tcp: dequeue acked only once per burst
[vpp.git] / src / vnet / tcp / tcp.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2016 Cisco and/or its affiliates.
3  * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
4  * you may not use this file except in compliance with the License.
5  * You may obtain a copy of the License at:
6  *
7  *     http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
8  *
9  * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
10  * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
11  * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
12  * See the License for the specific language governing permissions and
13  * limitations under the License.
14  */
15
16 /**
17  * @file
18  * @brief TCP host stack utilities
19  */
20
21 #include <vnet/tcp/tcp.h>
22 #include <vnet/session/session.h>
23 #include <vnet/fib/fib.h>
24 #include <vnet/dpo/load_balance.h>
25 #include <vnet/dpo/receive_dpo.h>
26 #include <vnet/ip/ip6_neighbor.h>
27 #include <math.h>
28
29 tcp_main_t tcp_main;
30
31 typedef struct
32 {
33   fib_protocol_t nh_proto;
34   vnet_link_t link_type;
35   ip46_address_t ip;
36   u32 sw_if_index;
37   u8 is_add;
38 } tcp_add_del_adj_args_t;
39
40 static void
41 tcp_add_del_adj_cb (tcp_add_del_adj_args_t * args)
42 {
43   u32 ai;
44   if (args->is_add)
45     {
46       adj_nbr_add_or_lock (args->nh_proto, args->link_type, &args->ip,
47                            args->sw_if_index);
48     }
49   else
50     {
51       ai = adj_nbr_find (FIB_PROTOCOL_IP6, VNET_LINK_IP6, &args->ip,
52                          args->sw_if_index);
53       if (ai != ADJ_INDEX_INVALID)
54         adj_unlock (ai);
55     }
56 }
57
58 static void
59 tcp_add_del_adjacency (tcp_connection_t * tc, u8 is_add)
60 {
61   tcp_add_del_adj_args_t args = {
62     .nh_proto = FIB_PROTOCOL_IP6,
63     .link_type = VNET_LINK_IP6,
64     .ip = tc->c_rmt_ip,
65     .sw_if_index = tc->sw_if_index,
66     .is_add = is_add
67   };
68   vlib_rpc_call_main_thread (tcp_add_del_adj_cb, (u8 *) & args,
69                              sizeof (args));
70 }
71
72 static u32
73 tcp_connection_bind (u32 session_index, transport_endpoint_t * lcl)
74 {
75   tcp_main_t *tm = &tcp_main;
76   tcp_connection_t *listener;
77   void *iface_ip;
78
79   pool_get (tm->listener_pool, listener);
80   clib_memset (listener, 0, sizeof (*listener));
81
82   listener->c_c_index = listener - tm->listener_pool;
83   listener->c_lcl_port = lcl->port;
84
85   /* If we are provided a sw_if_index, bind using one of its ips */
86   if (ip_is_zero (&lcl->ip, 1) && lcl->sw_if_index != ENDPOINT_INVALID_INDEX)
87     {
88       if ((iface_ip = ip_interface_get_first_ip (lcl->sw_if_index,
89                                                  lcl->is_ip4)))
90         ip_set (&lcl->ip, iface_ip, lcl->is_ip4);
91     }
92   ip_copy (&listener->c_lcl_ip, &lcl->ip, lcl->is_ip4);
93   listener->c_is_ip4 = lcl->is_ip4;
94   listener->c_proto = TRANSPORT_PROTO_TCP;
95   listener->c_s_index = session_index;
96   listener->c_fib_index = lcl->fib_index;
97   listener->state = TCP_STATE_LISTEN;
98
99   tcp_connection_timers_init (listener);
100
101   TCP_EVT_DBG (TCP_EVT_BIND, listener);
102
103   return listener->c_c_index;
104 }
105
106 static u32
107 tcp_session_bind (u32 session_index, transport_endpoint_t * tep)
108 {
109   return tcp_connection_bind (session_index, tep);
110 }
111
112 static void
113 tcp_connection_unbind (u32 listener_index)
114 {
115   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
116   tcp_connection_t *tc;
117
118   tc = pool_elt_at_index (tm->listener_pool, listener_index);
119
120   TCP_EVT_DBG (TCP_EVT_UNBIND, tc);
121
122   /* Poison the entry */
123   if (CLIB_DEBUG > 0)
124     clib_memset (tc, 0xFA, sizeof (*tc));
125
126   pool_put_index (tm->listener_pool, listener_index);
127 }
128
129 static u32
130 tcp_session_unbind (u32 listener_index)
131 {
132   tcp_connection_unbind (listener_index);
133   return 0;
134 }
135
136 static transport_connection_t *
137 tcp_session_get_listener (u32 listener_index)
138 {
139   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
140   tcp_connection_t *tc;
141   tc = pool_elt_at_index (tm->listener_pool, listener_index);
142   return &tc->connection;
143 }
144
145 /**
146  * Cleanup half-open connection
147  *
148  */
149 static void
150 tcp_half_open_connection_del (tcp_connection_t * tc)
151 {
152   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
153   clib_spinlock_lock_if_init (&tm->half_open_lock);
154   pool_put_index (tm->half_open_connections, tc->c_c_index);
155   if (CLIB_DEBUG)
156     clib_memset (tc, 0xFA, sizeof (*tc));
157   clib_spinlock_unlock_if_init (&tm->half_open_lock);
158 }
159
160 /**
161  * Try to cleanup half-open connection
162  *
163  * If called from a thread that doesn't own tc, the call won't have any
164  * effect.
165  *
166  * @param tc - connection to be cleaned up
167  * @return non-zero if cleanup failed.
168  */
169 int
170 tcp_half_open_connection_cleanup (tcp_connection_t * tc)
171 {
172   /* Make sure this is the owning thread */
173   if (tc->c_thread_index != vlib_get_thread_index ())
174     return 1;
175   tcp_timer_reset (tc, TCP_TIMER_ESTABLISH);
176   tcp_timer_reset (tc, TCP_TIMER_RETRANSMIT_SYN);
177   tcp_half_open_connection_del (tc);
178   return 0;
179 }
180
181 static tcp_connection_t *
182 tcp_half_open_connection_new (void)
183 {
184   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
185   tcp_connection_t *tc = 0;
186   ASSERT (vlib_get_thread_index () == 0);
187   pool_get (tm->half_open_connections, tc);
188   clib_memset (tc, 0, sizeof (*tc));
189   tc->c_c_index = tc - tm->half_open_connections;
190   return tc;
191 }
192
193 /**
194  * Cleans up connection state.
195  *
196  * No notifications.
197  */
198 void
199 tcp_connection_cleanup (tcp_connection_t * tc)
200 {
201   tcp_main_t *tm = &tcp_main;
202
203   /* Cleanup local endpoint if this was an active connect */
204   transport_endpoint_cleanup (TRANSPORT_PROTO_TCP, &tc->c_lcl_ip,
205                               tc->c_lcl_port);
206
207   /* Check if connection is not yet fully established */
208   if (tc->state == TCP_STATE_SYN_SENT)
209     {
210       /* Try to remove the half-open connection. If this is not the owning
211        * thread, tc won't be removed. Retransmit or establish timers will
212        * eventually expire and call again cleanup on the right thread. */
213       if (tcp_half_open_connection_cleanup (tc))
214         tc->flags |= TCP_CONN_HALF_OPEN_DONE;
215     }
216   else
217     {
218       int thread_index = tc->c_thread_index;
219
220       /* Make sure all timers are cleared */
221       tcp_connection_timers_reset (tc);
222
223       if (!tc->c_is_ip4 && ip6_address_is_link_local_unicast (&tc->c_rmt_ip6))
224         tcp_add_del_adjacency (tc, 0);
225
226       /* Poison the entry */
227       if (CLIB_DEBUG > 0)
228         clib_memset (tc, 0xFA, sizeof (*tc));
229       pool_put (tm->connections[thread_index], tc);
230     }
231 }
232
233 /**
234  * Connection removal.
235  *
236  * This should be called only once connection enters CLOSED state. Note
237  * that it notifies the session of the removal event, so if the goal is to
238  * just remove the connection, call tcp_connection_cleanup instead.
239  */
240 void
241 tcp_connection_del (tcp_connection_t * tc)
242 {
243   TCP_EVT_DBG (TCP_EVT_DELETE, tc);
244   stream_session_delete_notify (&tc->connection);
245   tcp_connection_cleanup (tc);
246 }
247
248 tcp_connection_t *
249 tcp_connection_new (u8 thread_index)
250 {
251   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
252   tcp_connection_t *tc;
253
254   pool_get (tm->connections[thread_index], tc);
255   clib_memset (tc, 0, sizeof (*tc));
256   tc->c_c_index = tc - tm->connections[thread_index];
257   tc->c_thread_index = thread_index;
258   return tc;
259 }
260
261 /** Notify session that connection has been reset.
262  *
263  * Switch state to closed and wait for session to call cleanup.
