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. All advertising materials mentioning features or use of this software
  47  *    must display the following acknowledgement:
  48  *      This product includes software developed by the University of
  49  *      California, Berkeley and its contributors.
  50  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  51  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  52  *    without specific prior written permission.
  53  *
  54  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  55  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  56  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  57  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  58  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  59  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  60  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  61  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  62  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  63  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  64  * SUCH DAMAGE.
  65  *
  66  *      @(#)tcp_output.c        8.4 (Berkeley) 5/24/95
  67  * $FreeBSD: src/sys/netinet/tcp_output.c,v 1.39.2.20 2003/01/29 22:45:36 hsu Exp $
  68  * $DragonFly: src/sys/netinet/tcp_output.c,v 1.34 2007/04/22 01:13:14 dillon Exp $
  69  */
  70
  71 #include "opt_inet6.h"
  72 #include "opt_ipsec.h"
  73 #include "opt_tcpdebug.h"
  74
  75 #include <sys/param.h>
  76 #include <sys/systm.h>
  77 #include <sys/kernel.h>
  78 #include <sys/sysctl.h>
  79 #include <sys/mbuf.h>
  80 #include <sys/domain.h>
  81 #include <sys/protosw.h>
  82 #include <sys/socket.h>
  83 #include <sys/socketvar.h>
  84 #include <sys/in_cksum.h>
  85 #include <sys/thread.h>
  86 #include <sys/globaldata.h>
  87
  88 #include <net/route.h>
  89
  90 #include <netinet/in.h>
  91 #include <netinet/in_systm.h>
  92 #include <netinet/ip.h>
  93 #include <netinet/in_pcb.h>
  94 #include <netinet/ip_var.h>
  95 #include <netinet6/in6_pcb.h>
  96 #include <netinet/ip6.h>
  97 #include <netinet6/ip6_var.h>
  98 #include <netinet/tcp.h>
  99 #define TCPOUTFLAGS
 100 #include <netinet/tcp_fsm.h>
 101 #include <netinet/tcp_seq.h>
 102 #include <netinet/tcp_timer.h>
 103 #include <netinet/tcp_timer2.h>
 104 #include <netinet/tcp_var.h>
 105 #include <netinet/tcpip.h>
 106 #ifdef TCPDEBUG
 107 #include <netinet/tcp_debug.h>
 108 #endif
 109
 110 #ifdef IPSEC
 111 #include <netinet6/ipsec.h>
 112 #endif /*IPSEC*/
 113
 114 #ifdef FAST_IPSEC
 115 #include <netproto/ipsec/ipsec.h>
 116 #define IPSEC
 117 #endif /*FAST_IPSEC*/
 118
 119 #ifdef notyet
 120 extern struct mbuf *m_copypack();
 121 #endif
 122
 123 int path_mtu_discovery = 0;
 124 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp, OID_AUTO, path_mtu_discovery, CTLFLAG_RW,
 125         &path_mtu_discovery, 1, "Enable Path MTU Discovery");
 126
 127 static int avoid_pure_win_update = 1;
 128 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp, OID_AUTO, avoid_pure_win_update, CTLFLAG_RW,
 129         &avoid_pure_win_update, 1, "Avoid pure window updates when possible");
 130
 131 int tcp_do_autosndbuf = 1;
 132 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp, OID_AUTO, sendbuf_auto, CTLFLAG_RW,
 133     &tcp_do_autosndbuf, 0, "Enable automatic send buffer sizing");
 134
 135 int tcp_autosndbuf_inc = 8*1024;
 136 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp, OID_AUTO, sendbuf_inc, CTLFLAG_RW,
 137     &tcp_autosndbuf_inc, 0, "Incrementor step size of automatic send buffer");
 138
 139 int tcp_autosndbuf_max = 2*1024*1024;
 140 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp, OID_AUTO, sendbuf_max, CTLFLAG_RW,
 141     &tcp_autosndbuf_max, 0, "Max size of automatic send buffer");
 142
 143 /*
 144  * Tcp output routine: figure out what should be sent and send it.
