUTION;
1313
1314   if (num_threads > 1)
1315     {
1316       clib_spinlock_init (&tm->half_open_lock);
1317     }
1318
1319   vec_validate (tm->wrk_ctx, num_threads - 1);
1320   tcp_initialize_timer_wheels (tm);
1321
1322   tm->bytes_per_buffer = vlib_buffer_free_list_buffer_size
1323     (vm, VLIB_BUFFER_DEFAULT_FREE_LIST_INDEX);
1324
1325   return error;
1326 }
1327
1328 clib_error_t *
1329 vnet_tcp_enable_disable (vlib_main_t * vm, u8 is_en)
1330 {
1331   if (is_en)
1332     {
1333       if (tcp_main.is_enabled)
1334         return 0;
1335
1336       return tcp_main_enable (vm);
1337     }
1338   else
1339     {
1340       tcp_main.is_enabled = 0;
1341     }
1342
1343   return 0;
1344 }
1345
1346 void
1347 tcp_punt_unknown (vlib_main_t * vm, u8 is_ip4, u8 is_add)
1348 {
1349   tcp_main_t *tm = &tcp_main;
1350   if (is_ip4)
1351     tm->punt_unknown4 = is_add;
1352   else
1353     tm->punt_unknown6 = is_add;
1354 }
1355
1356 static clib_error_t *
1357 tcp_init (vlib_main_t * vm)
1358 {
1359   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
1360   ip_main_t *im = &ip_main;
1361   ip_protocol_info_t *pi;
1362
1363   /* Session layer, and by implication tcp, are disabled by default */
1364   tm->is_enabled = 0;
1365
1366   /* Register with IP for header parsing */
1367   pi = ip_get_protocol_info (im, IP_PROTOCOL_TCP);
1368   if (pi == 0)
1369     return clib_error_return (0, "TCP protocol info AWOL");
1370   pi->format_header = format_tcp_header;
1371   pi->unformat_pg_edit = unformat_pg_tcp_header;
1372
1373   /* Register as transport with session layer */
1374   transport_register_protocol (TRANSPORT_PROTO_TCP, &tcp_proto,
1375                                FIB_PROTOCOL_IP4, tcp4_output_node.index);
1376   transport_register_protocol (TRANSPORT_PROTO_TCP, &tcp_proto,
1377                                FIB_PROTOCOL_IP6, tcp6_output_node.index);
1378
1379   tcp_api_reference ();
1380   return 0;
1381 }
1382
1383 VLIB_INIT_FUNCTION (tcp_init);
1384
1385 static clib_error_t *
1386 tcp_config_fn (vlib_main_t * vm, unformat_input_t * input)
1387 {
1388   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
1389
1390   while (unformat_check_input (input) != UNFORMAT_END_OF_INPUT)
1391     {
1392       if (unformat (input, "preallocated-connections %d",
1393                     &tm->preallocated_connections))
1394         ;
1395       else if (unformat (input, "preallocated-half-open-connections %d",
1396                          &tm->preallocated_half_open_connections))
1397         ;
1398       else if (unformat (input, "buffer-fail-fraction %f",
1399                          &tm->buffer_fail_fraction))
1400         ;
1401       else if (unformat (input, "max-rx-fifo %U", unformat_memory_size,
1402                          &tm->max_rx_fifo))
1403         ;
1404       else
1405         return clib_error_return (0, "unknown input `%U'",
1406                                   format_unformat_error, input);
1407     }
1408   return 0;
1409 }
1410
1411 VLIB_CONFIG_FUNCTION (tcp_config_fn, "tcp");
1412
1413
1414 /**
1415  * \brief Configure an ipv4 source address range
1416  * @param vm vlib_main_t pointer
1417  * @param start first ipv4 address in the source address range
1418  * @param end last ipv4 address in the source address range
1419  * @param table_id VRF / table ID, 0 for the default FIB
1420  * @return 0 if all OK, else an error indication from api_errno.h
1421  */
1422
1423 int
1424 tcp_configure_v4_source_address_range (vlib_main_t * vm,
1425                                        ip4_address_t * start,
1426                                        ip4_address_t * end, u32 table_id)
1427 {
1428   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
1429   vnet_main_t *vnm = vnet_get_main ();
1430   u32 start_host_byte_order, end_host_byte_order;
