5496dd10080ecd60e92be173607b2b69b2796110
[dragonfly.git] / sys / netinet / tcp_output.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2004 Jeffrey M. Hsu.  All rights reserved.
3  * Copyright (c) 2004 The DragonFly Project.  All rights reserved.
4  *
5  * This code is derived from software contributed to The DragonFly Project
6  * by Jeffrey M. Hsu.
7  *
8  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
9  * modification, are permitted provided that the following conditions
10  * are met:
11  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
15  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
16  * 3. Neither the name of The DragonFly Project nor the names of its
17  *    contributors may be used to endorse or promote products derived
18  *    from this software without specific, prior written permission.
19  *
20  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
21  * ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
22  * LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS
23  * FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE
24  * COPYRIGHT HOLDERS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
25  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING,
26  * BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
27  * LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED
28  * AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY,
29  * OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT
30  * OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
31  * SUCH DAMAGE.
32  */
33
34 /*
35  * Copyright (c) 1982, 1986, 1988, 1990, 1993, 1995
36  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
37  *
38  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
39  * modification, are permitted provided that the following conditions
40  * are met:
41  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
42  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
43  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
44  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
45  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
46  * 3. Neither the name of the University nor the names of its contributors
47  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
48  *    without specific prior written permission.
49  *
50  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
51  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
52  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
53  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
54  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
55  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
56  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
57  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
58  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
59  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
60  * SUCH DAMAGE.
61  *
62  *      @(#)tcp_output.c        8.4 (Berkeley) 5/24/95
63  * $FreeBSD: src/sys/netinet/tcp_output.c,v 1.39.2.20 2003/01/29 22:45:36 hsu Exp $
64  */
65
66 #include "opt_inet.h"
67 #include "opt_inet6.h"
68 #include "opt_tcpdebug.h"
69
70 #include <sys/param.h>
71 #include <sys/systm.h>
72 #include <sys/kernel.h>
73 #include <sys/sysctl.h>
74 #include <sys/mbuf.h>
75 #include <sys/domain.h>
76 #include <sys/protosw.h>
77 #include <sys/socket.h>
78 #include <sys/socketvar.h>
79 #include <sys/in_cksum.h>
80 #include <sys/thread.h>
81 #include <sys/globaldata.h>
82
83 #include <net/if_var.h>
84 #include <net/route.h>
85 #include <net/netmsg2.h>
86 #include <net/netisr2.h>
87
88 #include <netinet/in.h>
89 #include <netinet/in_systm.h>
90 #include <netinet/ip.h>
91 #include <netinet/in_pcb.h>
92 #include <netinet/ip_var.h>
93 #include <netinet6/in6_pcb.h>
94 #include <netinet/ip6.h>
95 #include <netinet6/ip6_var.h>
96 #include <netinet/tcp.h>
97 #define TCPOUTFLAGS
98 #include <netinet/tcp_fsm.h>
99 #include <netinet/tcp_seq.h>
100 #include <netinet/tcp_timer.h>
101 #include <netinet/tcp_timer2.h>
102 #include <netinet/tcp_var.h>
103 #include <netinet/tcpip.h>
104 #ifdef TCPDEBUG
105 #include <netinet/tcp_debug.h>
106 #endif
107
108 #ifdef notyet
109 extern struct mbuf *m_copypack();
110 #endif
111
112 int path_mtu_discovery = 1;
113 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp, OID_AUTO, path_mtu_discovery, CTLFLAG_RW,
114         &path_mtu_discovery, 1, "Enable Path MTU Discovery");
115
116 static int avoid_pure_win_update = 1;
117 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp, OID_AUTO, avoid_pure_win_update, CTLFLAG_RW,
118         &avoid_pure_win_update, 1, "Avoid pure window updates when possible");
119
120 /*
121  * 1 - enabled for increasing and decreasing the buffer size
122  * 2 - enabled only for increasing the buffer size
123  */
124 int tcp_do_autosndbuf = 1;
125 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp, OID_AUTO, sendbuf_auto, CTLFLAG_RW,
126     &tcp_do_autosndbuf, 0, "Enable automatic send buffer sizing");
127
128 int tcp_autosndbuf_inc = 8*1024;
129 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp, OID_AUTO, sendbuf_inc, CTLFLAG_RW,
130     &tcp_autosndbuf_inc, 0, "Incrementor step size of automatic send buffer");
131
132 int tcp_autosndbuf_min = 32768;
133 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp, OID_AUTO, sendbuf_min, CTLFLAG_RW,
134     &tcp_autosndbuf_min, 0, "Min size of automatic send buffer");
135
136 int tcp_autosndbuf_max = 2*1024*1024;
137 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp, OID_AUTO, sendbuf_max, CTLFLAG_RW,
138     &tcp_autosndbuf_max, 0, "Max size of automatic send buffer");
139
140 int tcp_prio_synack = 1;
141 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp, OID_AUTO, prio_synack, CTLFLAG_RW,
142     &tcp_prio_synack, 0, "Prioritize SYN, SYN|ACK and pure ACK");
143
144 static int tcp_idle_cwv = 1;
145 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp, OID_AUTO, idle_cwv, CTLFLAG_RW,
146     &tcp_idle_cwv, 0,
147     "Congestion window validation after idle period (part of RFC2861)");
148
149 static int tcp_idle_restart = 1;
150 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp, OID_AUTO, idle_restart, CTLFLAG_RW,
151     &tcp_idle_restart, 0, "Reset congestion window after idle period");
152
153 static int tcp_do_tso = 1;
154 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp, OID_AUTO, tso, CTLFLAG_RW,
155     &tcp_do_tso, 0, "Enable TCP Segmentation Offload (TSO)");
156
157 static int tcp_fairsend = 4;
158 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp, OID_AUTO, fairsend, CTLFLAG_RW,
159     &tcp_fairsend, 0,
160     "Amount of segments sent before yield to other senders or receivers");
161
162 static void     tcp_idle_cwnd_validate(struct tcpcb *);
163
164 static int      tcp_tso_getsize(struct tcpcb *tp, u_int *segsz, u_int *hlen);
165 static void     tcp_output_sched(struct tcpcb *tp);
166
167 /*
168  * Tcp output routine: figure out what should be sent and send it.
169  */
170 int
171 tcp_output(struct tcpcb *tp)
172 {
173         struct inpcb * const inp = tp->t_inpcb;
174         struct socket *so = inp->inp_socket;
175         long len, recvwin, sendwin;
176         int nsacked = 0;
177         int off, flags, error = 0;
178 #ifdef TCP_SIGNATURE
179         int sigoff = 0;
180 #endif
181         struct mbuf *m;
182         struct ip *ip;
183         struct tcphdr *th;
184         u_char opt[TCP_MAXOLEN];
185         unsigned int ipoptlen, optlen, hdrlen;
186         int idle;
187         boolean_t sendalot;
188         struct ip6_hdr *ip6;
189 #ifdef INET6
190         const boolean_t isipv6 = INP_ISIPV6(inp);
191 #else
192         const boolean_t isipv6 = FALSE;
193 #endif
194         boolean_t can_tso = FALSE, use_tso;
195         boolean_t report_sack, idle_cwv = FALSE;
196         u_int segsz, tso_hlen, tso_lenmax = 0;
197         int segcnt = 0;
198         boolean_t need_sched = FALSE;
199
200         KKASSERT(so->so_port == &curthread->td_msgport);
201
202         /*
203          * Determine length of data that should be transmitted,
204          * and flags that will be used.
205          * If there is some data or critical controls (SYN, RST)
206          * to send, then transmit; otherwise, investigate further.
207          */
208
209         /*
210          * If we have been idle for a while, the send congestion window
211          * could be no longer representative of the current state of the
212          * link; need to validate congestion window.  However, we should
213          * not perform congestion window validation here, since we could
214          * be asked to send pure ACK.