264  */
265 void
266 tcp_connection_reset (tcp_connection_t * tc)
267 {
268   TCP_EVT_DBG (TCP_EVT_RST_RCVD, tc);
269   switch (tc->state)
270     {
271     case TCP_STATE_SYN_RCVD:
272       /* Cleanup everything. App wasn't notified yet */
273       stream_session_delete_notify (&tc->connection);
274       tcp_connection_cleanup (tc);
275       break;
276     case TCP_STATE_SYN_SENT:
277       session_stream_connect_notify (&tc->connection, 1 /* fail */ );
278       tcp_connection_cleanup (tc);
279       break;
280     case TCP_STATE_ESTABLISHED:
281       tcp_connection_timers_reset (tc);
282       /* Set the cleanup timer, in case the session layer/app don't
283        * cleanly close the connection */
284       tcp_timer_update (tc, TCP_TIMER_WAITCLOSE, TCP_CLEANUP_TIME);
285       stream_session_reset_notify (&tc->connection);
286       break;
287     case TCP_STATE_CLOSE_WAIT:
288     case TCP_STATE_FIN_WAIT_1:
289     case TCP_STATE_FIN_WAIT_2:
290     case TCP_STATE_CLOSING:
291       tc->state = TCP_STATE_CLOSED;
292       TCP_EVT_DBG (TCP_EVT_STATE_CHANGE, tc);
293       tcp_connection_timers_reset (tc);
294       tcp_timer_update (tc, TCP_TIMER_WAITCLOSE, TCP_CLEANUP_TIME);
295       break;
296     case TCP_STATE_CLOSED:
297       return;
298     }
299 }
300
301 /**
302  * Begin connection closing procedure.
303  *
304  * If at the end the connection is not in CLOSED state, it is not removed.
305  * Instead, we rely on on TCP to advance through state machine to either
306  * 1) LAST_ACK (passive close) whereby when the last ACK is received
307  * tcp_connection_del is called. This notifies session of the delete and
308  * calls cleanup.
309  * 2) TIME_WAIT (active close) whereby after 2MSL the 2MSL timer triggers
310  * and cleanup is called.
311  *
312  * N.B. Half-close connections are not supported
313  */
314 void
315 tcp_connection_close (tcp_connection_t * tc)
316 {
317   TCP_EVT_DBG (TCP_EVT_CLOSE, tc);
318
319   /* Send/Program FIN if needed and switch state */
320   switch (tc->state)
321     {
322     case TCP_STATE_SYN_SENT:
323       tc->state = TCP_STATE_CLOSED;
324       break;
325     case TCP_STATE_SYN_RCVD:
326       tcp_connection_timers_reset (tc);
327       tcp_send_fin (tc);
328       tc->state = TCP_STATE_FIN_WAIT_1;
329       tcp_timer_update (tc, TCP_TIMER_WAITCLOSE, TCP_CLEANUP_TIME);
330       break;
331     case TCP_STATE_ESTABLISHED:
332       if (!session_tx_fifo_max_dequeue (&tc->connection))
333         tcp_send_fin (tc);
334       else
335         tc->flags |= TCP_CONN_FINPNDG;
336       tc->state = TCP_STATE_FIN_WAIT_1;
337       break;
338     case TCP_STATE_CLOSE_WAIT:
339       if (!session_tx_fifo_max_dequeue (&tc->connection))
340         {
341           tcp_send_fin (tc);
342           tcp_connection_timers_reset (tc);
343           tc->state = TCP_STATE_LAST_ACK;
344           tcp_timer_update (tc, TCP_TIMER_WAITCLOSE, TCP_2MSL_TIME);
345         }
346       else
347         tc->flags |= TCP_CONN_FINPNDG;
348       break;
349     case TCP_STATE_FIN_WAIT_1:
350       tcp_timer_update (tc, TCP_TIMER_WAITCLOSE, TCP_2MSL_TIME);
351       break;
352     default:
353       TCP_DBG ("state: %u", tc->state);
354     }
355
356   TCP_EVT_DBG (TCP_EVT_STATE_CHANGE, tc);
357
358   /* If in CLOSED and WAITCLOSE timer is not set, delete connection now */
359   if (!tcp_timer_is_active (tc, TCP_TIMER_WAITCLOSE)
360       && tc->state == TCP_STATE_CLOSED)
361     tcp_connection_del (tc);
362 }
363
364 static void
365 tcp_session_close (u32 conn_index, u32 thread_index)
366 {
367   tcp_connection_t *tc;
368   tc = tcp_connection_get (conn_index, thread_index);
369   tcp_connection_close (tc);
370 }
371
372 static void
373 tcp_session_cleanup (u32 conn_index, u32 thread_index)
374 {
375   tcp_connection_t *tc;
376   tc = tcp_connection_get (conn_index, thread_index);
377   tcp_connection_timers_reset (tc);
378   tc->state = TCP_STATE_CLOSED;
379   TCP_EVT_DBG (TCP_EVT_STATE_CHANGE, tc);
380   tcp_connection_cleanup (tc);
381 }
382
383 /**
384  * Initialize all connection timers as invalid
385  */
386 void
387 tcp_connection_timers_init (tcp_connection_t * tc)
388 {
389   int i;
390
391   /* Set all to invalid */
392   for (i = 0; i < TCP_N_TIMERS; i++)
393     {
394       tc->timers[i] = TCP_TIMER_HANDLE_INVALID;
395     }
396
397   tc->rto = TCP_RTO_INIT;
398 }
399
400 /**
401  * Stop all connection timers
402  */
403 void
404 tcp_connection_timers_reset (tcp_connection_t * tc)
405 {
406   int i;
407   for (i = 0; i < TCP_N_TIMERS; i++)
408     {
409       tcp_timer_reset (tc, i);
410     }
411 }
412
413 #if 0
414 typedef struct ip4_tcp_hdr
415 {
416   ip4_header_t ip;
417   tcp_header_t tcp;
418 } ip4_tcp_hdr_t;
419
420 typedef struct ip6_tcp_hdr
421 {
422   ip6_header_t ip;
423   tcp_header_t tcp;
424 } ip6_tcp_hdr_t;
425
426 static void
427 tcp_connection_select_lb_bucket (tcp_connection_t * tc, const dpo_id_t * dpo,
428                                  dpo_id_t * result)
429 {
430   const dpo_id_t *choice;
431   load_balance_t *lb;
432   int hash;
433
434   lb = load_balance_get (dpo->dpoi_index);
435   if (tc->c_is_ip4)
436     {
437       ip4_tcp_hdr_t hdr;
438       clib_memset (&hdr, 0, sizeof (hdr));
439       hdr.ip.protocol = IP_PROTOCOL_TCP;
440       hdr.ip.address_pair.src.as_u32 = tc->c_lcl_ip.ip4.as_u32;
441       hdr.ip.address_pair.dst.as_u32 = tc->c_rmt_ip.ip4.as_u32;
442       hdr.tcp.src_port = tc->c_lcl_port;
443       hdr.tcp.dst_port = tc->c_rmt_port;
444       hash = ip4_compute_flow_hash (&hdr.ip, lb->lb_hash_config);
445     }
446   else
447     {
448       ip6_tcp_hdr_t hdr;
449       clib_memset (&hdr, 0, sizeof (hdr));
450       hdr.ip.protocol = IP_PROTOCOL_TCP;
451       clib_memcpy (&hdr.ip.src_address, &tc->c_lcl_ip.ip6,
452                    sizeof (ip6_address_t));
453       clib_memcpy (&hdr.ip.dst_address, &tc->c_rmt_ip.ip6,
454                    sizeof (ip6_address_t));
455       hdr.tcp.src_port = tc->c_lcl_port;
456       hdr.tcp.dst_port = tc->c_rmt_port;
457       hash = ip6_compute_flow_hash (&hdr.ip, lb->lb_hash_config);
458     }
459   choice = load_balance_get_bucket_i (lb, hash & lb->lb_n_buckets_minus_1);
460   dpo_copy (result, choice);
461 }
462
463 fib_node_index_t
464 tcp_lookup_rmt_in_fib (tcp_connection_t * tc)
465 {
466   fib_prefix_t prefix;
467   u32 fib_index;
468
469   clib_memcpy (&prefix.fp_addr, &tc->c_rmt_ip, sizeof (prefix.fp_addr));
470   prefix.fp_proto = tc->c_is_ip4 ? FIB_PROTOCOL_IP4 : FIB_PROTOCOL_IP6;
471   prefix.fp_len = tc->c_is_ip4 ? 32 : 128;
472   fib_index = fib_table_find (prefix.fp_proto, tc->c_fib_index);
473   return fib_table_lookup (fib_index, &prefix);
474 }
475
476 static int
477 tcp_connection_stack_on_fib_entry (tcp_connection_t * tc)
478 {
479   dpo_id_t choice = DPO_INVALID;
480   u32 output_node_index;
481   fib_entry_t *fe;
482
483   fe = fib_entry_get (tc->c_rmt_fei);
484   if (fe->fe_lb.dpoi_type != DPO_LOAD_BALANCE)
485     return -1;
486
487   tcp_connection_select_lb_bucket (tc, &fe->fe_lb, &choice);
488
489   output_node_index =
490     tc->c_is_ip4 ? tcp4_output_node.index : tcp6_output_node.index;
491   dpo_stack_from_node (output_node_index, &tc->c_rmt_dpo, &choice);
492   return 0;
493 }
494
495 /** Stack tcp connection on peer's fib entry.
496  *
497  * This ultimately populates the dpo the connection will use to send packets.