 145  */
 146 int
 147 tcp_output(struct tcpcb *tp)
 148 {
 149         struct inpcb * const inp = tp->t_inpcb;
 150         struct socket *so = inp->inp_socket;
 151         long len, recvwin, sendwin;
 152         int nsacked = 0;
 153         int off, flags, error;
 154         struct mbuf *m;
 155         struct ip *ip = NULL;
 156         struct ipovly *ipov = NULL;
 157         struct tcphdr *th;
 158         u_char opt[TCP_MAXOLEN];
 159         unsigned int ipoptlen, optlen, hdrlen;
 160         int idle;
 161         boolean_t sendalot;
 162         struct ip6_hdr *ip6 = NULL;
 163 #ifdef INET6
 164         const boolean_t isipv6 = (inp->inp_vflag & INP_IPV6) != 0;
 165 #else
 166         const boolean_t isipv6 = FALSE;
 167 #endif
 168
 169         /*
 170          * Determine length of data that should be transmitted,
 171          * and flags that will be used.
 172          * If there is some data or critical controls (SYN, RST)
 173          * to send, then transmit; otherwise, investigate further.
 174          */
 175
 176         /*
 177          * If we have been idle for a while, the send congestion window
 178          * could be no longer representative of the current state of the link.
 179          * So unless we are expecting more acks to come in, slow-start from
 180          * scratch to re-determine the send congestion window.
 181          */
 182         if (tp->snd_max == tp->snd_una &&
 183             (ticks - tp->t_rcvtime) >= tp->t_rxtcur) {
 184                 if (tcp_do_rfc3390) {
 185                         int initial_cwnd =
 186                             min(4 * tp->t_maxseg, max(2 * tp->t_maxseg, 4380));
 187
 188                         tp->snd_cwnd = min(tp->snd_cwnd, initial_cwnd);
 189                 } else {
 190                         tp->snd_cwnd = tp->t_maxseg;
 191                 }
 192                 tp->snd_wacked = 0;
 193         }
 194
 195         /*
 196          * Calculate whether the transmit stream was previously idle
 197          * and adjust TF_LASTIDLE for the next time.
 198          */
 199         idle = (tp->t_flags & TF_LASTIDLE) || (tp->snd_max == tp->snd_una);
 200         if (idle && (tp->t_flags & TF_MORETOCOME))
 201                 tp->t_flags |= TF_LASTIDLE;
 202         else
 203                 tp->t_flags &= ~TF_LASTIDLE;
 204
 205         if (TCP_DO_SACK(tp) && tp->snd_nxt != tp->snd_max &&
 206             !IN_FASTRECOVERY(tp))
 207                 nsacked = tcp_sack_bytes_below(&tp->scb, tp->snd_nxt);
 208
 209 again:
 210         /* Make use of SACK information when slow-starting after a RTO. */
 211         if (TCP_DO_SACK(tp) && tp->snd_nxt != tp->snd_max &&
 212             !IN_FASTRECOVERY(tp)) {
 213                 tcp_seq old_snd_nxt = tp->snd_nxt;
 214
 215                 tcp_sack_skip_sacked(&tp->scb, &tp->snd_nxt);
 216                 nsacked += tp->snd_nxt - old_snd_nxt;
 217         }
 218
 219         sendalot = FALSE;
 220         off = tp->snd_nxt - tp->snd_una;
 221         sendwin = min(tp->snd_wnd, tp->snd_cwnd + nsacked);
 222         sendwin = min(sendwin, tp->snd_bwnd);
 223
 224         flags = tcp_outflags[tp->t_state];
 225         /*
 226          * Get standard flags, and add SYN or FIN if requested by 'hidden'
 227          * state flags.
 228          */
 229         if (tp->t_flags & TF_NEEDFIN)
 230                 flags |= TH_FIN;
 231         if (tp->t_flags & TF_NEEDSYN)
 232                 flags |= TH_SYN;
 233
 234         /*
 235          * If in persist timeout with window of 0, send 1 byte.
 236          * Otherwise, if window is small but nonzero
 237          * and timer expired, we will send what we can
 238          * and go to transmit state.
 239          */
 240         if (tp->t_flags & TF_FORCE) {
 241                 if (sendwin == 0) {
 242                         /*
 243                          * If we still have some data to send, then
 244                          * clear the FIN bit.  Usually this would
 245                          * happen below when it realizes that we
 246                          * aren't sending all the data.  However,
 247                          * if we have exactly 1 byte of unsent data,
 248                          * then it won't clear the FIN bit below,
 249                          * and if we are in persist state, we wind
 250                          * up sending the packet without recording
 251                          * that we sent the FIN bit.