215          */
216         if (tp->snd_max == tp->snd_una &&
217             (ticks - tp->snd_last) >= tp->t_rxtcur && tcp_idle_restart)
218                 idle_cwv = TRUE;
219
220         /*
221          * Calculate whether the transmit stream was previously idle 
222          * and adjust TF_LASTIDLE for the next time.
223          */
224         idle = (tp->t_flags & TF_LASTIDLE) || (tp->snd_max == tp->snd_una);
225         if (idle && (tp->t_flags & TF_MORETOCOME))
226                 tp->t_flags |= TF_LASTIDLE;
227         else
228                 tp->t_flags &= ~TF_LASTIDLE;
229
230         if (TCP_DO_SACK(tp) && tp->snd_nxt != tp->snd_max &&
231             !IN_FASTRECOVERY(tp))
232                 nsacked = tcp_sack_bytes_below(&tp->scb, tp->snd_nxt);
233
234         /*
235          * Find out whether TSO could be used or not
236          *
237          * For TSO capable devices, the following assumptions apply to
238          * the processing of TCP flags:
239          * - If FIN is set on the large TCP segment, the device must set
240          *   FIN on the last segment that it creates from the large TCP
241          *   segment.
242          * - If PUSH is set on the large TCP segment, the device must set
243          *   PUSH on the last segment that it creates from the large TCP
244          *   segment.
245          */
246         if (tcp_do_tso
247 #ifdef TCP_SIGNATURE
248             && (tp->t_flags & TF_SIGNATURE) == 0
249 #endif
250         ) {
251                 if (!isipv6) {
252                         struct rtentry *rt = inp->inp_route.ro_rt;
253
254                         if (rt != NULL && (rt->rt_flags & RTF_UP) &&
255                             (rt->rt_ifp->if_hwassist & CSUM_TSO)) {
256                                 can_tso = TRUE;
257                                 tso_lenmax = rt->rt_ifp->if_tsolen;
258                         }
259                 }
260         }
261
262 again:
263         m = NULL;
264         ip = NULL;
265         th = NULL;
266         ip6 = NULL;
267
268         if ((tp->t_flags & (TF_SACK_PERMITTED | TF_NOOPT)) ==
269                 TF_SACK_PERMITTED &&
270             (!TAILQ_EMPTY(&tp->t_segq) ||
271              tp->reportblk.rblk_start != tp->reportblk.rblk_end))
272                 report_sack = TRUE;
273         else
274                 report_sack = FALSE;
275
276         /* Make use of SACK information when slow-starting after a RTO. */
277         if (TCP_DO_SACK(tp) && tp->snd_nxt != tp->snd_max &&
278             !IN_FASTRECOVERY(tp)) {
279                 tcp_seq old_snd_nxt = tp->snd_nxt;
280
281                 tcp_sack_skip_sacked(&tp->scb, &tp->snd_nxt);
282                 nsacked += tp->snd_nxt - old_snd_nxt;
283         }
284
285         sendalot = FALSE;
286         off = tp->snd_nxt - tp->snd_una;
287         sendwin = min(tp->snd_wnd, tp->snd_cwnd + nsacked);
288         sendwin = min(sendwin, tp->snd_bwnd);
289
290         flags = tcp_outflags[tp->t_state];
291         /*
292          * Get standard flags, and add SYN or FIN if requested by 'hidden'
293          * state flags.
294          */
295         if (tp->t_flags & TF_NEEDFIN)
296                 flags |= TH_FIN;
297         if (tp->t_flags & TF_NEEDSYN)
298                 flags |= TH_SYN;
299
300         /*
301          * If in persist timeout with window of 0, send 1 byte.
302          * Otherwise, if window is small but nonzero
303          * and timer expired, we will send what we can
304          * and go to transmit state.
305          */
306         if (tp->t_flags & TF_FORCE) {
307                 if (sendwin == 0) {
308                         /*
309                          * If we still have some data to send, then
310                          * clear the FIN bit.  Usually this would
311                          * happen below when it realizes that we
312                          * aren't sending all the data.  However,
313                          * if we have exactly 1 byte of unsent data,
314                          * then it won't clear the FIN bit below,
315                          * and if we are in persist state, we wind
316                          * up sending the packet without recording
317                          * that we sent the FIN bit.
318                          *
319                          * We can't just blindly clear the FIN bit,
320                          * because if we don't have any more data
321                          * to send then the probe will be the FIN
322                          * itself.
323                          */
324                         if (off < so->so_snd.ssb_cc)
325                                 flags &= ~TH_FIN;
326                         sendwin = 1;
327                 } else {
328                         tcp_callout_stop(tp, tp->tt_persist);
329                         tp->t_rxtshift = 0;
330                 }
331         }
332
333         /*
334          * If snd_nxt == snd_max and we have transmitted a FIN, the
335          * offset will be > 0 even if so_snd.ssb_cc is 0, resulting in
336          * a negative length.  This can also occur when TCP opens up
337          * its congestion window while receiving additional duplicate
338          * acks after fast-retransmit because TCP will reset snd_nxt
339          * to snd_max after the fast-retransmit.
340          *
341          * A negative length can also occur when we are in the
342          * TCPS_SYN_RECEIVED state due to a simultanious connect where
343          * our SYN has not been acked yet.
344          *
345          * In the normal retransmit-FIN-only case, however, snd_nxt will
346          * be set to snd_una, the offset will be 0, and the length may
347          * wind up 0.
348          */
349         len = (long)ulmin(so->so_snd.ssb_cc, sendwin) - off;
350
351         /*
352          * Lop off SYN bit if it has already been sent.  However, if this
353          * is SYN-SENT state and if segment contains data, suppress sending
354          * segment (sending the segment would be an option if we still
355          * did TAO and the remote host supported it).
356          */
357         if ((flags & TH_SYN) && SEQ_GT(tp->snd_nxt, tp->snd_una)) {
358                 flags &= ~TH_SYN;
359                 off--, len++;
360                 if (len > 0 && tp->t_state == TCPS_SYN_SENT) {
361                         tp->t_flags &= ~(TF_ACKNOW | TF_XMITNOW);
362                         return 0;
363                 }
364         }
365
366         /*
367          * Be careful not to send data and/or FIN on SYN segments.
368          * This measure is needed to prevent interoperability problems
369          * with not fully conformant TCP implementations.
370          */
371         if (flags & TH_SYN) {
372                 len = 0;
373                 flags &= ~TH_FIN;
374         }
375
376         if (len < 0) {
377                 /*
378                  * A negative len can occur if our FIN has been sent but not
379                  * acked, or if we are in a simultanious connect in the
380                  * TCPS_SYN_RECEIVED state with our SYN sent but not yet
381                  * acked.
382                  *
383                  * If our window has contracted to 0 in the FIN case
384                  * (which can only occur if we have NOT been called to
385                  * retransmit as per code a few paragraphs up) then we
386                  * want to shift the retransmit timer over to the
387                  * persist timer.
388                  *
389                  * However, if we are in the TCPS_SYN_RECEIVED state
390                  * (the SYN case) we will be in a simultanious connect and
391                  * the window may be zero degeneratively.  In this case we
392                  * do not want to shift to the persist timer after the SYN
393                  * or the SYN+ACK transmission.
394                  */
395                 len = 0;
396                 if (sendwin == 0 && tp->t_state != TCPS_SYN_RECEIVED) {
397                         tcp_callout_stop(tp, tp->tt_rexmt);
398                         tp->t_rxtshift = 0;
399                         tp->snd_nxt = tp->snd_una;
400                         if (!tcp_callout_active(tp, tp->tt_persist))
401                                 tcp_setpersist(tp);
402                 }
403         }
404
405         KASSERT(len >= 0, ("%s: len < 0", __func__));
406         /*
407          * Automatic sizing of send socket buffer.  Often the send buffer
408          * size is not optimally adjusted to the actual network conditions
409          * at hand (delay bandwidth product).  Setting the buffer size too
410          * small limits throughput on links with high bandwidth and high
411          * delay (eg. trans-continental/oceanic links).  Setting the
412          * buffer size too big consumes too much real kernel memory,
413          * especially with many connections on busy servers.