1431   fib_prefix_t prefix;
1432   vnet_sw_interface_t *si;
1433   fib_node_index_t fei;
1434   u32 fib_index = 0;
1435   u32 sw_if_index;
1436   int rv;
1437   int vnet_proxy_arp_add_del (ip4_address_t * lo_addr,
1438                               ip4_address_t * hi_addr, u32 fib_index,
1439                               int is_del);
1440
1441   memset (&prefix, 0, sizeof (prefix));
1442
1443   fib_index = fib_table_find (FIB_PROTOCOL_IP4, table_id);
1444
1445   if (fib_index == ~0)
1446     return VNET_API_ERROR_NO_SUCH_FIB;
1447
1448   start_host_byte_order = clib_net_to_host_u32 (start->as_u32);
1449   end_host_byte_order = clib_net_to_host_u32 (end->as_u32);
1450
1451   /* sanity check for reversed args or some such */
1452   if ((end_host_byte_order - start_host_byte_order) > (10 << 10))
1453     return VNET_API_ERROR_INVALID_ARGUMENT;
1454
1455   /* Lookup the last address, to identify the interface involved */
1456   prefix.fp_len = 32;
1457   prefix.fp_proto = FIB_PROTOCOL_IP4;
1458   memcpy (&prefix.fp_addr.ip4, end, sizeof (ip4_address_t));
1459
1460   fei = fib_table_lookup (fib_index, &prefix);
1461
1462   /* Couldn't find route to destination. Bail out. */
1463   if (fei == FIB_NODE_INDEX_INVALID)
1464     return VNET_API_ERROR_NEXT_HOP_NOT_IN_FIB;
1465
1466   sw_if_index = fib_entry_get_resolving_interface (fei);
1467
1468   /* Enable proxy arp on the interface */
1469   si = vnet_get_sw_interface (vnm, sw_if_index);
1470   si->flags |= VNET_SW_INTERFACE_FLAG_PROXY_ARP;
1471
1472   /* Configure proxy arp across the range */
1473   rv = vnet_proxy_arp_add_del (start, end, fib_index, 0 /* is_del */ );
1474
1475   if (rv)
1476     return rv;
1477
1478   do
1479     {
1480       dpo_id_t dpo = DPO_INVALID;
1481
1482       vec_add1 (tm->ip4_src_addresses, start[0]);
1483
1484       /* Add local adjacencies for the range */
1485
1486       receive_dpo_add_or_lock (DPO_PROTO_IP4, ~0 /* sw_if_index */ ,
1487                                NULL, &dpo);
1488       prefix.fp_len = 32;
1489       prefix.fp_proto = FIB_PROTOCOL_IP4;
1490       prefix.fp_addr.ip4.as_u32 = start->as_u32;
1491
1492       fib_table_entry_special_dpo_update (fib_index,
1493                                           &prefix,
1494                                           FIB_SOURCE_API,
1495                                           FIB_ENTRY_FLAG_EXCLUSIVE, &dpo);
1496       dpo_reset (&dpo);
1497
1498       start_host_byte_order++;
1499       start->as_u32 = clib_host_to_net_u32 (start_host_byte_order);
1500     }
1501   while (start_host_byte_order <= end_host_byte_order);
1502
1503   return 0;
1504 }
1505
1506 /**
1507  * \brief Configure an ipv6 source address range
1508  * @param vm vlib_main_t pointer
1509  * @param start first ipv6 address in the source address range
1510  * @param end last ipv6 address in the source address range
1511  * @param table_id VRF / table ID, 0 for the default FIB
1512  * @return 0 if all OK, else an error indication from api_errno.h
1513  */
1514
1515 int
1516 tcp_configure_v6_source_address_range (vlib_main_t * vm,
1517                                        ip6_address_t * start,
1518                                        ip6_address_t * end, u32 table_id)
1519 {
1520   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
1521   fib_prefix_t prefix;
1522   u32 fib_index = 0;
1523   fib_node_index_t fei;
1524   u32 sw_if_index;
1525
1526   memset (&prefix, 0, sizeof (prefix));
1527
1528   fib_index = fib_table_find (FIB_PROTOCOL_IP6, table_id);
1529
1530   if (fib_index == ~0)
1531     return VNET_API_ERROR_NO_SUCH_FIB;
1532
1533   while (1)
1534     {
1535       int i;
1536       ip6_address_t tmp;
1537       dpo_id_t dpo = DPO_INVALID;
1538
1539       /* Remember this address */
1540       vec_add1 (tm->ip6_src_addresses, start[0]);