 252                          *
 253                          * We can't just blindly clear the FIN bit,
 254                          * because if we don't have any more data
 255                          * to send then the probe will be the FIN
 256                          * itself.
 257                          */
 258                         if (off < so->so_snd.ssb_cc)
 259                                 flags &= ~TH_FIN;
 260                         sendwin = 1;
 261                 } else {
 262                         tcp_callout_stop(tp, tp->tt_persist);
 263                         tp->t_rxtshift = 0;
 264                 }
 265         }
 266
 267         /*
 268          * If snd_nxt == snd_max and we have transmitted a FIN, the
 269          * offset will be > 0 even if so_snd.ssb_cc is 0, resulting in
 270          * a negative length.  This can also occur when TCP opens up
 271          * its congestion window while receiving additional duplicate
 272          * acks after fast-retransmit because TCP will reset snd_nxt
 273          * to snd_max after the fast-retransmit.
 274          *
 275          * In the normal retransmit-FIN-only case, however, snd_nxt will
 276          * be set to snd_una, the offset will be 0, and the length may
 277          * wind up 0.
 278          */
 279         len = (long)ulmin(so->so_snd.ssb_cc, sendwin) - off;
 280
 281         /*
 282          * Lop off SYN bit if it has already been sent.  However, if this
 283          * is SYN-SENT state and if segment contains data, suppress sending
 284          * segment (sending the segment would be an option if we still
 285          * did TAO and the remote host supported it).
 286          */
 287         if ((flags & TH_SYN) && SEQ_GT(tp->snd_nxt, tp->snd_una)) {
 288                 flags &= ~TH_SYN;
 289                 off--, len++;
 290                 if (len > 0 && tp->t_state == TCPS_SYN_SENT)
 291                         return 0;
 292         }
 293
 294         /*
 295          * Be careful not to send data and/or FIN on SYN segments.
 296          * This measure is needed to prevent interoperability problems
 297          * with not fully conformant TCP implementations.
 298          */
 299         if (flags & TH_SYN) {
 300                 len = 0;
 301                 flags &= ~TH_FIN;
 302         }
 303
 304         if (len < 0) {
 305                 /*
 306                  * If FIN has been sent but not acked,
 307                  * but we haven't been called to retransmit,
 308                  * len will be < 0.  Otherwise, window shrank
 309                  * after we sent into it.  If window shrank to 0,
 310                  * cancel pending retransmit, pull snd_nxt back
 311                  * to (closed) window, and set the persist timer
 312                  * if it isn't already going.  If the window didn't
 313                  * close completely, just wait for an ACK.
 314                  */
 315                 len = 0;
 316                 if (sendwin == 0) {
 317                         tcp_callout_stop(tp, tp->tt_rexmt);
 318                         tp->t_rxtshift = 0;
 319                         tp->snd_nxt = tp->snd_una;
 320                         if (!tcp_callout_active(tp, tp->tt_persist))
 321                                 tcp_setpersist(tp);
 322                 }
 323         }
 324
 325         KASSERT(len >= 0, ("%s: len < 0", __func__));
 326         /*
 327          * Automatic sizing of send socket buffer.  Often the send buffer
 328          * size is not optimally adjusted to the actual network conditions
 329          * at hand (delay bandwidth product).  Setting the buffer size too
 330          * small limits throughput on links with high bandwidth and high
 331          * delay (eg. trans-continental/oceanic links).  Setting the
 332          * buffer size too big consumes too much real kernel memory,
 333          * especially with many connections on busy servers.
 334          *
 335          * The criteria to step up the send buffer one notch are:
 336          *  1. receive window of remote host is larger than send buffer
 337          *     (with a fudge factor of 5/4th);
 338          *  2. send buffer is filled to 7/8th with data (so we actually
 339          *     have data to make use of it);
 340          *  3. send buffer fill has not hit maximal automatic size;
 341          *  4. our send window (slow start and cogestion controlled) is
 342          *     larger than sent but unacknowledged data in send buffer.
 343          *
 344          * The remote host receive window scaling factor may limit the
 345          * growing of the send buffer before it reaches its allowed
 346          * maximum.