414          *
415          * The criteria to step up the send buffer one notch are:
416          *  1. receive window of remote host is larger than send buffer
417          *     (with a fudge factor of 5/4th);
418          *  2. hiwat has not significantly exceeded bwnd (inflight)
419          *     (bwnd is a maximal value if inflight is disabled).
420          *  3. send buffer is filled to 7/8th with data (so we actually
421          *     have data to make use of it);
422          *  4. hiwat has not hit maximal automatic size;
423          *  5. our send window (slow start and cogestion controlled) is
424          *     larger than sent but unacknowledged data in send buffer.
425          *
426          * The remote host receive window scaling factor may limit the
427          * growing of the send buffer before it reaches its allowed
428          * maximum.
429          *
430          * It scales directly with slow start or congestion window
431          * and does at most one step per received ACK.  This fast
432          * scaling has the drawback of growing the send buffer beyond
433          * what is strictly necessary to make full use of a given
434          * delay*bandwith product.  However testing has shown this not
435          * to be much of an problem.  At worst we are trading wasting
436          * of available bandwith (the non-use of it) for wasting some
437          * socket buffer memory.
438          *
439          * The criteria for shrinking the buffer is based solely on
440          * the inflight code (snd_bwnd).  If inflight is disabled,
441          * the buffer will not be shrinked.  Note that snd_bwnd already
442          * has a fudge factor.  Our test adds a little hysteresis.
443          */
444         if (tcp_do_autosndbuf && (so->so_snd.ssb_flags & SSB_AUTOSIZE)) {
445                 const int asbinc = tcp_autosndbuf_inc;
446                 const int hiwat = so->so_snd.ssb_hiwat;
447                 const int lowat = so->so_snd.ssb_lowat;
448                 u_long newsize;
449
450                 if ((tp->snd_wnd / 4 * 5) >= hiwat &&
451                     so->so_snd.ssb_cc >= (hiwat / 8 * 7) &&
452                     hiwat < tp->snd_bwnd + hiwat / 10 &&
453                     hiwat + asbinc < tcp_autosndbuf_max &&
454                     hiwat < (TCP_MAXWIN << tp->snd_scale) &&
455                     sendwin >= (so->so_snd.ssb_cc -
456                                 (tp->snd_nxt - tp->snd_una))) {
457                         newsize = ulmin(hiwat + asbinc, tcp_autosndbuf_max);
458                         if (!ssb_reserve(&so->so_snd, newsize, so, NULL))
459                                 atomic_clear_int(&so->so_snd.ssb_flags, SSB_AUTOSIZE);
460 #if 0
461                         if (newsize >= (TCP_MAXWIN << tp->snd_scale))
462                                 atomic_clear_int(&so->so_snd.ssb_flags, SSB_AUTOSIZE);
463 #endif
464                 } else if ((long)tp->snd_bwnd <
465                            (long)(hiwat * 3 / 4 - lowat - asbinc) &&
466                            hiwat > tp->t_maxseg * 2 + asbinc &&
467                            hiwat + asbinc >= tcp_autosndbuf_min &&
468                            tcp_do_autosndbuf == 1) {
469                         newsize = ulmax(hiwat - asbinc, tp->t_maxseg * 2);
470                         ssb_reserve(&so->so_snd, newsize, so, NULL);
471                 }
472         }
473
474         /*
475          * Don't use TSO, if:
476          * - Congestion window needs validation
477          * - There are SACK blocks to report
478          * - RST or SYN flags is set
479          * - URG will be set
480          *
481          * XXX
482          * Checking for SYN|RST looks overkill, just to be safe than sorry
483          */
484         use_tso = can_tso;
485         if (report_sack || idle_cwv || (flags & (TH_RST | TH_SYN)))
486                 use_tso = FALSE;
487         if (use_tso) {
488                 tcp_seq ugr_nxt = tp->snd_nxt;
489
490                 if ((flags & TH_FIN) && (tp->t_flags & TF_SENTFIN) &&
491                     tp->snd_nxt == tp->snd_max)
492                         --ugr_nxt;
493
494                 if (SEQ_GT(tp->snd_up, ugr_nxt))
495                         use_tso = FALSE;
496         }
497
498         if (use_tso) {
499                 /*
500                  * Find out segment size and header length for TSO
501                  */
502                 error = tcp_tso_getsize(tp, &segsz, &tso_hlen);
503                 if (error)
504                         use_tso = FALSE;
505         }
506         if (!use_tso) {
507                 segsz = tp->t_maxseg;
508                 tso_hlen = 0; /* not used */
509         }
510
511         /*
512          * Truncate to the maximum segment length if not TSO, and ensure that
513          * FIN is removed if the length no longer contains the last data byte.
514          */
515         if (len > segsz) {
516                 if (!use_tso) {
517                         len = segsz;
518                         ++segcnt;
519                 } else {
520                         int nsegs;
521
522                         if (__predict_false(tso_lenmax < segsz))
523                                 tso_lenmax = segsz << 1;
524
525                         /*
526                          * Truncate TSO transfers to (IP_MAXPACKET - iphlen -
527                          * thoff), and make sure that we send equal size
528                          * transfers down the stack (rather than big-small-
529                          * big-small-...).
530                          */
531                         len = min(len, tso_lenmax);
532                         nsegs = min(len, (IP_MAXPACKET - tso_hlen)) / segsz;
533                         KKASSERT(nsegs > 0);
534
535                         len = nsegs * segsz;
536
537                         if (len <= segsz) {
538                                 use_tso = FALSE;
539                                 ++segcnt;
540                         } else {
541                                 segcnt += nsegs;
542                         }
543                 }
544                 sendalot = TRUE;
545         } else {
546                 use_tso = FALSE;
547                 if (len > 0)
548                         ++segcnt;
549         }
550         if (SEQ_LT(tp->snd_nxt + len, tp->snd_una + so->so_snd.ssb_cc))
551                 flags &= ~TH_FIN;
552
553         recvwin = ssb_space(&so->so_rcv);
554
555         /*
556          * Sender silly window avoidance.   We transmit under the following
557          * conditions when len is non-zero:
558          *
559          *      - We have a full segment
560          *      - This is the last buffer in a write()/send() and we are
561          *        either idle or running NODELAY
562          *      - we've timed out (e.g. persist timer)
563          *      - we have more then 1/2 the maximum send window's worth of
564          *        data (receiver may be limiting the window size)
565          *      - we need to retransmit
566          */
567         if (len) {
568                 if (len >= segsz)
569                         goto send;
570                 /*
571                  * NOTE! on localhost connections an 'ack' from the remote
572                  * end may occur synchronously with the output and cause
573                  * us to flush a buffer queued with moretocome.  XXX
574                  *
575                  * note: the len + off check is almost certainly unnecessary.
576                  */
577                 if (!(tp->t_flags & TF_MORETOCOME) &&   /* normal case */
578                     (idle || (tp->t_flags & TF_NODELAY)) &&
579                     len + off >= so->so_snd.ssb_cc &&
580                     !(tp->t_flags & TF_NOPUSH)) {
581                         goto send;
582                 }
583                 if (tp->t_flags & TF_FORCE)             /* typ. timeout case */
584                         goto send;
585                 if (len >= tp->max_sndwnd / 2 && tp->max_sndwnd > 0)
586                         goto send;
587                 if (SEQ_LT(tp->snd_nxt, tp->snd_max))   /* retransmit case */
588                         goto send;
589                 if (tp->t_flags & TF_XMITNOW)
590                         goto send;
591         }
592
593         /*
594          * Compare available window to amount of window
595          * known to peer (as advertised window less
596          * next expected input).  If the difference is at least two
597          * max size segments, or at least 50% of the maximum possible
598          * window, then want to send a window update to peer.