498  */
499 static void
500 tcp_connection_fib_attach (tcp_connection_t * tc)
501 {
502   tc->c_rmt_fei = tcp_lookup_rmt_in_fib (tc);
503
504   ASSERT (tc->c_rmt_fei != FIB_NODE_INDEX_INVALID);
505
506   tcp_connection_stack_on_fib_entry (tc);
507 }
508 #endif /* 0 */
509
510 static void
511 tcp_cc_init (tcp_connection_t * tc)
512 {
513   tc->cc_algo = tcp_cc_algo_get (TCP_CC_NEWRENO);
514   tc->cc_algo->init (tc);
515 }
516
517 void
518 tcp_cc_algo_register (tcp_cc_algorithm_type_e type,
519                       const tcp_cc_algorithm_t * vft)
520 {
521   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
522   vec_validate (tm->cc_algos, type);
523
524   tm->cc_algos[type] = *vft;
525 }
526
527 tcp_cc_algorithm_t *
528 tcp_cc_algo_get (tcp_cc_algorithm_type_e type)
529 {
530   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
531   return &tm->cc_algos[type];
532 }
533
534
535 /**
536  * Initialize connection send variables.
537  */
538 void
539 tcp_init_snd_vars (tcp_connection_t * tc)
540 {
541   u32 time_now;
542
543   /*
544    * We use the time to randomize iss and for setting up the initial
545    * timestamp. Make sure it's updated otherwise syn and ack in the
546    * handshake may make it look as if time has flown in the opposite
547    * direction for us.
548    */
549   tcp_set_time_now (tcp_get_worker (vlib_get_thread_index ()));
550   time_now = tcp_time_now ();
551
552   tc->iss = random_u32 (&time_now);
553   tc->snd_una = tc->iss;
554   tc->snd_nxt = tc->iss + 1;
555   tc->snd_una_max = tc->snd_nxt;
556 }
557
558 void
559 tcp_enable_pacing (tcp_connection_t * tc)
560 {
561   u32 initial_bucket, byte_rate;
562   initial_bucket = 16 * tc->snd_mss;
563   byte_rate = 2 << 16;
564   transport_connection_tx_pacer_init (&tc->connection, byte_rate,
565                                       initial_bucket);
566   tc->mrtt_us = (u32) ~ 0;
567 }
568
569 /** Initialize tcp connection variables
570  *
571  * Should be called after having received a msg from the peer, i.e., a SYN or
572  * a SYNACK, such that connection options have already been exchanged. */
573 void
574 tcp_connection_init_vars (tcp_connection_t * tc)
575 {
576   tcp_connection_timers_init (tc);
577   tcp_init_mss (tc);
578   scoreboard_init (&tc->sack_sb);
579   tcp_cc_init (tc);
580   if (tc->state == TCP_STATE_SYN_RCVD)
581     tcp_init_snd_vars (tc);
582
583   if (!tc->c_is_ip4 && ip6_address_is_link_local_unicast (&tc->c_rmt_ip6))
584     tcp_add_del_adjacency (tc, 1);
585
586   /*  tcp_connection_fib_attach (tc); */
587
588   if (transport_connection_is_tx_paced (&tc->connection)
589       || tcp_main.tx_pacing)
590     tcp_enable_pacing (tc);
591 }
592
593 static int
594 tcp_alloc_custom_local_endpoint (tcp_main_t * tm, ip46_address_t * lcl_addr,
595                                  u16 * lcl_port, u8 is_ip4)
596 {
597   int index, port;
598   if (is_ip4)
599     {
600       index = tm->last_v4_address_rotor++;
601       if (tm->last_v4_address_rotor >= vec_len (tm->ip4_src_addresses))
602         tm->last_v4_address_rotor = 0;
603       lcl_addr->ip4.as_u32 = tm->ip4_src_addresses[index].as_u32;
604     }
605   else
606     {
607       index = tm->last_v6_address_rotor++;
608       if (tm->last_v6_address_rotor >= vec_len (tm->ip6_src_addresses))
609         tm->last_v6_address_rotor = 0;
610       clib_memcpy (&lcl_addr->ip6, &tm->ip6_src_addresses[index],
611                    sizeof (ip6_address_t));
612     }
613   port = transport_alloc_local_port (TRANSPORT_PROTO_TCP, lcl_addr);
614   if (port < 1)
615     {
616       clib_warning ("Failed to allocate src port");
617       return -1;
618     }
619   *lcl_port = port;
620   return 0;
621 }
622
623 static int
624 tcp_session_open (transport_endpoint_cfg_t * rmt)
625 {
626   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
627   tcp_connection_t *tc;
628   ip46_address_t lcl_addr;
629   u16 lcl_port;
630   int rv;
631
632   /*
633    * Allocate local endpoint
634    */
635   if ((rmt->is_ip4 && vec_len (tm->ip4_src_addresses))
636       || (!rmt->is_ip4 && vec_len (tm->ip6_src_addresses)))
637     rv = tcp_alloc_custom_local_endpoint (tm, &lcl_addr, &lcl_port,
638                                           rmt->is_ip4);
639   else
640     rv = transport_alloc_local_endpoint (TRANSPORT_PROTO_TCP,
641                                          rmt, &lcl_addr, &lcl_port);
642
643   if (rv)
644     return -1;
645
646   /*
647    * Create connection and send SYN
648    */
649   clib_spinlock_lock_if_init (&tm->half_open_lock);
650   tc = tcp_half_open_connection_new ();
651   ip_copy (&tc->c_rmt_ip, &rmt->ip, rmt->is_ip4);
652   ip_copy (&tc->c_lcl_ip, &lcl_addr, rmt->is_ip4);
653   tc->c_rmt_port = rmt->port;
654   tc->c_lcl_port = clib_host_to_net_u16 (lcl_port);
655   tc->c_is_ip4 = rmt->is_ip4;
656   tc->c_proto = TRANSPORT_PROTO_TCP;
657   tc->c_fib_index = rmt->fib_index;
658   /* The other connection vars will be initialized after SYN ACK */
659   tcp_connection_timers_init (tc);
660
661   TCP_EVT_DBG (TCP_EVT_OPEN, tc);
662   tc->state = TCP_STATE_SYN_SENT;
663   tcp_init_snd_vars (tc);
664   tcp_send_syn (tc);
665   clib_spinlock_unlock_if_init (&tm->half_open_lock);
666
667   return tc->c_c_index;
668 }
669
670 const char *tcp_dbg_evt_str[] = {
671 #define _(sym, str) str,
672   foreach_tcp_dbg_evt
673 #undef _
674 };
675
676 const char *tcp_fsm_states[] = {
677 #define _(sym, str) str,
678   foreach_tcp_fsm_state
679 #undef _
680 };
681
682 u8 *
683 format_tcp_state (u8 * s, va_list * args)
684 {
685   u32 state = va_arg (*args, u32);
686
687   if (state < TCP_N_STATES)
688     s = format (s, "%s", tcp_fsm_states[state]);
689   else
690     s = format (s, "UNKNOWN (%d (0x%x))", state, state);
691   return s;
692 }
693
694 const char *tcp_connection_flags_str[] = {
695 #define _(sym, str) str,
696   foreach_tcp_connection_flag
697 #undef _
698 };
699
700 static u8 *
701 format_tcp_connection_flags (u8 * s, va_list * args)
702 {
703   tcp_connection_t *tc = va_arg (*args, tcp_connection_t *);
704   int i, last = -1;
705
706   for (i = 0; i < TCP_CONN_N_FLAG_BITS; i++)
707     if (tc->flags & (1 << i))
708       last = i;
709   for (i = 0; i < last; i++)
710     {
711       if (tc->flags & (1 << i))
712         s = format (s, "%s, ", tcp_connection_flags_str[i]);
713     }
714   if (last >= 0)
715     s = format (s, "%s", tcp_connection_flags_str[last]);
716   return s;
717 }
718
719 const char *tcp_conn_timers[] = {
720 #define _(sym, str) str,
721   foreach_tcp_timer
722 #undef _
723 };
724
725 static u8 *
726 format_tcp_timers (u8 * s, va_list * args)
727 {
728   tcp_connection_t *tc = va_arg (*args, tcp_connection_t *);
729   int i, last = -1;
730
731   for (i = 0; i < TCP_N_TIMERS; i++)
732     if (tc->timers[i] != TCP_TIMER_HANDLE_INVALID)
733       last = i;
734
735   for (i = 0; i < last; i++)
736     {
737       if (tc->timers[i] != TCP_TIMER_HANDLE_INVALID)
738         s = format (s, "%s,", tcp_conn_timers[i]);
739     }
740
741   if (last >= 0)
742     s = format (s, "%s", tcp_conn_timers[i]);
743
744   return s;
745 }
746
747 static u8 *
748 format_tcp_congestion_status (u8 * s, va_list * args)
749 {
750   tcp_connection_t *tc = va_arg (*args, tcp_connection_t *);
751   if (tcp_in_recovery (tc))
752     s = format (s, "recovery");
753   else if (tcp_in_fastrecovery (tc))
754     s = format (s, "fastrecovery");
755   else
756     s = format (s, "none");
757   return s;
758 }
759
760 static i32
761 tcp_rcv_wnd_available (tcp_connection_t * tc)
762 {
763   return (i32) tc->rcv_wnd - (tc->rcv_nxt - tc->rcv_las);
764 }
765
766 static u8 *
767 format_tcp_congestion (u8 * s, va_list * args)
768 {
769   tcp_connection_t *tc = va_arg (*args, tcp_connection_t *);
770   u32 indent = format_get_indent (s);
771
772   s = format (s, "%U ", format_tcp_congestion_status, tc);
773   s = format (s, "cwnd %u ssthresh %u rtx_bytes %u bytes_acked %u\n",
774               tc->cwnd, tc->ssthresh, tc->snd_rxt_bytes, tc->bytes_acked);