1541
1542       /* Lookup the prefix, to identify the interface involved */
1543       prefix.fp_len = 128;
1544       prefix.fp_proto = FIB_PROTOCOL_IP6;
1545       memcpy (&prefix.fp_addr.ip6, start, sizeof (ip6_address_t));
1546
1547       fei = fib_table_lookup (fib_index, &prefix);
1548
1549       /* Couldn't find route to destination. Bail out. */
1550       if (fei == FIB_NODE_INDEX_INVALID)
1551         return VNET_API_ERROR_NEXT_HOP_NOT_IN_FIB;
1552
1553       sw_if_index = fib_entry_get_resolving_interface (fei);
1554
1555       if (sw_if_index == (u32) ~ 0)
1556         return VNET_API_ERROR_NO_MATCHING_INTERFACE;
1557
1558       /* Add a proxy neighbor discovery entry for this address */
1559       ip6_neighbor_proxy_add_del (sw_if_index, start, 0 /* is_del */ );
1560
1561       /* Add a receive adjacency for this address */
1562       receive_dpo_add_or_lock (DPO_PROTO_IP6, ~0 /* sw_if_index */ ,
1563                                NULL, &dpo);
1564
1565       fib_table_entry_special_dpo_update (fib_index,
1566                                           &prefix,
1567                                           FIB_SOURCE_API,
1568                                           FIB_ENTRY_FLAG_EXCLUSIVE, &dpo);
1569       dpo_reset (&dpo);
1570
1571       /* Done with the entire range? */
1572       if (!memcmp (start, end, sizeof (start[0])))
1573         break;
1574
1575       /* Increment the address. DGMS. */
1576       tmp = start[0];
1577       for (i = 15; i >= 0; i--)
1578         {
1579           tmp.as_u8[i] += 1;
1580           if (tmp.as_u8[i] != 0)
1581             break;
1582         }
1583       start[0] = tmp;
1584     }
1585   return 0;
1586 }
1587
1588 static clib_error_t *
1589 tcp_src_address (vlib_main_t * vm,
1590                  unformat_input_t * input, vlib_cli_command_t * cmd_arg)
1591 {
1592   ip4_address_t v4start, v4end;
1593   ip6_address_t v6start, v6end;
1594   u32 table_id = 0;
1595   int v4set = 0;
1596   int v6set = 0;
1597   int rv;
1598
1599   while (unformat_check_input (input) != UNFORMAT_END_OF_INPUT)
1600     {
1601       if (unformat (input, "%U - %U", unformat_ip4_address, &v4start,
1602                     unformat_ip4_address, &v4end))
1603         v4set = 1;
1604       else if (unformat (input, "%U", unformat_ip4_address, &v4start))
1605         {
1606           memcpy (&v4end, &v4start, sizeof (v4start));
1607           v4set = 1;
1608         }
1609       else if (unformat (input, "%U - %U", unformat_ip6_address, &v6start,
1610                          unformat_ip6_address, &v6end))
1611         v6set = 1;
1612       else if (unformat (input, "%U", unformat_ip6_address, &v6start))
1613         {
1614           memcpy (&v6end, &v6start, sizeof (v6start));
1615           v6set = 1;
1616         }
1617       else if (unformat (input, "fib-table %d", &table_id))
1618         ;
1619       else
1620         break;
1621     }
1622
1623   if (!v4set && !v6set)
1624     return clib_error_return (0, "at least one v4 or v6 address required");
1625
1626   if (v4set)
1627     {
1628       rv = tcp_configure_v4_source_address_range (vm, &v4start, &v4end,
1629                                                   table_id);
1630       switch (rv)
1631         {
1632         case 0:
1633           break;
1634
1635         case VNET_API_ERROR_NO_SUCH_FIB:
1636           return clib_error_return (0, "Invalid table-id %d", table_id);
1637
1638         case VNET_API_ERROR_INVALID_ARGUMENT:
1639           return clib_error_return (0, "Invalid address range %U - %U",
1640                                     format_ip4_address, &v4start,
1641                                     format_ip4_address, &v4end);
1642         default:
1643           return clib_error_return (0, "error %d", rv);