599          */
600         if (recvwin > 0) {
601                 /*
602                  * "adv" is the amount we can increase the window,
603                  * taking into account that we are limited by
604                  * TCP_MAXWIN << tp->rcv_scale.
605                  */
606                 long adv = min(recvwin, (long)TCP_MAXWIN << tp->rcv_scale) -
607                         (tp->rcv_adv - tp->rcv_nxt);
608                 long hiwat;
609
610                 /*
611                  * This ack case typically occurs when the user has drained
612                  * the TCP socket buffer sufficiently to warrent an ack
613                  * containing a 'pure window update'... that is, an ack that
614                  * ONLY updates the tcp window.
615                  *
616                  * It is unclear why we would need to do a pure window update
617                  * past 2 segments if we are going to do one at 1/2 the high
618                  * water mark anyway, especially since under normal conditions
619                  * the user program will drain the socket buffer quickly.
620                  * The 2-segment pure window update will often add a large
621                  * number of extra, unnecessary acks to the stream.
622                  *
623                  * avoid_pure_win_update now defaults to 1.
624                  */
625                 if (avoid_pure_win_update == 0 ||
626                     (tp->t_flags & TF_RXRESIZED)) {
627                         if (adv >= (long) (2 * segsz)) {
628                                 goto send;
629                         }
630                 }
631                 hiwat = (long)(TCP_MAXWIN << tp->rcv_scale);
632                 if (hiwat > (long)so->so_rcv.ssb_hiwat)
633                         hiwat = (long)so->so_rcv.ssb_hiwat;
634                 if (adv >= hiwat / 2)
635                         goto send;
636         }
637
638         /*
639          * Send if we owe the peer an ACK, RST, SYN, or urgent data.  ACKNOW
640          * is also a catch-all for the retransmit timer timeout case.
641          */
642         if (tp->t_flags & TF_ACKNOW)
643                 goto send;
644         if ((flags & TH_RST) ||
645             ((flags & TH_SYN) && !(tp->t_flags & TF_NEEDSYN)))
646                 goto send;
647         if (SEQ_GT(tp->snd_up, tp->snd_una))
648                 goto send;
649         /*
650          * If our state indicates that FIN should be sent
651          * and we have not yet done so, then we need to send.
652          */
653         if ((flags & TH_FIN) &&
654             (!(tp->t_flags & TF_SENTFIN) || tp->snd_nxt == tp->snd_una))
655                 goto send;
656
657         /*
658          * TCP window updates are not reliable, rather a polling protocol
659          * using ``persist'' packets is used to insure receipt of window
660          * updates.  The three ``states'' for the output side are:
661          *      idle                    not doing retransmits or persists
662          *      persisting              to move a small or zero window
663          *      (re)transmitting        and thereby not persisting
664          *
665          * tcp_callout_active(tp, tp->tt_persist)
666          *      is true when we are in persist state.
667          * The TF_FORCE flag in tp->t_flags
668          *      is set when we are called to send a persist packet.
669          * tcp_callout_active(tp, tp->tt_rexmt)
670          *      is set when we are retransmitting
671          * The output side is idle when both timers are zero.
672          *
673          * If send window is too small, there is data to transmit, and no
674          * retransmit or persist is pending, then go to persist state.
675          *
676          * If nothing happens soon, send when timer expires:
677          * if window is nonzero, transmit what we can, otherwise force out
678          * a byte.
679          *
680          * Don't try to set the persist state if we are in TCPS_SYN_RECEIVED
681          * with data pending.  This situation can occur during a
682          * simultanious connect.
683          */
684         if (so->so_snd.ssb_cc > 0 &&
685             tp->t_state != TCPS_SYN_RECEIVED &&
686             !tcp_callout_active(tp, tp->tt_rexmt) &&
687             !tcp_callout_active(tp, tp->tt_persist)) {
688                 tp->t_rxtshift = 0;
689                 tcp_setpersist(tp);
690         }
691
692         /*
693          * No reason to send a segment, just return.
694          */
695         tp->t_flags &= ~TF_XMITNOW;
696         return (0);
697
698 send:
699         if (need_sched && len > 0) {
700                 tcp_output_sched(tp);
701                 return 0;
702         }
703
704         /*
705          * Before ESTABLISHED, force sending of initial options
706          * unless TCP set not to do any options.
707          * NOTE: we assume that the IP/TCP header plus TCP options
708          * always fit in a single mbuf, leaving room for a maximum
709          * link header, i.e.
710          *      max_linkhdr + sizeof(struct tcpiphdr) + optlen <= MCLBYTES
711          */
712         optlen = 0;
713         if (isipv6)
714                 hdrlen = sizeof(struct ip6_hdr) + sizeof(struct tcphdr);
715         else
716                 hdrlen = sizeof(struct tcpiphdr);
717         if (flags & TH_SYN) {
718                 tp->snd_nxt = tp->iss;
719                 if (!(tp->t_flags & TF_NOOPT)) {
720                         u_short mss;
721
722                         opt[0] = TCPOPT_MAXSEG;
723                         opt[1] = TCPOLEN_MAXSEG;
724                         mss = htons((u_short) tcp_mssopt(tp));
725                         memcpy(opt + 2, &mss, sizeof mss);
726                         optlen = TCPOLEN_MAXSEG;
727
728                         if ((tp->t_flags & TF_REQ_SCALE) &&
729                             (!(flags & TH_ACK) ||
730                              (tp->t_flags & TF_RCVD_SCALE))) {
731                                 *((u_int32_t *)(opt + optlen)) = htonl(
732                                         TCPOPT_NOP << 24 |
733                                         TCPOPT_WINDOW << 16 |
734                                         TCPOLEN_WINDOW << 8 |
735                                         tp->request_r_scale);
736                                 optlen += 4;
737                         }
738
739                         if ((tcp_do_sack && !(flags & TH_ACK)) ||
740                             tp->t_flags & TF_SACK_PERMITTED) {
741                                 uint32_t *lp = (uint32_t *)(opt + optlen);
742
743                                 *lp = htonl(TCPOPT_SACK_PERMITTED_ALIGNED);
744                                 optlen += TCPOLEN_SACK_PERMITTED_ALIGNED;
745                         }
746                 }
747         }
748
749         /*
750          * Send a timestamp and echo-reply if this is a SYN and our side
751          * wants to use timestamps (TF_REQ_TSTMP is set) or both our side
752          * and our peer have sent timestamps in our SYN's.
753          */
754         if ((tp->t_flags & (TF_REQ_TSTMP | TF_NOOPT)) == TF_REQ_TSTMP &&
755             !(flags & TH_RST) &&
756             (!(flags & TH_ACK) || (tp->t_flags & TF_RCVD_TSTMP))) {
757                 u_int32_t *lp = (u_int32_t *)(opt + optlen);
758
759                 /* Form timestamp option as shown in appendix A of RFC 1323. */
760                 *lp++ = htonl(TCPOPT_TSTAMP_HDR);
761                 *lp++ = htonl(ticks);
762                 *lp   = htonl(tp->ts_recent);
763                 optlen += TCPOLEN_TSTAMP_APPA;
764         }
765
766         /* Set receive buffer autosizing timestamp. */
767         if (tp->rfbuf_ts == 0 && (so->so_rcv.ssb_flags & SSB_AUTOSIZE))
768                 tp->rfbuf_ts = ticks;
769
770         /*
771          * If this is a SACK connection and we have a block to report,
772          * fill in the SACK blocks in the TCP options.