775   s = format (s, "%Ucc space %u prev_ssthresh %u snd_congestion %u"
776               " dupack %u\n", format_white_space, indent,
777               tcp_available_cc_snd_space (tc), tc->prev_ssthresh,
778               tc->snd_congestion - tc->iss, tc->rcv_dupacks);
779   s = format (s, "%Utsecr %u tsecr_last_ack %u limited_transmit %u\n",
780               format_white_space, indent, tc->rcv_opts.tsecr,
781               tc->tsecr_last_ack, tc->limited_transmit - tc->iss);
782   return s;
783 }
784
785 static u8 *
786 format_tcp_vars (u8 * s, va_list * args)
787 {
788   tcp_connection_t *tc = va_arg (*args, tcp_connection_t *);
789   s = format (s, " index: %u flags: %U timers: %U\n", tc->c_c_index,
790               format_tcp_connection_flags, tc, format_tcp_timers, tc);
791   s = format (s, " snd_una %u snd_nxt %u snd_una_max %u",
792               tc->snd_una - tc->iss, tc->snd_nxt - tc->iss,
793               tc->snd_una_max - tc->iss);
794   s = format (s, " rcv_nxt %u rcv_las %u\n",
795               tc->rcv_nxt - tc->irs, tc->rcv_las - tc->irs);
796   s = format (s, " snd_wnd %u rcv_wnd %u rcv_wscale %u ",
797               tc->snd_wnd, tc->rcv_wnd, tc->rcv_wscale);
798   s = format (s, "snd_wl1 %u snd_wl2 %u\n", tc->snd_wl1 - tc->irs,
799               tc->snd_wl2 - tc->iss);
800   s = format (s, " flight size %u out space %u rcv_wnd_av %u\n",
801               tcp_flight_size (tc), tcp_available_output_snd_space (tc),
802               tcp_rcv_wnd_available (tc));
803   s = format (s, " tsval_recent %u tsval_recent_age %u\n", tc->tsval_recent,
804               tcp_time_now () - tc->tsval_recent_age);
805   s = format (s, " rto %u rto_boff %u srtt %u rttvar %u rtt_ts %2.5f ",
806               tc->rto, tc->rto_boff, tc->srtt, tc->rttvar, tc->rtt_ts);
807   s = format (s, "rtt_seq %u\n", tc->rtt_seq - tc->iss);
808   s = format (s, " cong:   %U", format_tcp_congestion, tc);
809
810   if (tc->state >= TCP_STATE_ESTABLISHED)
811     {
812       s = format (s, " sboard: %U\n", format_tcp_scoreboard, &tc->sack_sb,
813                   tc);
814     }
815   if (vec_len (tc->snd_sacks))
816     s = format (s, " sacks tx: %U\n", format_tcp_sacks, tc);
817
818   return s;
819 }
820
821 static u8 *
822 format_tcp_connection_id (u8 * s, va_list * args)
823 {
824   tcp_connection_t *tc = va_arg (*args, tcp_connection_t *);
825   if (!tc)
826     return s;
827   if (tc->c_is_ip4)
828     {
829       s = format (s, "[%d:%d][%s] %U:%d->%U:%d", tc->c_thread_index,
830                   tc->c_s_index, "T", format_ip4_address, &tc->c_lcl_ip4,
831                   clib_net_to_host_u16 (tc->c_lcl_port), format_ip4_address,
832                   &tc->c_rmt_ip4, clib_net_to_host_u16 (tc->c_rmt_port));
833     }
834   else
835     {
836       s = format (s, "[%d:%d][%s] %U:%d->%U:%d", tc->c_thread_index,
837                   tc->c_s_index, "T", format_ip6_address, &tc->c_lcl_ip6,
838                   clib_net_to_host_u16 (tc->c_lcl_port), format_ip6_address,
839                   &tc->c_rmt_ip6, clib_net_to_host_u16 (tc->c_rmt_port));
840     }
841
842   return s;
843 }
844
845 u8 *
846 format_tcp_connection (u8 * s, va_list * args)
847 {
848   tcp_connection_t *tc = va_arg (*args, tcp_connection_t *);
849   u32 verbose = va_arg (*args, u32);
850
851   if (!tc)
852     return s;
853   s = format (s, "%-50U", format_tcp_connection_id, tc);
854   if (verbose)
855     {
856       s = format (s, "%-15U", format_tcp_state, tc->state);
857       if (verbose > 1)
858         s = format (s, "\n%U", format_tcp_vars, tc);
859     }
860
861   return s;
862 }
863
864 static u8 *
865 format_tcp_session (u8 * s, va_list * args)
866 {
867   u32 tci = va_arg (*args, u32);
868   u32 thread_index = va_arg (*args, u32);
869   u32 verbose = va_arg (*args, u32);
870   tcp_connection_t *tc;
871
872   tc = tcp_connection_get (tci, thread_index);
873   if (tc)
874     s = format (s, "%U", format_tcp_connection, tc, verbose);
875   else
876     s = format (s, "empty\n");
877   return s;
878 }
879
880 static u8 *
881 format_tcp_listener_session (u8 * s, va_list * args)
882 {
883   u32 tci = va_arg (*args, u32);
884   tcp_connection_t *tc = tcp_listener_get (tci);
885   return format (s, "%U", format_tcp_connection_id, tc);
886 }
887
888 static u8 *
889 format_tcp_half_open_session (u8 * s, va_list * args)
890 {
891   u32 tci = va_arg (*args, u32);
892   tcp_connection_t *tc = tcp_half_open_connection_get (tci);
893   return format (s, "%U", format_tcp_connection_id, tc);
894 }
895
896 u8 *
897 format_tcp_sacks (u8 * s, va_list * args)
898 {
899   tcp_connection_t *tc = va_arg (*args, tcp_connection_t *);
900   sack_block_t *sacks = tc->snd_sacks;
901   sack_block_t *block;
902   int i, len = 0;
903
904   len = vec_len (sacks);
905   for (i = 0; i < len - 1; i++)
906     {
907       block = &sacks[i];
908       s = format (s, " start %u end %u\n", block->start - tc->irs,
909                   block->end - tc->irs);
910     }
911   if (len)
912     {
913       block = &sacks[len - 1];
914       s = format (s, " start %u end %u", block->start - tc->irs,
915                   block->end - tc->irs);
916     }
917   return s;
918 }
919
920 u8 *
921 format_tcp_rcv_sacks (u8 * s, va_list * args)
922 {
923   tcp_connection_t *tc = va_arg (*args, tcp_connection_t *);
924   sack_block_t *sacks = tc->rcv_opts.sacks;
925   sack_block_t *block;
926   int i, len = 0;
927
928   len = vec_len (sacks);
929   for (i = 0; i < len - 1; i++)
930     {
931       block = &sacks[i];
932       s = format (s, " start %u end %u\n", block->start - tc->iss,
933                   block->end - tc->iss);
934     }
935   if (len)
936     {
937       block = &sacks[len - 1];
938       s = format (s, " start %u end %u", block->start - tc->iss,
939                   block->end - tc->iss);
940     }
941   return s;
942 }
943
944 static u8 *
945 format_tcp_sack_hole (u8 * s, va_list * args)
946 {
947   sack_scoreboard_hole_t *hole = va_arg (*args, sack_scoreboard_hole_t *);
948   tcp_connection_t *tc = va_arg (*args, tcp_connection_t *);
949   if (tc)
950     s = format (s, "  [%u, %u]", hole->start - tc->iss, hole->end - tc->iss);
951   else
952     s = format (s, "  [%u, %u]", hole->start, hole->end);
953   return s;
954 }
955
956 u8 *
957 format_tcp_scoreboard (u8 * s, va_list * args)
958 {
959   sack_scoreboard_t *sb = va_arg (*args, sack_scoreboard_t *);
960   tcp_connection_t *tc = va_arg (*args, tcp_connection_t *);
961   sack_scoreboard_hole_t *hole;
962   u32 indent = format_get_indent (s);
963
964   s = format (s, "sacked_bytes %u last_sacked_bytes %u lost_bytes %u\n",
965               sb->sacked_bytes, sb->last_sacked_bytes, sb->lost_bytes);
966   s = format (s, "%Ulast_bytes_delivered %u high_sacked %u snd_una_adv %u\n",
967               format_white_space, indent, sb->last_bytes_delivered,
968               sb->high_sacked - tc->iss, sb->snd_una_adv);
969   s = format (s, "%Ucur_rxt_hole %u high_rxt %u rescue_rxt %u",
970               format_white_space, indent, sb->cur_rxt_hole,
971               sb->high_rxt - tc->iss, sb->rescue_rxt - tc->iss);
972
973   hole = scoreboard_first_hole (sb);
974   if (hole)
975     s = format (s, "\n%Uhead %u tail %u %u holes:\n%U", format_white_space,
976                 indent, sb->head, sb->tail, pool_elts (sb->holes),
977                 format_white_space, indent);
978
979   while (hole)
980     {
981       s = format (s, "%U", format_tcp_sack_hole, hole, tc);
982       hole = scoreboard_next_hole (sb, hole);
983     }
984
985   return s;
986 }
987
988 static transport_connection_t *
989 tcp_session_get_transport (u32 conn_index, u32 thread_index)
990 {
991   tcp_connection_t *tc = tcp_connection_get (conn_index, thread_index);
992   return &tc->connection;
993 }
994
995 static transport_connection_t *
996 tcp_half_open_session_get_transport (u32 conn_index)
997 {
998   tcp_connection_t *tc = tcp_half_open_connection_get (conn_index);
999   return &tc->connection;
1000 }
1001
1002 /**
1003  * Compute maximum segment size for session layer.