 347          *
 348          * It scales directly with slow start or congestion window
 349          * and does at most one step per received ACK.  This fast
 350          * scaling has the drawback of growing the send buffer beyond
 351          * what is strictly necessary to make full use of a given
 352          * delay*bandwith product.  However testing has shown this not
 353          * to be much of an problem.  At worst we are trading wasting
 354          * of available bandwith (the non-use of it) for wasting some
 355          * socket buffer memory.
 356          *
 357          * TODO: Shrink send buffer during idle periods together
 358          * with congestion window.  Requires another timer.  Has to
 359          * wait for upcoming tcp timer rewrite.
 360          */
 361         if (tcp_do_autosndbuf && so->so_snd.ssb_flags & SSB_AUTOSIZE) {
 362                 if ((tp->snd_wnd / 4 * 5) >= so->so_snd.ssb_hiwat &&
 363                     so->so_snd.ssb_cc >= (so->so_snd.ssb_hiwat / 8 * 7) &&
 364                     so->so_snd.ssb_cc < tcp_autosndbuf_max &&
 365                     sendwin >= (so->so_snd.ssb_cc - (tp->snd_nxt - tp->snd_una))) {
 366                         u_long newsize;
 367
 368                         newsize = ulmin(so->so_snd.ssb_hiwat +
 369                                          tcp_autosndbuf_inc,
 370                                         tcp_autosndbuf_max);
 371                         if (!ssb_reserve(&so->so_snd, newsize, so, NULL))
 372                                 so->so_snd.ssb_flags &= ~SSB_AUTOSIZE;
 373                         if (newsize >= (TCP_MAXWIN << tp->snd_scale))
 374                                 so->so_snd.ssb_flags &= ~SSB_AUTOSIZE;
 375                 }
 376         }
 377
 378         /*
 379          * Truncate to the maximum segment length and ensure that FIN is
 380          * removed if the length no longer contains the last data byte.
 381          */
 382         if (len > tp->t_maxseg) {
 383                 len = tp->t_maxseg;
 384                 sendalot = TRUE;
 385         }
 386         if (SEQ_LT(tp->snd_nxt + len, tp->snd_una + so->so_snd.ssb_cc))
 387                 flags &= ~TH_FIN;
 388
 389         recvwin = ssb_space(&so->so_rcv);
 390
 391         /*
 392          * Sender silly window avoidance.   We transmit under the following
 393          * conditions when len is non-zero:
 394          *
 395          *      - We have a full segment
 396          *      - This is the last buffer in a write()/send() and we are
 397          *        either idle or running NODELAY
 398          *      - we've timed out (e.g. persist timer)
 399          *      - we have more then 1/2 the maximum send window's worth of
 400          *        data (receiver may be limiting the window size)
 401          *      - we need to retransmit
 402          */
 403         if (len) {
 404                 if (len == tp->t_maxseg)
 405                         goto send;
 406                 /*
 407                  * NOTE! on localhost connections an 'ack' from the remote
 408                  * end may occur synchronously with the output and cause
 409                  * us to flush a buffer queued with moretocome.  XXX
 410                  *
 411                  * note: the len + off check is almost certainly unnecessary.
 412                  */
 413                 if (!(tp->t_flags & TF_MORETOCOME) &&   /* normal case */
 414                     (idle || (tp->t_flags & TF_NODELAY)) &&
 415                     len + off >= so->so_snd.ssb_cc &&
 416                     !(tp->t_flags & TF_NOPUSH)) {
 417                         goto send;
 418                 }
 419                 if (tp->t_flags & TF_FORCE)             /* typ. timeout case */
 420                         goto send;
 421                 if (len >= tp->max_sndwnd / 2 && tp->max_sndwnd > 0)
 422                         goto send;
 423                 if (SEQ_LT(tp->snd_nxt, tp->snd_max))   /* retransmit case */
 424                         goto send;
 425         }
 426
 427         /*
 428          * Compare available window to amount of window
 429          * known to peer (as advertised window less
 430          * next expected input).  If the difference is at least two
 431          * max size segments, or at least 50% of the maximum possible
 432          * window, then want to send a window update to peer.
 433          */
 434         if (recvwin > 0) {
 435                 /*
 436                  * "adv" is the amount we can increase the window,
 437                  * taking into account that we are limited by
 438                  * TCP_MAXWIN << tp->rcv_scale.