773          */
774         if (report_sack)
775                 tcp_sack_fill_report(tp, opt, &optlen);
776
777 #ifdef TCP_SIGNATURE
778         if (tp->t_flags & TF_SIGNATURE) {
779                 int i;
780                 u_char *bp;
781                 /*
782                  * Initialize TCP-MD5 option (RFC2385)
783                  */
784                 bp = (u_char *)opt + optlen;
785                 *bp++ = TCPOPT_SIGNATURE;
786                 *bp++ = TCPOLEN_SIGNATURE;
787                 sigoff = optlen + 2;
788                 for (i = 0; i < TCP_SIGLEN; i++)
789                         *bp++ = 0;
790                 optlen += TCPOLEN_SIGNATURE;
791                 /*
792                  * Terminate options list and maintain 32-bit alignment.
793                  */
794                 *bp++ = TCPOPT_NOP;
795                 *bp++ = TCPOPT_EOL;
796                 optlen += 2;
797         }
798 #endif /* TCP_SIGNATURE */
799         KASSERT(optlen <= TCP_MAXOLEN, ("too many TCP options"));
800         hdrlen += optlen;
801
802         if (isipv6) {
803                 ipoptlen = ip6_optlen(inp);
804         } else {
805                 if (inp->inp_options) {
806                         ipoptlen = inp->inp_options->m_len -
807                             offsetof(struct ipoption, ipopt_list);
808                 } else {
809                         ipoptlen = 0;
810                 }
811         }
812
813         if (use_tso) {
814                 /* TSO segment length must be multiple of segment size */
815                 KASSERT(len >= (2 * segsz) && (len % segsz == 0),
816                     ("invalid TSO len %ld, segsz %u", len, segsz));
817         } else {
818                 KASSERT(len <= segsz,
819                     ("invalid len %ld, segsz %u", len, segsz));
820
821                 /*
822                  * Adjust data length if insertion of options will bump
823                  * the packet length beyond the t_maxopd length.  Clear
824                  * FIN to prevent premature closure since there is still
825                  * more data to send after this (now truncated) packet.
826                  *
827                  * If just the options do not fit we are in a no-win
828                  * situation and we treat it as an unreachable host.
829                  */
830                 if (len + optlen + ipoptlen > tp->t_maxopd) {
831                         if (tp->t_maxopd <= optlen + ipoptlen) {
832                                 static time_t last_optlen_report;
833
834                                 if (last_optlen_report != time_uptime) {
835                                         last_optlen_report = time_uptime;
836                                         kprintf("tcpcb %p: MSS (%d) too "
837                                             "small to hold options!\n",
838                                             tp, tp->t_maxopd);
839                                 }
840                                 error = EHOSTUNREACH;
841                                 goto out;
842                         } else {
843                                 flags &= ~TH_FIN;
844                                 len = tp->t_maxopd - optlen - ipoptlen;
845                                 sendalot = TRUE;
846                         }
847                 }
848         }
849
850 #ifdef INET6
851         KASSERT(max_linkhdr + hdrlen <= MCLBYTES, ("tcphdr too big"));
852 #else
853         KASSERT(max_linkhdr + hdrlen <= MHLEN, ("tcphdr too big"));
854 #endif
855
856         /*
857          * Grab a header mbuf, attaching a copy of data to
858          * be transmitted, and initialize the header from
859          * the template for sends on this connection.
860          */
861         if (len) {
862                 if ((tp->t_flags & TF_FORCE) && len == 1)
863                         tcpstat.tcps_sndprobe++;
864                 else if (SEQ_LT(tp->snd_nxt, tp->snd_max)) {
865                         if (tp->snd_nxt == tp->snd_una)
866                                 tp->snd_max_rexmt = tp->snd_max;
867                         if (nsacked) {
868                                 tcpstat.tcps_sndsackrtopack++;
869                                 tcpstat.tcps_sndsackrtobyte += len;
870                         }
871                         tcpstat.tcps_sndrexmitpack++;
872                         tcpstat.tcps_sndrexmitbyte += len;
873                 } else {
874                         tcpstat.tcps_sndpack++;
875                         tcpstat.tcps_sndbyte += len;
876                 }
877                 if (idle_cwv) {
878                         idle_cwv = FALSE;
879                         tcp_idle_cwnd_validate(tp);
880                 }
881                 /* Update last send time after CWV */
882                 tp->snd_last = ticks;
883 #ifdef notyet
884                 if ((m = m_copypack(so->so_snd.ssb_mb, off, (int)len,
885                     max_linkhdr + hdrlen)) == NULL) {
886                         error = ENOBUFS;
887                         goto after_th;
888                 }
889                 /*
890                  * m_copypack left space for our hdr; use it.
891                  */
892                 m->m_len += hdrlen;
893                 m->m_data -= hdrlen;
894 #else
895 #ifndef INET6
896                 m = m_gethdr(M_NOWAIT, MT_HEADER);
897 #else
898                 m = m_getl(hdrlen + max_linkhdr, M_NOWAIT, MT_HEADER,
899                            M_PKTHDR, NULL);
900 #endif
901                 if (m == NULL) {
902                         error = ENOBUFS;
903                         goto after_th;
904                 }
905                 m->m_data += max_linkhdr;
906                 m->m_len = hdrlen;
907                 if (len <= MHLEN - hdrlen - max_linkhdr) {
908                         m_copydata(so->so_snd.ssb_mb, off, (int) len,
909                             mtod(m, caddr_t) + hdrlen);
910                         m->m_len += len;
911                 } else {
912                         m->m_next = m_copy(so->so_snd.ssb_mb, off, (int) len);
913                         if (m->m_next == NULL) {
914                                 m_free(m);
915                                 m = NULL;
916                                 error = ENOBUFS;
917                                 goto after_th;
918                         }
919                 }
920 #endif
921                 /*
922                  * If we're sending everything we've got, set PUSH.
923                  * (This will keep happy those implementations which only
924                  * give data to the user when a buffer fills or
925                  * a PUSH comes in.)
926                  */
927                 if (off + len == so->so_snd.ssb_cc)
928                         flags |= TH_PUSH;
929         } else {
930                 if (tp->t_flags & TF_ACKNOW)
931                         tcpstat.tcps_sndacks++;
932                 else if (flags & (TH_SYN | TH_FIN | TH_RST))
933                         tcpstat.tcps_sndctrl++;
934                 else if (SEQ_GT(tp->snd_up, tp->snd_una))
935                         tcpstat.tcps_sndurg++;
936                 else
937                         tcpstat.tcps_sndwinup++;
938
939                 MGETHDR(m, M_NOWAIT, MT_HEADER);
940                 if (m == NULL) {
941                         error = ENOBUFS;
942                         goto after_th;
943                 }
944                 if (isipv6 &&
945                     (hdrlen + max_linkhdr > MHLEN) && hdrlen <= MHLEN)
946                         MH_ALIGN(m, hdrlen);
947                 else
948                         m->m_data += max_linkhdr;
949                 m->m_len = hdrlen;
950
951                 /*
952                  * Prioritize SYN, SYN|ACK and pure ACK.
953                  * Leave FIN and RST as they are.
954                  */
955                 if (tcp_prio_synack && (flags & (TH_FIN | TH_RST)) == 0)
956                         m->m_flags |= M_PRIO;
957         }
958         m->m_pkthdr.rcvif = NULL;
959         if (isipv6) {
960                 ip6 = mtod(m, struct ip6_hdr *);
961                 th = (struct tcphdr *)(ip6 + 1);
962                 tcp_fillheaders(tp, ip6, th, use_tso);
963         } else {
964                 ip = mtod(m, struct ip *);
965                 th = (struct tcphdr *)(ip + 1);
966                 /* this picks up the pseudo header (w/o the length) */
967                 tcp_fillheaders(tp, ip, th, use_tso);
968         }
969 after_th:
970         /*
971          * Fill in fields, remembering maximum advertised
972          * window for use in delaying messages about window sizes.