1004  *
1005  * Since the result needs to be the actual data length, it first computes
1006  * the tcp options to be used in the next burst and subtracts their
1007  * length from the connection's snd_mss.
1008  */
1009 static u16
1010 tcp_session_send_mss (transport_connection_t * trans_conn)
1011 {
1012   tcp_connection_t *tc = (tcp_connection_t *) trans_conn;
1013
1014   /* Ensure snd_mss does accurately reflect the amount of data we can push
1015    * in a segment. This also makes sure that options are updated according to
1016    * the current state of the connection. */
1017   tcp_update_burst_snd_vars (tc);
1018
1019   return tc->snd_mss;
1020 }
1021
1022 always_inline u32
1023 tcp_round_snd_space (tcp_connection_t * tc, u32 snd_space)
1024 {
1025   if (PREDICT_FALSE (tc->snd_wnd < tc->snd_mss))
1026     {
1027       return tc->snd_wnd <= snd_space ? tc->snd_wnd : 0;
1028     }
1029
1030   /* If not snd_wnd constrained and we can't write at least a segment,
1031    * don't try at all */
1032   if (PREDICT_FALSE (snd_space < tc->snd_mss))
1033     return snd_space < tc->cwnd ? 0 : snd_space;
1034
1035   /* round down to mss multiple */
1036   return snd_space - (snd_space % tc->snd_mss);
1037 }
1038
1039 /**
1040  * Compute tx window session is allowed to fill.
1041  *
1042  * Takes into account available send space, snd_mss and the congestion
1043  * state of the connection. If possible, the value returned is a multiple
1044  * of snd_mss.
1045  *
1046  * @param tc tcp connection
1047  * @return number of bytes session is allowed to write
1048  */
1049 static inline u32
1050 tcp_snd_space_inline (tcp_connection_t * tc)
1051 {
1052   int snd_space, snt_limited;
1053
1054   if (PREDICT_FALSE (tcp_in_fastrecovery (tc)))
1055     return 0;
1056
1057   snd_space = tcp_available_output_snd_space (tc);
1058
1059   /* If we haven't gotten dupacks or if we did and have gotten sacked
1060    * bytes then we can still send as per Limited Transmit (RFC3042) */
1061   if (PREDICT_FALSE (tc->rcv_dupacks != 0
1062                      && (tcp_opts_sack_permitted (tc)
1063                          && tc->sack_sb.last_sacked_bytes == 0)))
1064     {
1065       if (tc->rcv_dupacks == 1 && tc->limited_transmit != tc->snd_nxt)
1066         tc->limited_transmit = tc->snd_nxt;
1067       ASSERT (seq_leq (tc->limited_transmit, tc->snd_nxt));
1068
1069       snt_limited = tc->snd_nxt - tc->limited_transmit;
1070       snd_space = clib_max (2 * tc->snd_mss - snt_limited, 0);
1071     }
1072   return tcp_round_snd_space (tc, snd_space);
1073 }
1074
1075 u32
1076 tcp_snd_space (tcp_connection_t * tc)
1077 {
1078   return tcp_snd_space_inline (tc);
1079 }
1080
1081 static u32
1082 tcp_session_send_space (transport_connection_t * trans_conn)
1083 {
1084   tcp_connection_t *tc = (tcp_connection_t *) trans_conn;
1085   return clib_min (tcp_snd_space_inline (tc),
1086                    tc->snd_wnd - (tc->snd_nxt - tc->snd_una));
1087 }
1088
1089 static u32
1090 tcp_session_tx_fifo_offset (transport_connection_t * trans_conn)
1091 {
1092   tcp_connection_t *tc = (tcp_connection_t *) trans_conn;
1093
1094   ASSERT (seq_geq (tc->snd_nxt, tc->snd_una));
1095
1096   /* This still works if fast retransmit is on */
1097   return (tc->snd_nxt - tc->snd_una);
1098 }
1099
1100 static void
1101 tcp_update_time (f64 now, u8 thread_index)
1102 {
1103   tcp_worker_ctx_t *wrk = tcp_get_worker (thread_index);
1104
1105   tcp_set_time_now (wrk);
1106   tw_timer_expire_timers_16t_2w_512sl (&wrk->timer_wheel, now);
1107   tcp_do_fastretransmits (wrk);
1108   tcp_flush_frames_to_output (wrk);
1109 }
1110
1111 static u32
1112 tcp_session_push_header (transport_connection_t * tconn, vlib_buffer_t * b)
1113 {
1114   tcp_connection_t *tc = (tcp_connection_t *) tconn;
1115   return tcp_push_header (tc, b);
1116 }
1117
1118 /* *INDENT-OFF* */
1119 const static transport_proto_vft_t tcp_proto = {
1120   .enable = vnet_tcp_enable_disable,
1121   .bind = tcp_session_bind,
1122   .unbind = tcp_session_unbind,
1123   .push_header = tcp_session_push_header,
1124   .get_connection = tcp_session_get_transport,
1125   .get_listener = tcp_session_get_listener,
1126   .get_half_open = tcp_half_open_session_get_transport,
1127   .open = tcp_session_open,
1128   .close = tcp_session_close,
1129   .cleanup = tcp_session_cleanup,
1130   .send_mss = tcp_session_send_mss,
1131   .send_space = tcp_session_send_space,
1132   .update_time = tcp_update_time,
1133   .tx_fifo_offset = tcp_session_tx_fifo_offset,
1134   .format_connection = format_tcp_session,
1135   .format_listener = format_tcp_listener_session,
1136   .format_half_open = format_tcp_half_open_session,
1137   .tx_type = TRANSPORT_TX_PEEK,
1138   .service_type = TRANSPORT_SERVICE_VC,
1139 };
1140 /* *INDENT-ON* */
1141
1142 void
1143 tcp_connection_tx_pacer_update (tcp_connection_t * tc)
1144 {
1145   f64 srtt;
1146
1147   if (!transport_connection_is_tx_paced (&tc->connection))
1148     return;
1149
1150   srtt = clib_min ((f64) tc->srtt * TCP_TICK, tc->mrtt_us);
1151   transport_connection_tx_pacer_update (&tc->connection,
1152                                         ((f64) tc->cwnd) / srtt);
1153 }
1154
1155 void
1156 tcp_connection_tx_pacer_reset (tcp_connection_t * tc, u32 window,
1157                                u32 start_bucket)
1158 {
1159   tcp_worker_ctx_t *wrk = tcp_get_worker (tc->c_thread_index);
1160   u32 byte_rate = window / ((f64) TCP_TICK * tc->srtt);
1161   u64 last_time = wrk->vm->clib_time.last_cpu_time;
1162   transport_connection_tx_pacer_reset (&tc->connection, byte_rate,
1163                                        start_bucket, last_time);
1164 }
1165
1166 static void
1167 tcp_timer_keep_handler (u32 conn_index)
1168 {
1169   u32 thread_index = vlib_get_thread_index ();
1170   tcp_connection_t *tc;
1171
1172   tc = tcp_connection_get (conn_index, thread_index);
1173   tc->timers[TCP_TIMER_KEEP] = TCP_TIMER_HANDLE_INVALID;
1174
1175   tcp_connection_close (tc);
1176 }
1177
1178 static void
1179 tcp_timer_establish_handler (u32 conn_index)
1180 {
1181   tcp_connection_t *tc;
1182
1183   tc = tcp_half_open_connection_get (conn_index);
1184   if (tc)
1185     {
1186       ASSERT (tc->state == TCP_STATE_SYN_SENT);
1187       session_stream_connect_notify (&tc->connection, 1 /* fail */ );
1188       TCP_DBG ("establish pop: %U", format_tcp_connection, tc, 2);
1189     }
1190   else
1191     {
1192       tc = tcp_connection_get (conn_index, vlib_get_thread_index ());
1193       /* note: the connection may have already disappeared */
1194       if (PREDICT_FALSE (tc == 0))
1195         return;
1196       TCP_DBG ("establish pop: %U", format_tcp_connection, tc, 2);
1197       ASSERT (tc->state == TCP_STATE_SYN_RCVD);
1198       /* Start cleanup. App wasn't notified yet so use delete notify as
1199        * opposed to delete to cleanup session layer state. */
1200       stream_session_delete_notify (&tc->connection);
1201     }
1202   tc->timers[TCP_TIMER_ESTABLISH] = TCP_TIMER_HANDLE_INVALID;
1203   tcp_connection_cleanup (tc);
1204 }
1205
1206 static void
1207 tcp_timer_waitclose_handler (u32 conn_index)
1208 {
1209   u32 thread_index = vlib_get_thread_index ();
1210   tcp_connection_t *tc;
1211
1212   tc = tcp_connection_get (conn_index, thread_index);
1213   if (!tc)
1214     return;
1215   tc->timers[TCP_TIMER_WAITCLOSE] = TCP_TIMER_HANDLE_INVALID;
1216
1217   /* Session didn't come back with a close(). Send FIN either way
1218    * and switch to LAST_ACK. */
1219   if (tc->state == TCP_STATE_CLOSE_WAIT)
1220     {
1221       if (tc->flags & TCP_CONN_FINSNT)
1222         {
1223           clib_warning ("FIN was sent and still in CLOSE WAIT. Weird!");
1224         }
1225
1226       /* Make sure we don't try to send unsent data */
1227       tcp_connection_timers_reset (tc);
1228       tcp_cong_recovery_off (tc);