1644           break;
1645         }
1646     }
1647   if (v6set)
1648     {
1649       rv = tcp_configure_v6_source_address_range (vm, &v6start, &v6end,
1650                                                   table_id);
1651       switch (rv)
1652         {
1653         case 0:
1654           break;
1655
1656         case VNET_API_ERROR_NO_SUCH_FIB:
1657           return clib_error_return (0, "Invalid table-id %d", table_id);
1658
1659         default:
1660           return clib_error_return (0, "error %d", rv);
1661           break;
1662         }
1663     }
1664   return 0;
1665 }
1666
1667 /* *INDENT-OFF* */
1668 VLIB_CLI_COMMAND (tcp_src_address_command, static) =
1669 {
1670   .path = "tcp src-address",
1671   .short_help = "tcp src-address <ip-addr> [- <ip-addr>] add src address range",
1672   .function = tcp_src_address,
1673 };
1674 /* *INDENT-ON* */
1675
1676 static u8 *
1677 tcp_scoreboard_dump_trace (u8 * s, sack_scoreboard_t * sb)
1678 {
1679 #if TCP_SCOREBOARD_TRACE
1680
1681   scoreboard_trace_elt_t *block;
1682   int i = 0;
1683
1684   if (!sb->trace)
1685     return s;
1686
1687   s = format (s, "scoreboard trace:");
1688   vec_foreach (block, sb->trace)
1689   {
1690     s = format (s, "{%u, %u, %u, %u, %u}, ", block->start, block->end,
1691                 block->ack, block->snd_una_max, block->group);
1692     if ((++i % 3) == 0)
1693       s = format (s, "\n");
1694   }
1695   return s;
1696 #else
1697   return 0;
1698 #endif
1699 }
1700
1701 static clib_error_t *
1702 tcp_show_scoreboard_trace_fn (vlib_main_t * vm, unformat_input_t * input,
1703                               vlib_cli_command_t * cmd_arg)
1704 {
1705   transport_connection_t *tconn = 0;
1706   tcp_connection_t *tc;
1707   u8 *s = 0;
1708   while (unformat_check_input (input) != UNFORMAT_END_OF_INPUT)
1709     {
1710       if (unformat (input, "%U", unformat_transport_connection, &tconn,
1711                     TRANSPORT_PROTO_TCP))
1712         ;
1713       else
1714         return clib_error_return (0, "unknown input `%U'",
1715                                   format_unformat_error, input);
1716     }
1717
1718   if (!TCP_SCOREBOARD_TRACE)
1719     {
1720       vlib_cli_output (vm, "scoreboard tracing not enabled");
1721       return 0;
1722     }
1723
1724   tc = tcp_get_connection_from_transport (tconn);
1725   s = tcp_scoreboard_dump_trace (s, &tc->sack_sb);
1726   vlib_cli_output (vm, "%v", s);
1727   return 0;
1728 }
1729
1730 /* *INDENT-OFF* */
1731 VLIB_CLI_COMMAND (tcp_show_scoreboard_trace_command, static) =
1732 {
1733   .path = "show tcp scoreboard trace",
1734   .short_help = "show tcp scoreboard trace <connection>",
1735   .function = tcp_show_scoreboard_trace_fn,
1736 };
1737 /* *INDENT-ON* */
1738
1739 u8 *
1740 tcp_scoreboard_replay (u8 * s, tcp_connection_t * tc, u8 verbose)
1741 {
1742   int i, trace_len;
1743   scoreboard_trace_elt_t *trace;
1744   u32 next_ack, left, group, has_new_ack = 0;
1745   tcp_connection_t _dummy_tc, *dummy_tc = &_dummy_tc;
1746   sack_block_t *block;
1747
1748   if (!tc)
1749     return s;
1750
1751   memset (dummy_tc, 0, sizeof (*dummy_tc));
1752   tcp_connection_timers_init (dummy_tc);
1753   scoreboard_init (&dummy_tc->sack_sb);
1754   dummy_tc->rcv_opts.flags |= TCP_OPTS_FLAG_SACK;
1755
1756 #if TCP_SCOREBOARD_TRACE
1757   trace = tc->sack_sb.trace;
1758   trace_len = vec_len (tc->sack_sb.trace);
1759 #else
1760   trace = 0;
1761   trace_len = 0;
1762 #endif
1763
1764   for (i = 0; i < trace_len; i++)
1765     {
1766       if (trace[i].ack != 0)
1767         {
1768           dummy_tc->snd_una = trace[i].ack - 1448;
1769           dummy_tc->snd_una_max = trace[i].ack;
1770         }
1771     }
1772
1773   left = 0;
1774   while (left < trace_len)
1775     {
1776       group = trace[left].group;