973          * If resending a FIN, be sure not to use a new sequence number.
974          */
975         if (flags & TH_FIN && tp->t_flags & TF_SENTFIN &&
976             tp->snd_nxt == tp->snd_max)
977                 tp->snd_nxt--;
978
979         if (th != NULL) {
980                 /*
981                  * If we are doing retransmissions, then snd_nxt will
982                  * not reflect the first unsent octet.  For ACK only
983                  * packets, we do not want the sequence number of the
984                  * retransmitted packet, we want the sequence number
985                  * of the next unsent octet.  So, if there is no data
986                  * (and no SYN or FIN), use snd_max instead of snd_nxt
987                  * when filling in ti_seq.  But if we are in persist
988                  * state, snd_max might reflect one byte beyond the
989                  * right edge of the window, so use snd_nxt in that
990                  * case, since we know we aren't doing a retransmission.
991                  * (retransmit and persist are mutually exclusive...)
992                  */
993                 if (len || (flags & (TH_SYN|TH_FIN)) ||
994                     tcp_callout_active(tp, tp->tt_persist))
995                         th->th_seq = htonl(tp->snd_nxt);
996                 else
997                         th->th_seq = htonl(tp->snd_max);
998                 th->th_ack = htonl(tp->rcv_nxt);
999                 if (optlen) {
1000                         bcopy(opt, th + 1, optlen);
1001                         th->th_off = (sizeof(struct tcphdr) + optlen) >> 2;
1002                 }
1003                 th->th_flags = flags;
1004         }
1005
1006         /*
1007          * Calculate receive window.  Don't shrink window, but avoid
1008          * silly window syndrome by sending a 0 window if the actual
1009          * window is less then one segment.
1010          */
1011         if (recvwin < (long)(so->so_rcv.ssb_hiwat / 4) &&
1012             recvwin < (long)segsz)
1013                 recvwin = 0;
1014         if (recvwin < (tcp_seq_diff_t)(tp->rcv_adv - tp->rcv_nxt))
1015                 recvwin = (tcp_seq_diff_t)(tp->rcv_adv - tp->rcv_nxt);
1016         if (recvwin > (long)TCP_MAXWIN << tp->rcv_scale)
1017                 recvwin = (long)TCP_MAXWIN << tp->rcv_scale;
1018
1019         /*
1020          * Adjust the RXWIN0SENT flag - indicate that we have advertised
1021          * a 0 window.  This may cause the remote transmitter to stall.  This
1022          * flag tells soreceive() to disable delayed acknowledgements when
1023          * draining the buffer.  This can occur if the receiver is attempting
1024          * to read more data then can be buffered prior to transmitting on
1025          * the connection.
1026          */
1027         if (recvwin == 0)
1028                 tp->t_flags |= TF_RXWIN0SENT;
1029         else
1030                 tp->t_flags &= ~TF_RXWIN0SENT;
1031
1032         if (th != NULL)
1033                 th->th_win = htons((u_short) (recvwin>>tp->rcv_scale));
1034
1035         if (SEQ_GT(tp->snd_up, tp->snd_nxt)) {
1036                 KASSERT(!use_tso, ("URG with TSO"));
1037                 if (th != NULL) {
1038                         th->th_urp = htons((u_short)(tp->snd_up - tp->snd_nxt));
1039                         th->th_flags |= TH_URG;
1040                 }
1041         } else {
1042                 /*
1043                  * If no urgent pointer to send, then we pull
1044                  * the urgent pointer to the left edge of the send window
1045                  * so that it doesn't drift into the send window on sequence
1046                  * number wraparound.
1047                  */
1048                 tp->snd_up = tp->snd_una;               /* drag it along */
1049         }
1050
1051         if (th != NULL) {
1052 #ifdef TCP_SIGNATURE
1053                 if (tp->t_flags & TF_SIGNATURE) {
1054                         tcpsignature_compute(m, len, optlen,
1055                             (u_char *)(th + 1) + sigoff, IPSEC_DIR_OUTBOUND);
1056                 }
1057 #endif /* TCP_SIGNATURE */
1058
1059                 /*
1060                  * Put TCP length in extended header, and then
1061                  * checksum extended header and data.
1062                  */
1063                 m->m_pkthdr.len = hdrlen + len; /* in6_cksum() need this */
1064                 if (isipv6) {
1065                         /*
1066                          * ip6_plen is not need to be filled now, and will be
1067                          * filled in ip6_output().
1068                          */
1069                         th->th_sum = in6_cksum(m, IPPROTO_TCP,
1070                             sizeof(struct ip6_hdr),
1071                             sizeof(struct tcphdr) + optlen + len);
1072                 } else {
1073                         m->m_pkthdr.csum_thlen = sizeof(struct tcphdr) + optlen;
1074                         if (use_tso) {
1075                                 m->m_pkthdr.csum_flags = CSUM_TSO;
1076                                 m->m_pkthdr.tso_segsz = segsz;
1077                         } else {
1078                                 m->m_pkthdr.csum_flags = CSUM_TCP;
1079                                 m->m_pkthdr.csum_data =
1080                                     offsetof(struct tcphdr, th_sum);
1081                                 if (len + optlen) {
1082                                         th->th_sum = in_addword(th->th_sum,
1083                                             htons((u_short)(optlen + len)));
1084                                 }
1085                         }
1086
1087                         /*
1088                          * IP version must be set here for ipv4/ipv6 checking
1089                          * later
1090                          */
1091                         KASSERT(ip->ip_v == IPVERSION,
1092                             ("%s: IP version incorrect: %d",
1093                              __func__, ip->ip_v));
1094                 }
1095         }
1096
1097         /*
1098          * In transmit state, time the transmission and arrange for
1099          * the retransmit.  In persist state, just set snd_max.
1100          */
1101         if (!(tp->t_flags & TF_FORCE) ||
1102             !tcp_callout_active(tp, tp->tt_persist)) {
1103                 tcp_seq startseq = tp->snd_nxt;
1104
1105                 /*
1106                  * Advance snd_nxt over sequence space of this segment.
1107                  */
1108                 if (flags & (TH_SYN | TH_FIN)) {
1109                         if (flags & TH_SYN)
1110                                 tp->snd_nxt++;
1111                         if (flags & TH_FIN) {
1112                                 tp->snd_nxt++;
1113                                 tp->t_flags |= TF_SENTFIN;
1114                         }
1115                 }
1116                 tp->snd_nxt += len;
1117                 if (SEQ_GT(tp->snd_nxt, tp->snd_max)) {
1118                         tp->snd_max = tp->snd_nxt;
1119                         /*
1120                          * Time this transmission if not a retransmission and
1121                          * not currently timing anything.
1122                          */
1123                         if (tp->t_rtttime == 0) {
1124                                 tp->t_rtttime = ticks;
1125                                 tp->t_rtseq = startseq;
1126                                 tcpstat.tcps_segstimed++;
1127                         }
1128                 }
1129
1130                 /*
1131                  * Set retransmit timer if not currently set,
1132                  * and not doing a pure ack or a keep-alive probe.
1133                  * Initial value for retransmit timer is smoothed
1134                  * round-trip time + 2 * round-trip time variance.
1135                  * Initialize shift counter which is used for backoff
1136                  * of retransmit time.