1229       tc->snd_una_max = tc->snd_nxt = tc->snd_una;
1230       tcp_send_fin (tc);
1231       tc->state = TCP_STATE_LAST_ACK;
1232
1233       /* Make sure we don't wait in LAST ACK forever */
1234       tcp_timer_set (tc, TCP_TIMER_WAITCLOSE, TCP_2MSL_TIME);
1235
1236       /* Don't delete the connection yet */
1237       return;
1238     }
1239
1240   tcp_connection_del (tc);
1241 }
1242
1243 /* *INDENT-OFF* */
1244 static timer_expiration_handler *timer_expiration_handlers[TCP_N_TIMERS] =
1245 {
1246     tcp_timer_retransmit_handler,
1247     tcp_timer_delack_handler,
1248     tcp_timer_persist_handler,
1249     tcp_timer_keep_handler,
1250     tcp_timer_waitclose_handler,
1251     tcp_timer_retransmit_syn_handler,
1252     tcp_timer_establish_handler
1253 };
1254 /* *INDENT-ON* */
1255
1256 static void
1257 tcp_expired_timers_dispatch (u32 * expired_timers)
1258 {
1259   int i;
1260   u32 connection_index, timer_id;
1261
1262   for (i = 0; i < vec_len (expired_timers); i++)
1263     {
1264       /* Get session index and timer id */
1265       connection_index = expired_timers[i] & 0x0FFFFFFF;
1266       timer_id = expired_timers[i] >> 28;
1267
1268       TCP_EVT_DBG (TCP_EVT_TIMER_POP, connection_index, timer_id);
1269
1270       /* Handle expiration */
1271       (*timer_expiration_handlers[timer_id]) (connection_index);
1272     }
1273 }
1274
1275 static void
1276 tcp_initialize_timer_wheels (tcp_main_t * tm)
1277 {
1278   tw_timer_wheel_16t_2w_512sl_t *tw;
1279   /* *INDENT-OFF* */
1280   foreach_vlib_main (({
1281     tw = &tm->wrk_ctx[ii].timer_wheel;
1282     tw_timer_wheel_init_16t_2w_512sl (tw, tcp_expired_timers_dispatch,
1283                                       100e-3 /* timer period 100ms */ , ~0);
1284     tw->last_run_time = vlib_time_now (this_vlib_main);
1285   }));
1286   /* *INDENT-ON* */
1287 }
1288
1289 static clib_error_t *
1290 tcp_main_enable (vlib_main_t * vm)
1291 {
1292   vlib_thread_main_t *vtm = vlib_get_thread_main ();
1293   u32 num_threads, n_workers, prealloc_conn_per_wrk;
1294   tcp_connection_t *tc __attribute__ ((unused));
1295   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
1296   clib_error_t *error = 0;
1297   int thread;
1298
1299   if ((error = vlib_call_init_function (vm, ip_main_init)))
1300     return error;
1301   if ((error = vlib_call_init_function (vm, ip4_lookup_init)))
1302     return error;
1303   if ((error = vlib_call_init_function (vm, ip6_lookup_init)))
1304     return error;
1305
1306   /*
1307    * Registrations
1308    */
1309
1310   ip4_register_protocol (IP_PROTOCOL_TCP, tcp4_input_node.index);
1311   ip6_register_protocol (IP_PROTOCOL_TCP, tcp6_input_node.index);
1312
1313   /*
1314    * Initialize data structures
1315    */
1316
1317   num_threads = 1 /* main thread */  + vtm->n_threads;
1318   vec_validate (tm->connections, num_threads - 1);
1319   vec_validate (tm->wrk_ctx, num_threads - 1);
1320   n_workers = num_threads == 1 ? 1 : vtm->n_threads;
1321   prealloc_conn_per_wrk = tm->preallocated_connections / n_workers;
1322
1323   for (thread = 0; thread < num_threads; thread++)
1324     {
1325       vec_validate (tm->wrk_ctx[thread].pending_fast_rxt, 255);
1326       vec_validate (tm->wrk_ctx[thread].ongoing_fast_rxt, 255);
1327       vec_validate (tm->wrk_ctx[thread].postponed_fast_rxt, 255);
1328       vec_validate (tm->wrk_ctx[thread].pending_deq_acked, 255);
1329       vec_reset_length (tm->wrk_ctx[thread].pending_fast_rxt);
1330       vec_reset_length (tm->wrk_ctx[thread].ongoing_fast_rxt);
1331       vec_reset_length (tm->wrk_ctx[thread].postponed_fast_rxt);
1332       vec_reset_length (tm->wrk_ctx[thread].pending_deq_acked);
1333       tm->wrk_ctx[thread].vm = vlib_mains[thread];
1334
1335       /*
1336        * Preallocate connections. Assume that thread 0 won't
1337        * use preallocated threads when running multi-core
1338        */
1339       if ((thread > 0 || num_threads == 1) && prealloc_conn_per_wrk)
1340         pool_init_fixed (tm->connections[thread], prealloc_conn_per_wrk);
1341     }
1342
1343   /*
1344    * Use a preallocated half-open connection pool?
1345    */
1346   if (tm->preallocated_half_open_connections)
1347     pool_init_fixed (tm->half_open_connections,
1348                      tm->preallocated_half_open_connections);
1349
1350   /* Initialize clocks per tick for TCP timestamp. Used to compute
1351    * monotonically increasing timestamps. */
1352   tm->tstamp_ticks_per_clock = vm->clib_time.seconds_per_clock
1353     / TCP_TSTAMP_RESOLUTION;
1354
1355   if (num_threads > 1)
1356     {
1357       clib_spinlock_init (&tm->half_open_lock);
1358     }
1359
1360   tcp_initialize_timer_wheels (tm);
1361
1362   tm->bytes_per_buffer = vlib_buffer_free_list_buffer_size
1363     (vm, VLIB_BUFFER_DEFAULT_FREE_LIST_INDEX);
1364
1365   return error;
1366 }
1367
1368 clib_error_t *
1369 vnet_tcp_enable_disable (vlib_main_t * vm, u8 is_en)
1370 {
1371   if (is_en)
1372     {
1373       if (tcp_main.is_enabled)
1374         return 0;
1375
1376       return tcp_main_enable (vm);
1377     }
1378   else
1379     {
1380       tcp_main.is_enabled = 0;
1381     }
1382
1383   return 0;
1384 }
1385
1386 void
1387 tcp_punt_unknown (vlib_main_t * vm, u8 is_ip4, u8 is_add)
1388 {
1389   tcp_main_t *tm = &tcp_main;
1390   if (is_ip4)
1391     tm->punt_unknown4 = is_add;
1392   else
1393     tm->punt_unknown6 = is_add;
1394 }
1395
1396 static clib_error_t *
1397 tcp_init (vlib_main_t * vm)
1398 {
1399   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
1400   ip_main_t *im = &ip_main;
1401   ip_protocol_info_t *pi;
1402
1403   /* Session layer, and by implication tcp, are disabled by default */
1404   tm->is_enabled = 0;
1405
1406   /* Register with IP for header parsing */
1407   pi = ip_get_protocol_info (im, IP_PROTOCOL_TCP);
1408   if (pi == 0)
1409     return clib_error_return (0, "TCP protocol info AWOL");
1410   pi->format_header = format_tcp_header;
1411   pi->unformat_pg_edit = unformat_pg_tcp_header;
1412
1413   /* Register as transport with session layer */
1414   transport_register_protocol (TRANSPORT_PROTO_TCP, &tcp_proto,
1415                                FIB_PROTOCOL_IP4, tcp4_output_node.index);
1416   transport_register_protocol (TRANSPORT_PROTO_TCP, &tcp_proto,
1417                                FIB_PROTOCOL_IP6, tcp6_output_node.index);
1418
1419   tcp_api_reference ();
1420   return 0;
1421 }
1422
1423 VLIB_INIT_FUNCTION (tcp_init);
1424
1425 static clib_error_t *
1426 tcp_config_fn (vlib_main_t * vm, unformat_input_t * input)
1427 {
1428   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
1429
1430   while (unformat_check_input (input) != UNFORMAT_END_OF_INPUT)
1431     {
1432       if (unformat (input, "preallocated-connections %d",
1433                     &tm->preallocated_connections))
1434         ;
1435       else if (unformat (input, "preallocated-half-open-connections %d",
1436                          &tm->preallocated_half_open_connections))
1437         ;
1438       else if (unformat (input, "buffer-fail-fraction %f",
1439                          &tm->buffer_fail_fraction))
1440         ;
1441       else if (unformat (input, "max-rx-fifo %U", unformat_memory_size,
1442                          &tm->max_rx_fifo))
1443         ;
1444       else if (unformat (input, "tx-pacing"))
1445         tm->tx_pacing = 1;
1446       else
1447         return clib_error_return (0, "unknown input `%U'",
1448                                   format_unformat_error, input);
1449     }
1450   return 0;
1451 }
1452
1453 VLIB_CONFIG_FUNCTION (tcp_config_fn, "tcp");
1454
1455
1456 /**
1457  * \brief Configure an ipv4 source address range
1458  * @param vm vlib_main_t pointer
1459  * @param start first ipv4 address in the source address range
1460  * @param end last ipv4 address in the source address range
1461  * @param table_id VRF / table ID, 0 for the default FIB