1777       vec_reset_length (dummy_tc->rcv_opts.sacks);
1778       has_new_ack = 0;
1779       while (trace[left].group == group)
1780         {
1781           if (trace[left].ack != 0)
1782             {
1783               if (verbose)
1784                 s = format (s, "Adding ack %u, snd_una_max %u, segs: ",
1785                             trace[left].ack, trace[left].snd_una_max);
1786               dummy_tc->snd_una_max = trace[left].snd_una_max;
1787               next_ack = trace[left].ack;
1788               has_new_ack = 1;
1789             }
1790           else
1791             {
1792               if (verbose)
1793                 s = format (s, "[%u, %u], ", trace[left].start,
1794                             trace[left].end);
1795               vec_add2 (dummy_tc->rcv_opts.sacks, block, 1);
1796               block->start = trace[left].start;
1797               block->end = trace[left].end;
1798             }
1799           left++;
1800         }
1801
1802       /* Push segments */
1803       tcp_rcv_sacks (dummy_tc, next_ack);
1804       if (has_new_ack)
1805         dummy_tc->snd_una = next_ack + dummy_tc->sack_sb.snd_una_adv;
1806
1807       if (verbose)
1808         s = format (s, "result: %U", format_tcp_scoreboard,
1809                     &dummy_tc->sack_sb);
1810
1811     }
1812   s = format (s, "result: %U", format_tcp_scoreboard, &dummy_tc->sack_sb);
1813
1814   return s;
1815 }
1816
1817 static clib_error_t *
1818 tcp_scoreboard_trace_fn (vlib_main_t * vm, unformat_input_t * input,
1819                          vlib_cli_command_t * cmd_arg)
1820 {
1821   transport_connection_t *tconn = 0;
1822   tcp_connection_t *tc = 0;
1823   u8 *str = 0;
1824   while (unformat_check_input (input) != UNFORMAT_END_OF_INPUT)
1825     {
1826       if (unformat (input, "%U", unformat_transport_connection, &tconn,
1827                     TRANSPORT_PROTO_TCP))
1828         ;
1829       else
1830         return clib_error_return (0, "unknown input `%U'",
1831                                   format_unformat_error, input);
1832     }
1833
1834   if (!TCP_SCOREBOARD_TRACE)
1835     {
1836       vlib_cli_output (vm, "scoreboard tracing not enabled");
1837       return 0;
1838     }
1839
1840   tc = tcp_get_connection_from_transport (tconn);
1841   if (!tc)
1842     {
1843       vlib_cli_output (vm, "connection not found");
1844       return 0;
1845     }
1846   str = tcp_scoreboard_replay (str, tc, 1);
1847   vlib_cli_output (vm, "%v", str);
1848   return 0;
1849 }
1850
1851 /* *INDENT-OFF* */
1852 VLIB_CLI_COMMAND (tcp_replay_scoreboard_command, static) =
1853 {
1854   .path = "tcp replay scoreboard",
1855   .short_help = "tcp replay scoreboard <connection>",
1856   .function = tcp_scoreboard_trace_fn,
1857 };
1858 /* *INDENT-ON* */
1859
1860 static clib_error_t *
1861 show_tcp_punt_fn (vlib_main_t * vm, unformat_input_t * input,
1862                   vlib_cli_command_t * cmd_arg)
1863 {
1864   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
1865   if (unformat_check_input (input) != UNFORMAT_END_OF_INPUT)
1866     return clib_error_return (0, "unknown input `%U'", format_unformat_error,
1867                               input);
1868   vlib_cli_output (vm, "IPv4 TCP punt: %s",
1869                    tm->punt_unknown4 ? "enabled" : "disabled");
1870   vlib_cli_output (vm, "IPv6 TCP punt: %s",
1871                    tm->punt_unknown6 ? "enabled" : "disabled");
1872   return 0;
1873 }
1874 /* *INDENT-OFF* */
1875 VLIB_CLI_COMMAND (show_tcp_punt_command, static) =
1876 {
1877   .path = "show tcp punt",
1878   .short_help = "show tcp punt",
1879   .function = show_tcp_punt_fn,
1880 };
1881 /* *INDENT-ON* */
1882
1883 /*
1884  * fd.io coding-style-patch-verification: ON
1885  *
1886  * Local Variables:
1887  * eval: (c-set-style "gnu")
1888  * End:
1889  */