1137                  */
1138                 if (!tcp_callout_active(tp, tp->tt_rexmt) &&
1139                     tp->snd_nxt != tp->snd_una) {
1140                         if (tcp_callout_active(tp, tp->tt_persist)) {
1141                                 tcp_callout_stop(tp, tp->tt_persist);
1142                                 tp->t_rxtshift = 0;
1143                         }
1144                         tcp_callout_reset(tp, tp->tt_rexmt, tp->t_rxtcur,
1145                             tcp_timer_rexmt);
1146                 } else if (len == 0 && so->so_snd.ssb_cc &&
1147                            tp->t_state > TCPS_SYN_RECEIVED &&
1148                            !tcp_callout_active(tp, tp->tt_rexmt) &&
1149                            !tcp_callout_active(tp, tp->tt_persist)) {
1150                         /*
1151                          * Avoid a situation where we do not set persist timer
1152                          * after a zero window condition. For example:
1153                          * 1) A -> B: packet with enough data to fill the window
1154                          * 2) B -> A: ACK for #1 + new data (0 window
1155                          *    advertisement)
1156                          * 3) A -> B: ACK for #2, 0 len packet
1157                          *
1158                          * In this case, A will not activate the persist timer,
1159                          * because it chose to send a packet. Unless tcp_output
1160                          * is called for some other reason (delayed ack timer,
1161                          * another input packet from B, socket syscall), A will
1162                          * not send zero window probes.
1163                          *
1164                          * So, if you send a 0-length packet, but there is data
1165                          * in the socket buffer, and neither the rexmt or
1166                          * persist timer is already set, then activate the
1167                          * persist timer.
1168                          */
1169                         tp->t_rxtshift = 0;
1170                         tcp_setpersist(tp);
1171                 }
1172         } else {
1173                 /*
1174                  * Persist case, update snd_max but since we are in
1175                  * persist mode (no window) we do not update snd_nxt.
1176                  */
1177                 int xlen = len;
1178                 if (flags & TH_SYN)
1179                         panic("tcp_output: persist timer to send SYN");
1180                 if (flags & TH_FIN) {
1181                         ++xlen;
1182                         tp->t_flags |= TF_SENTFIN;
1183                 }
1184                 if (SEQ_GT(tp->snd_nxt + xlen, tp->snd_max))
1185                         tp->snd_max = tp->snd_nxt + xlen;
1186         }
1187
1188         if (th != NULL) {
1189 #ifdef TCPDEBUG
1190                 /* Trace. */
1191                 if (so->so_options & SO_DEBUG) {
1192                         tcp_trace(TA_OUTPUT, tp->t_state, tp,
1193                             mtod(m, void *), th, 0);
1194                 }
1195 #endif
1196
1197                 /*
1198                  * Fill in IP length and desired time to live and
1199                  * send to IP level.  There should be a better way
1200                  * to handle ttl and tos; we could keep them in
1201                  * the template, but need a way to checksum without them.
1202                  */
1203                 /*
1204                  * m->m_pkthdr.len should have been set before cksum
1205                  * calcuration, because in6_cksum() need it.
1206                  */
1207                 if (isipv6) {
1208                         /*
1209                          * we separately set hoplimit for every segment,
1210                          * since the user might want to change the value
1211                          * via setsockopt.  Also, desired default hop
1212                          * limit might be changed via Neighbor Discovery.
1213                          */
1214                         ip6->ip6_hlim = in6_selecthlim(inp,
1215                             (inp->in6p_route.ro_rt ?
1216                              inp->in6p_route.ro_rt->rt_ifp : NULL));
1217
1218                         /* TODO: IPv6 IP6TOS_ECT bit on */
1219                         error = ip6_output(m, inp->in6p_outputopts,
1220                             &inp->in6p_route, (so->so_options & SO_DONTROUTE),
1221                             NULL, NULL, inp);
1222                 } else {
1223                         struct rtentry *rt;
1224
1225                         KASSERT(!INP_CHECK_SOCKAF(so, AF_INET6), ("inet6 pcb"));
1226
1227                         ip->ip_len = m->m_pkthdr.len;
1228                         ip->ip_ttl = inp->inp_ip_ttl;   /* XXX */
1229                         ip->ip_tos = inp->inp_ip_tos;   /* XXX */
1230                         /*
1231                          * See if we should do MTU discovery.
1232                          * We do it only if the following are true:
1233                          *      1) we have a valid route to the destination
1234                          *      2) the MTU is not locked (if it is,
1235                          *         then discovery has been disabled)
1236                          */
1237                         if (path_mtu_discovery &&
1238                             (rt = inp->inp_route.ro_rt) &&
1239                             (rt->rt_flags & RTF_UP) &&
1240                             !(rt->rt_rmx.rmx_locks & RTV_MTU))
1241                                 ip->ip_off |= IP_DF;
1242
1243                         KASSERT(inp->inp_flags & INP_HASH,
1244                             ("inpcb has no hash"));
1245                         m_sethash(m, inp->inp_hashval);
1246                         error = ip_output(m, inp->inp_options, &inp->inp_route,
1247                                           (so->so_options & SO_DONTROUTE) |
1248                                           IP_DEBUGROUTE, NULL, inp);
1249                 }
1250         } else {
1251                 KASSERT(error != 0, ("no error, but th not set"));
1252         }
1253         if (error) {
1254                 tp->t_flags &= ~(TF_ACKNOW | TF_XMITNOW);
1255
1256                 /*
1257                  * We know that the packet was lost, so back out the
1258                  * sequence number advance, if any.
1259                  */
1260                 if (!(tp->t_flags & TF_FORCE) ||
1261                     !tcp_callout_active(tp, tp->tt_persist)) {
1262                         /*
1263                          * No need to check for TH_FIN here because
1264                          * the TF_SENTFIN flag handles that case.
1265                          */
1266                         if (!(flags & TH_SYN))
1267                                 tp->snd_nxt -= len;
1268                 }
1269
1270 out:
1271                 if (error == ENOBUFS) {
1272                         KASSERT((len == 0 && (flags & (TH_SYN | TH_FIN)) == 0) ||
1273                             tcp_callout_active(tp, tp->tt_rexmt) ||
1274                             tcp_callout_active(tp, tp->tt_persist),
1275                             ("neither rexmt nor persist timer is set"));
1276                         return (0);
1277                 }
1278                 if (error == EMSGSIZE) {
1279                         /*
1280                          * ip_output() will have already fixed the route
1281                          * for us.  tcp_mtudisc() will, as its last action,
1282                          * initiate retransmission, so it is important to
1283                          * not do so here.
1284                          */
1285                         tcp_mtudisc(inp, 0);
1286                         return 0;
1287                 }
1288                 if ((error == EHOSTUNREACH || error == ENETDOWN) &&
1289                     TCPS_HAVERCVDSYN(tp->t_state)) {
1290                         tp->t_softerror = error;
1291                         return (0);
1292                 }
1293                 return (error);
1294         }
1295         tcpstat.tcps_sndtotal++;
1296
1297         /*
1298          * Data sent (as far as we can tell).
1299          *
1300          * If this advertises a larger window than any other segment,
1301          * then remember the size of the advertised window.
1302          *
1303          * Any pending ACK has now been sent.
1304          */
1305         if (recvwin > 0 && SEQ_GT(tp->rcv_nxt + recvwin, tp->rcv_adv)) {
1306                 tp->rcv_adv = tp->rcv_nxt + recvwin;
1307                 tp->t_flags &= ~TF_RXRESIZED;
1308         }
1309         tp->last_ack_sent = tp->rcv_nxt;
1310         tp->t_flags &= ~(TF_ACKNOW | TF_XMITNOW);
1311         if (tcp_delack_enabled)
1312                 tcp_callout_stop(tp, tp->tt_delack);
1313         if (sendalot) {
1314                 if (tcp_fairsend > 0 && (tp->t_flags & TF_FAIRSEND) &&
1315                     segcnt >= tcp_fairsend)
1316                         need_sched = TRUE;
1317                 goto again;
1318         }
1319         return (0);
1320 }
1321
1322 void
1323 tcp_setpersist(struct tcpcb *tp)
1324 {
1325         int t = ((tp->t_srtt >> 2) + tp->t_rttvar) >> 1;
1326         int tt;
1327
1328         if (tp->t_state == TCPS_SYN_SENT ||
1329             tp->t_state == TCPS_SYN_RECEIVED) {
1330                 panic("tcp_setpersist: not established yet, current %s",
1331                       tp->t_state == TCPS_SYN_SENT ?