1462  * @return 0 if all OK, else an error indication from api_errno.h
1463  */
1464
1465 int
1466 tcp_configure_v4_source_address_range (vlib_main_t * vm,
1467                                        ip4_address_t * start,
1468                                        ip4_address_t * end, u32 table_id)
1469 {
1470   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
1471   vnet_main_t *vnm = vnet_get_main ();
1472   u32 start_host_byte_order, end_host_byte_order;
1473   fib_prefix_t prefix;
1474   vnet_sw_interface_t *si;
1475   fib_node_index_t fei;
1476   u32 fib_index = 0;
1477   u32 sw_if_index;
1478   int rv;
1479   int vnet_proxy_arp_add_del (ip4_address_t * lo_addr,
1480                               ip4_address_t * hi_addr, u32 fib_index,
1481                               int is_del);
1482
1483   clib_memset (&prefix, 0, sizeof (prefix));
1484
1485   fib_index = fib_table_find (FIB_PROTOCOL_IP4, table_id);
1486
1487   if (fib_index == ~0)
1488     return VNET_API_ERROR_NO_SUCH_FIB;
1489
1490   start_host_byte_order = clib_net_to_host_u32 (start->as_u32);
1491   end_host_byte_order = clib_net_to_host_u32 (end->as_u32);
1492
1493   /* sanity check for reversed args or some such */
1494   if ((end_host_byte_order - start_host_byte_order) > (10 << 10))
1495     return VNET_API_ERROR_INVALID_ARGUMENT;
1496
1497   /* Lookup the last address, to identify the interface involved */
1498   prefix.fp_len = 32;
1499   prefix.fp_proto = FIB_PROTOCOL_IP4;
1500   memcpy (&prefix.fp_addr.ip4, end, sizeof (ip4_address_t));
1501
1502   fei = fib_table_lookup (fib_index, &prefix);
1503
1504   /* Couldn't find route to destination. Bail out. */
1505   if (fei == FIB_NODE_INDEX_INVALID)
1506     return VNET_API_ERROR_NEXT_HOP_NOT_IN_FIB;
1507
1508   sw_if_index = fib_entry_get_resolving_interface (fei);
1509
1510   /* Enable proxy arp on the interface */
1511   si = vnet_get_sw_interface (vnm, sw_if_index);
1512   si->flags |= VNET_SW_INTERFACE_FLAG_PROXY_ARP;
1513
1514   /* Configure proxy arp across the range */
1515   rv = vnet_proxy_arp_add_del (start, end, fib_index, 0 /* is_del */ );
1516
1517   if (rv)
1518     return rv;
1519
1520   do
1521     {
1522       dpo_id_t dpo = DPO_INVALID;
1523
1524       vec_add1 (tm->ip4_src_addresses, start[0]);
1525
1526       /* Add local adjacencies for the range */
1527
1528       receive_dpo_add_or_lock (DPO_PROTO_IP4, ~0 /* sw_if_index */ ,
1529                                NULL, &dpo);
1530       prefix.fp_len = 32;
1531       prefix.fp_proto = FIB_PROTOCOL_IP4;
1532       prefix.fp_addr.ip4.as_u32 = start->as_u32;
1533
1534       fib_table_entry_special_dpo_update (fib_index,
1535                                           &prefix,
1536                                           FIB_SOURCE_API,
1537                                           FIB_ENTRY_FLAG_EXCLUSIVE, &dpo);
1538       dpo_reset (&dpo);
1539
1540       start_host_byte_order++;
1541       start->as_u32 = clib_host_to_net_u32 (start_host_byte_order);
1542     }
1543   while (start_host_byte_order <= end_host_byte_order);
1544
1545   return 0;
1546 }
1547
1548 /**
1549  * \brief Configure an ipv6 source address range
1550  * @param vm vlib_main_t pointer
1551  * @param start first ipv6 address in the source address range
1552  * @param end last ipv6 address in the source address range
1553  * @param table_id VRF / table ID, 0 for the default FIB
1554  * @return 0 if all OK, else an error indication from api_errno.h
1555  */
1556
1557 int
1558 tcp_configure_v6_source_address_range (vlib_main_t * vm,
1559                                        ip6_address_t * start,
1560                                        ip6_address_t * end, u32 table_id)
1561 {
1562   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
1563   fib_prefix_t prefix;
1564   u32 fib_index = 0;
1565   fib_node_index_t fei;
1566   u32 sw_if_index;
1567
1568   clib_memset (&prefix, 0, sizeof (prefix));
1569
1570   fib_index = fib_table_find (FIB_PROTOCOL_IP6, table_id);
1571
1572   if (fib_index == ~0)
1573     return VNET_API_ERROR_NO_SUCH_FIB;
1574
1575   while (1)
1576     {
1577       int i;
1578       ip6_address_t tmp;
1579       dpo_id_t dpo = DPO_INVALID;
1580
1581       /* Remember this address */
1582       vec_add1 (tm->ip6_src_addresses, start[0]);
1583
1584       /* Lookup the prefix, to identify the interface involved */
1585       prefix.fp_len = 128;
1586       prefix.fp_proto = FIB_PROTOCOL_IP6;
1587       memcpy (&prefix.fp_addr.ip6, start, sizeof (ip6_address_t));
1588
1589       fei = fib_table_lookup (fib_index, &prefix);
1590
1591       /* Couldn't find route to destination. Bail out. */
1592       if (fei == FIB_NODE_INDEX_INVALID)
1593         return VNET_API_ERROR_NEXT_HOP_NOT_IN_FIB;
1594
1595       sw_if_index = fib_entry_get_resolving_interface (fei);
1596
1597       if (sw_if_index == (u32) ~ 0)
1598         return VNET_API_ERROR_NO_MATCHING_INTERFACE;
1599
1600       /* Add a proxy neighbor discovery entry for this address */
1601       ip6_neighbor_proxy_add_del (sw_if_index, start, 0 /* is_del */ );
1602
1603       /* Add a receive adjacency for this address */
1604       receive_dpo_add_or_lock (DPO_PROTO_IP6, ~0 /* sw_if_index */ ,
1605                                NULL, &dpo);
1606
1607       fib_table_entry_special_dpo_update (fib_index,
1608                                           &prefix,
1609                                           FIB_SOURCE_API,
1610                                           FIB_ENTRY_FLAG_EXCLUSIVE, &dpo);
1611       dpo_reset (&dpo);
1612
1613       /* Done with the entire range? */
1614       if (!memcmp (start, end, sizeof (start[0])))
1615         break;
1616
1617       /* Increment the address. DGMS. */
1618       tmp = start[0];
1619       for (i = 15; i >= 0; i--)
1620         {
1621           tmp.as_u8[i] += 1;
1622           if (tmp.as_u8[i] != 0)
1623             break;
1624         }
1625       start[0] = tmp;
1626     }
1627   return 0;
1628 }
1629
1630 static clib_error_t *
1631 tcp_src_address (vlib_main_t * vm,
1632                  unformat_input_t * input, vlib_cli_command_t * cmd_arg)
1633 {
1634   ip4_address_t v4start, v4end;
1635   ip6_address_t v6start, v6end;
1636   u32 table_id = 0;
1637   int v4set = 0;
1638   int v6set = 0;
1639   int rv;
1640
1641   while (unformat_check_input (input) != UNFORMAT_END_OF_INPUT)
1642     {
1643       if (unformat (input, "%U - %U", unformat_ip4_address, &v4start,
1644                     unformat_ip4_address, &v4end))
1645         v4set = 1;
1646       else if (unformat (input, "%U", unformat_ip4_address, &v4start))
1647         {
1648           memcpy (&v4end, &v4start, sizeof (v4start));
1649           v4set = 1;
1650         }
1651       else if (unformat (input, "%U - %U", unformat_ip6_address, &v6start,
1652                          unformat_ip6_address, &v6end))
1653         v6set = 1;
1654       else if (unformat (input, "%U", unformat_ip6_address, &v6start))
1655         {
1656           memcpy (&v6end, &v6start, sizeof (v6start));
1657           v6set = 1;
1658         }
1659       else if (unformat (input, "fib-table %d", &table_id))
1660         ;
1661       else
1662         break;
1663     }
1664
1665   if (!v4set && !v6set)
1666     return clib_error_return (0, "at least one v4 or v6 address required");
1667
1668   if (v4set)
1669     {
1670       rv = tcp_configure_v4_source_address_range (vm, &v4start, &v4end,
1671                                                   table_id);
1672       switch (rv)
1673         {
1674         case 0:
1675           break;
1676
1677         case VNET_API_ERROR_NO_SUCH_FIB:
1678           return clib_error_return (0, "Invalid table-id %d", table_id);
1679
1680         case VNET_API_ERROR_INVALID_ARGUMENT:
1681           return clib_error_return (0, "Invalid address range %U - %U",
1682                                     format_ip4_address, &v4start,