 439                  */
 440                 long adv = min(recvwin, (long)TCP_MAXWIN << tp->rcv_scale) -
 441                         (tp->rcv_adv - tp->rcv_nxt);
 442                 long hiwat;
 443
 444                 /*
 445                  * This ack case typically occurs when the user has drained
 446                  * the TCP socket buffer sufficiently to warrent an ack
 447                  * containing a 'pure window update'... that is, an ack that
 448                  * ONLY updates the tcp window.
 449                  *
 450                  * It is unclear why we would need to do a pure window update
 451                  * past 2 segments if we are going to do one at 1/2 the high
 452                  * water mark anyway, especially since under normal conditions
 453                  * the user program will drain the socket buffer quickly.
 454                  * The 2-segment pure window update will often add a large
 455                  * number of extra, unnecessary acks to the stream.
 456                  *
 457                  * avoid_pure_win_update now defaults to 1.
 458                  */
 459                 if (avoid_pure_win_update == 0 ||
 460                     (tp->t_flags & TF_RXRESIZED)) {
 461                         if (adv >= (long) (2 * tp->t_maxseg)) {
 462                                 goto send;
 463                         }
 464                 }
 465                 hiwat = (long)(TCP_MAXWIN << tp->rcv_scale);
 466                 if (hiwat > (long)so->so_rcv.ssb_hiwat)
 467                         hiwat = (long)so->so_rcv.ssb_hiwat;
 468                 if (adv >= hiwat / 2)
 469                         goto send;
 470         }
 471
 472         /*
 473          * Send if we owe the peer an ACK, RST, SYN, or urgent data.  ACKNOW
 474          * is also a catch-all for the retransmit timer timeout case.
 475          */
 476         if (tp->t_flags & TF_ACKNOW)
 477                 goto send;
 478         if ((flags & TH_RST) ||
 479             ((flags & TH_SYN) && !(tp->t_flags & TF_NEEDSYN)))
 480                 goto send;
 481         if (SEQ_GT(tp->snd_up, tp->snd_una))
 482                 goto send;
 483         /*
 484          * If our state indicates that FIN should be sent
 485          * and we have not yet done so, then we need to send.
 486          */
 487         if (flags & TH_FIN &&
 488             (!(tp->t_flags & TF_SENTFIN) || tp->snd_nxt == tp->snd_una))
 489                 goto send;
 490
 491         /*
 492          * TCP window updates are not reliable, rather a polling protocol
 493          * using ``persist'' packets is used to insure receipt of window
 494          * updates.  The three ``states'' for the output side are:
 495          *      idle                    not doing retransmits or persists
 496          *      persisting              to move a small or zero window
 497          *      (re)transmitting        and thereby not persisting
 498          *
 499          * tcp_callout_active(tp, tp->tt_persist)
 500          *      is true when we are in persist state.
 501          * The TF_FORCE flag in tp->t_flags
 502          *      is set when we are called to send a persist packet.
 503          * tcp_callout_active(tp, tp->tt_rexmt)
 504          *      is set when we are retransmitting
 505          * The output side is idle when both timers are zero.
 506          *
 507          * If send window is too small, there is data to transmit, and no
 508          * retransmit or persist is pending, then go to persist state.
 509          * If nothing happens soon, send when timer expires:
 510          * if window is nonzero, transmit what we can,
 511          * otherwise force out a byte.
 512          */
 513         if (so->so_snd.ssb_cc > 0 &&
 514             !tcp_callout_active(tp, tp->tt_rexmt) &&
 515             !tcp_callout_active(tp, tp->tt_persist)) {
 516                 tp->t_rxtshift = 0;
 517                 tcp_setpersist(tp);
 518         }
 519
 520         /*
 521          * No reason to send a segment, just return.
 522          */
 523         return (0);
 524
 525 send:
 526         /*
 527          * Before ESTABLISHED, force sending of initial options
 528          * unless TCP set not to do any options.
 529          * NOTE: we assume that the IP/TCP header plus TCP options
 530          * always fit in a single mbuf, leaving room for a maximum
 531          * link header, i.e.