1332                       "SYN_SENT" : "SYN_RECEIVED");
1333         }
1334
1335         if (tcp_callout_active(tp, tp->tt_rexmt))
1336                 panic("tcp_setpersist: retransmit pending");
1337         /*
1338          * Start/restart persistance timer.
1339          */
1340         TCPT_RANGESET(tt, t * tcp_backoff[tp->t_rxtshift], TCPTV_PERSMIN,
1341                       TCPTV_PERSMAX);
1342         tcp_callout_reset(tp, tp->tt_persist, tt, tcp_timer_persist);
1343         if (tp->t_rxtshift < TCP_MAXRXTSHIFT)
1344                 tp->t_rxtshift++;
1345 }
1346
1347 static void
1348 tcp_idle_cwnd_validate(struct tcpcb *tp)
1349 {
1350         u_long initial_cwnd = tcp_initial_window(tp);
1351         u_long min_cwnd;
1352
1353         tcpstat.tcps_sndidle++;
1354
1355         /* According to RFC5681: RW=min(IW,cwnd) */
1356         min_cwnd = min(tp->snd_cwnd, initial_cwnd);
1357
1358         if (tcp_idle_cwv) {
1359                 u_long idle_time, decay_cwnd;
1360
1361                 /*
1362                  * RFC2861, but only after idle period.
1363                  */
1364
1365                 /*
1366                  * Before the congestion window is reduced, ssthresh
1367                  * is set to the maximum of its current value and 3/4
1368                  * cwnd.  If the sender then has more data to send
1369                  * than the decayed cwnd allows, the TCP will slow-
1370                  * start (perform exponential increase) at least
1371                  * half-way back up to the old value of cwnd.
1372                  */
1373                 tp->snd_ssthresh = max(tp->snd_ssthresh,
1374                     (3 * tp->snd_cwnd) / 4);
1375
1376                 /*
1377                  * Decay the congestion window by half for every RTT
1378                  * that the flow remains inactive.
1379                  *
1380                  * The difference between our implementation and
1381                  * RFC2861 is that we don't allow cwnd to go below
1382                  * the value allowed by RFC5681 (min_cwnd).
1383                  */
1384                 idle_time = ticks - tp->snd_last;
1385                 decay_cwnd = tp->snd_cwnd;
1386                 while (idle_time >= tp->t_rxtcur &&
1387                     decay_cwnd > min_cwnd) {
1388                         decay_cwnd >>= 1;
1389                         idle_time -= tp->t_rxtcur;
1390                 }
1391                 tp->snd_cwnd = max(decay_cwnd, min_cwnd);
1392         } else {
1393                 /*
1394                  * Slow-start from scratch to re-determine the send
1395                  * congestion window.
1396                  */
1397                 tp->snd_cwnd = min_cwnd;
1398         }
1399
1400         /* Restart ABC counting during congestion avoidance */
1401         tp->snd_wacked = 0;
1402 }
1403
1404 static int
1405 tcp_tso_getsize(struct tcpcb *tp, u_int *segsz, u_int *hlen0)
1406 {
1407         struct inpcb * const inp = tp->t_inpcb;
1408 #ifdef INET6
1409         const boolean_t isipv6 = INP_ISIPV6(inp);
1410 #else
1411         const boolean_t isipv6 = FALSE;
1412 #endif
1413         unsigned int ipoptlen, optlen;
1414         u_int hlen;
1415
1416         hlen = sizeof(struct ip) + sizeof(struct tcphdr);
1417
1418         if (isipv6) {
1419                 ipoptlen = ip6_optlen(inp);
1420         } else {
1421                 if (inp->inp_options) {
1422                         ipoptlen = inp->inp_options->m_len -
1423                             offsetof(struct ipoption, ipopt_list);
1424                 } else {
1425                         ipoptlen = 0;
1426                 }
1427         }
1428         hlen += ipoptlen;
1429
1430         optlen = 0;
1431         if ((tp->t_flags & (TF_REQ_TSTMP | TF_NOOPT)) == TF_REQ_TSTMP &&
1432             (tp->t_flags & TF_RCVD_TSTMP))
1433                 optlen += TCPOLEN_TSTAMP_APPA;
1434         hlen += optlen;
1435
1436         if (tp->t_maxopd <= optlen + ipoptlen)
1437                 return EHOSTUNREACH;
1438
1439         *segsz = tp->t_maxopd - optlen - ipoptlen;
1440         *hlen0 = hlen;
1441         return 0;
1442 }
1443
1444 static void
1445 tcp_output_sched_handler(netmsg_t nmsg)
1446 {
1447         struct tcpcb *tp = nmsg->lmsg.u.ms_resultp;
1448
1449         /* Reply ASAP */
1450         crit_enter();
1451         lwkt_replymsg(&nmsg->lmsg, 0);
1452         crit_exit();
1453
1454         tcp_output_fair(tp);
1455 }
1456
1457 void
1458 tcp_output_init(struct tcpcb *tp)
1459 {
1460         netmsg_init(tp->tt_sndmore, NULL, &netisr_adone_rport, MSGF_DROPABLE,
1461             tcp_output_sched_handler);
1462         tp->tt_sndmore->lmsg.u.ms_resultp = tp;
1463 }
1464
1465 void
1466 tcp_output_cancel(struct tcpcb *tp)
1467 {
1468         /*
1469          * This message is still pending to be processed;
1470          * drop it.  Optimized.
1471          */
1472         crit_enter();
1473         if ((tp->tt_sndmore->lmsg.ms_flags & MSGF_DONE) == 0) {
1474                 lwkt_dropmsg(&tp->tt_sndmore->lmsg);
1475         }
1476         crit_exit();
1477 }
1478
1479 boolean_t
1480 tcp_output_pending(struct tcpcb *tp)
1481 {
1482         if ((tp->tt_sndmore->lmsg.ms_flags & MSGF_DONE) == 0)
1483                 return TRUE;
1484         else
1485                 return FALSE;
1486 }
1487
1488 static void
1489 tcp_output_sched(struct tcpcb *tp)
1490 {
1491         crit_enter();
1492         if (tp->tt_sndmore->lmsg.ms_flags & MSGF_DONE)
1493                 lwkt_sendmsg(netisr_cpuport(mycpuid), &tp->tt_sndmore->lmsg);
1494         crit_exit();
1495 }
1496
1497 /*
1498  * Fairsend
1499  *
1500  * Yield to other senders or receivers on the same netisr if the current
1501  * TCP stream has sent tcp_fairsend segments and is going to burst more
1502  * segments.  Bursting large amount of segements in a single TCP stream
1503  * could delay other senders' segments and receivers' ACKs quite a lot,
1504  * if others segments and ACKs are queued on to the same hardware transmit
1505  * queue; thus cause unfairness between senders and suppress receiving
1506  * performance.
1507  * 
1508  * Fairsend should be performed at the places that do not affect segment
1509  * sending during congestion control, e.g.
1510  * - User requested output
1511  * - ACK input triggered output
1512  *
1513  * NOTE:
1514  * For devices that are TSO capable, their TSO aggregation size limit could
1515  * affect fairsend.
1516  */
1517 int
1518 tcp_output_fair(struct tcpcb *tp)
1519 {
1520         int ret;
1521
1522         tp->t_flags |= TF_FAIRSEND;
1523         ret = tcp_output(tp);
1524         tp->t_flags &= ~TF_FAIRSEND;
1525
1526         return ret;
1527 }