1683                                     format_ip4_address, &v4end);
1684         default:
1685           return clib_error_return (0, "error %d", rv);
1686           break;
1687         }
1688     }
1689   if (v6set)
1690     {
1691       rv = tcp_configure_v6_source_address_range (vm, &v6start, &v6end,
1692                                                   table_id);
1693       switch (rv)
1694         {
1695         case 0:
1696           break;
1697
1698         case VNET_API_ERROR_NO_SUCH_FIB:
1699           return clib_error_return (0, "Invalid table-id %d", table_id);
1700
1701         default:
1702           return clib_error_return (0, "error %d", rv);
1703           break;
1704         }
1705     }
1706   return 0;
1707 }
1708
1709 /* *INDENT-OFF* */
1710 VLIB_CLI_COMMAND (tcp_src_address_command, static) =
1711 {
1712   .path = "tcp src-address",
1713   .short_help = "tcp src-address <ip-addr> [- <ip-addr>] add src address range",
1714   .function = tcp_src_address,
1715 };
1716 /* *INDENT-ON* */
1717
1718 static u8 *
1719 tcp_scoreboard_dump_trace (u8 * s, sack_scoreboard_t * sb)
1720 {
1721 #if TCP_SCOREBOARD_TRACE
1722
1723   scoreboard_trace_elt_t *block;
1724   int i = 0;
1725
1726   if (!sb->trace)
1727     return s;
1728
1729   s = format (s, "scoreboard trace:");
1730   vec_foreach (block, sb->trace)
1731   {
1732     s = format (s, "{%u, %u, %u, %u, %u}, ", block->start, block->end,
1733                 block->ack, block->snd_una_max, block->group);
1734     if ((++i % 3) == 0)
1735       s = format (s, "\n");
1736   }
1737   return s;
1738 #else
1739   return 0;
1740 #endif
1741 }
1742
1743 static clib_error_t *
1744 tcp_show_scoreboard_trace_fn (vlib_main_t * vm, unformat_input_t * input,
1745                               vlib_cli_command_t * cmd_arg)
1746 {
1747   transport_connection_t *tconn = 0;
1748   tcp_connection_t *tc;
1749   u8 *s = 0;
1750   while (unformat_check_input (input) != UNFORMAT_END_OF_INPUT)
1751     {
1752       if (unformat (input, "%U", unformat_transport_connection, &tconn,
1753                     TRANSPORT_PROTO_TCP))
1754         ;
1755       else
1756         return clib_error_return (0, "unknown input `%U'",
1757                                   format_unformat_error, input);
1758     }
1759
1760   if (!TCP_SCOREBOARD_TRACE)
1761     {
1762       vlib_cli_output (vm, "scoreboard tracing not enabled");
1763       return 0;
1764     }
1765
1766   tc = tcp_get_connection_from_transport (tconn);
1767   s = tcp_scoreboard_dump_trace (s, &tc->sack_sb);
1768   vlib_cli_output (vm, "%v", s);
1769   return 0;
1770 }
1771
1772 /* *INDENT-OFF* */
1773 VLIB_CLI_COMMAND (tcp_show_scoreboard_trace_command, static) =
1774 {
1775   .path = "show tcp scoreboard trace",
1776   .short_help = "show tcp scoreboard trace <connection>",
1777   .function = tcp_show_scoreboard_trace_fn,
1778 };
1779 /* *INDENT-ON* */
1780
1781 u8 *
1782 tcp_scoreboard_replay (u8 * s, tcp_connection_t * tc, u8 verbose)
1783 {
1784   int i, trace_len;
1785   scoreboard_trace_elt_t *trace;
1786   u32 next_ack, left, group, has_new_ack = 0;
1787   tcp_connection_t _dummy_tc, *dummy_tc = &_dummy_tc;
1788   sack_block_t *block;
1789
1790   if (!TCP_SCOREBOARD_TRACE)
1791     {
1792       s = format (s, "scoreboard tracing not enabled");
1793       return s;
1794     }
1795
1796   if (!tc)
1797     return s;
1798
1799   clib_memset (dummy_tc, 0, sizeof (*dummy_tc));
1800   tcp_connection_timers_init (dummy_tc);
1801   scoreboard_init (&dummy_tc->sack_sb);
1802   dummy_tc->rcv_opts.flags |= TCP_OPTS_FLAG_SACK;
1803
1804 #if TCP_SCOREBOARD_TRACE
1805   trace = tc->sack_sb.trace;
1806   trace_len = vec_len (tc->sack_sb.trace);
1807 #endif
1808
1809   for (i = 0; i < trace_len; i++)
1810     {
1811       if (trace[i].ack != 0)
1812         {
1813           dummy_tc->snd_una = trace[i].ack - 1448;
1814           dummy_tc->snd_una_max = trace[i].ack;
1815         }
1816     }
1817
1818   left = 0;
1819   while (left < trace_len)
1820     {
1821       group = trace[left].group;
1822       vec_reset_length (dummy_tc->rcv_opts.sacks);
1823       has_new_ack = 0;
1824       while (trace[left].group == group)
1825         {
1826           if (trace[left].ack != 0)
1827             {
1828               if (verbose)
1829                 s = format (s, "Adding ack %u, snd_una_max %u, segs: ",
1830                             trace[left].ack, trace[left].snd_una_max);
1831               dummy_tc->snd_una_max = trace[left].snd_una_max;
1832               next_ack = trace[left].ack;
1833               has_new_ack = 1;
1834             }
1835           else
1836             {
1837               if (verbose)
1838                 s = format (s, "[%u, %u], ", trace[left].start,
1839                             trace[left].end);
1840               vec_add2 (dummy_tc->rcv_opts.sacks, block, 1);
1841               block->start = trace[left].start;
1842               block->end = trace[left].end;
1843             }
1844           left++;
1845         }
1846
1847       /* Push segments */
1848       tcp_rcv_sacks (dummy_tc, next_ack);
1849       if (has_new_ack)
1850         dummy_tc->snd_una = next_ack + dummy_tc->sack_sb.snd_una_adv;
1851
1852       if (verbose)
1853         s = format (s, "result: %U", format_tcp_scoreboard,
1854                     &dummy_tc->sack_sb);
1855
1856     }
1857   s = format (s, "result: %U", format_tcp_scoreboard, &dummy_tc->sack_sb);
1858
1859   return s;
1860 }
1861
1862 static clib_error_t *
1863 tcp_scoreboard_trace_fn (vlib_main_t * vm, unformat_input_t * input,
1864                          vlib_cli_command_t * cmd_arg)
1865 {
1866   transport_connection_t *tconn = 0;
1867   tcp_connection_t *tc = 0;
1868   u8 *str = 0;
1869   while (unformat_check_input (input) != UNFORMAT_END_OF_INPUT)
1870     {
1871       if (unformat (input, "%U", unformat_transport_connection, &tconn,
1872                     TRANSPORT_PROTO_TCP))
1873         ;
1874       else
1875         return clib_error_return (0, "unknown input `%U'",
1876                                   format_unformat_error, input);
1877     }
1878
1879   if (!TCP_SCOREBOARD_TRACE)
1880     {
1881       vlib_cli_output (vm, "scoreboard tracing not enabled");
1882       return 0;
1883     }
1884
1885   tc = tcp_get_connection_from_transport (tconn);
1886   if (!tc)
1887     {
1888       vlib_cli_output (vm, "connection not found");
1889       return 0;
1890     }
1891   str = tcp_scoreboard_replay (str, tc, 1);
1892   vlib_cli_output (vm, "%v", str);
1893   return 0;
1894 }
1895
1896 /* *INDENT-OFF* */
1897 VLIB_CLI_COMMAND (tcp_replay_scoreboard_command, static) =
1898 {
1899   .path = "tcp replay scoreboard",
1900   .short_help = "tcp replay scoreboard <connection>",
1901   .function = tcp_scoreboard_trace_fn,
1902 };
1903 /* *INDENT-ON* */
1904
1905 static clib_error_t *
1906 show_tcp_punt_fn (vlib_main_t * vm, unformat_input_t * input,
1907                   vlib_cli_command_t * cmd_arg)
1908 {
1909   tcp_main_t *tm = vnet_get_tcp_main ();
1910   if (unformat_check_input (input) != UNFORMAT_END_OF_INPUT)
1911     return clib_error_return (0, "unknown input `%U'", format_unformat_error,
1912                               input);
1913   vlib_cli_output (vm, "IPv4 TCP punt: %s",
1914                    tm->punt_unknown4 ? "enabled" : "disabled");
1915   vlib_cli_output (vm, "IPv6 TCP punt: %s",
1916                    tm->punt_unknown6 ? "enabled" : "disabled");
1917   return 0;
1918 }
1919 /* *INDENT-OFF* */
1920 VLIB_CLI_COMMAND (show_tcp_punt_command, static) =
1921 {
1922   .path = "show tcp punt",
1923   .short_help = "show tcp punt",
1924   .function = show_tcp_punt_fn,
1925 };
1926 /* *INDENT-ON* */
1927
1928 /*
1929  * fd.io coding-style-patch-verification: ON
1930  *
1931  * Local Variables:
1932  * eval: (c-set-style "gnu")
1933  * End:
1934  */