 532          *      max_linkhdr + sizeof(struct tcpiphdr) + optlen <= MCLBYTES
 533          */
 534         optlen = 0;
 535         if (isipv6)
 536                 hdrlen = sizeof(struct ip6_hdr) + sizeof(struct tcphdr);
 537         else
 538                 hdrlen = sizeof(struct tcpiphdr);
 539         if (flags & TH_SYN) {
 540                 tp->snd_nxt = tp->iss;
 541                 if (!(tp->t_flags & TF_NOOPT)) {
 542                         u_short mss;
 543
 544                         opt[0] = TCPOPT_MAXSEG;
 545                         opt[1] = TCPOLEN_MAXSEG;
 546                         mss = htons((u_short) tcp_mssopt(tp));
 547                         memcpy(opt + 2, &mss, sizeof mss);
 548                         optlen = TCPOLEN_MAXSEG;
 549
 550                         if ((tp->t_flags & TF_REQ_SCALE) &&
 551                             (!(flags & TH_ACK) ||
 552                              (tp->t_flags & TF_RCVD_SCALE))) {
 553                                 *((u_int32_t *)(opt + optlen)) = htonl(
 554                                         TCPOPT_NOP << 24 |
 555                                         TCPOPT_WINDOW << 16 |
 556                                         TCPOLEN_WINDOW << 8 |
 557                                         tp->request_r_scale);
 558                                 optlen += 4;
 559                         }
 560
 561                         if ((tcp_do_sack && !(flags & TH_ACK)) ||
 562                             tp->t_flags & TF_SACK_PERMITTED) {
 563                                 uint32_t *lp = (uint32_t *)(opt + optlen);
 564
 565                                 *lp = htonl(TCPOPT_SACK_PERMITTED_ALIGNED);
 566                                 optlen += TCPOLEN_SACK_PERMITTED_ALIGNED;
 567                         }
 568                 }
 569         }
 570
 571         /*
 572          * Send a timestamp and echo-reply if this is a SYN and our side
 573          * wants to use timestamps (TF_REQ_TSTMP is set) or both our side
 574          * and our peer have sent timestamps in our SYN's.
 575          */
 576         if ((tp->t_flags & (TF_REQ_TSTMP | TF_NOOPT)) == TF_REQ_TSTMP &&
 577             !(flags & TH_RST) &&
 578             (!(flags & TH_ACK) || (tp->t_flags & TF_RCVD_TSTMP))) {
 579                 u_int32_t *lp = (u_int32_t *)(opt + optlen);
 580
 581                 /* Form timestamp option as shown in appendix A of RFC 1323. */
 582                 *lp++ = htonl(TCPOPT_TSTAMP_HDR);
 583                 *lp++ = htonl(ticks);
 584                 *lp   = htonl(tp->ts_recent);
 585                 optlen += TCPOLEN_TSTAMP_APPA;
 586         }
 587
 588         /* Set receive buffer autosizing timestamp. */
 589         if (tp->rfbuf_ts == 0 && (so->so_rcv.ssb_flags & SSB_AUTOSIZE))
 590                 tp->rfbuf_ts = ticks;
 591
 592         /*
 593          * If this is a SACK connection and we have a block to report,
 594          * fill in the SACK blocks in the TCP options.
 595          */
 596         if ((tp->t_flags & (TF_SACK_PERMITTED | TF_NOOPT)) ==
 597                 TF_SACK_PERMITTED &&
 598             (!LIST_EMPTY(&tp->t_segq) ||
 599              tp->reportblk.rblk_start != tp->reportblk.rblk_end))
 600                 tcp_sack_fill_report(tp, opt, &optlen);
 601
 602         KASSERT(optlen <= TCP_MAXOLEN, ("too many TCP options"));
 603         hdrlen += optlen;
 604
 605         if (isipv6) {
 606                 ipoptlen = ip6_optlen(inp);
 607         } else {
 608                 if (inp->inp_options) {
 609                         ipoptlen = inp->inp_options->m_len -
 610                             offsetof(struct ipoption, ipopt_list);
 611                 } else {
 612                         ipoptlen = 0;
 613                 }
 614         }
 615 #ifdef IPSEC
 616         ipoptlen += ipsec_hdrsiz_tcp(tp);
 617 #endif
 618
 619         /*
 620          * Adjust data length if insertion of options will bump the packet
 621          * length beyond the t_maxopd length.  Clear FIN to prevent premature
 622          * closure since there is still more data to send after this (now
 623          * truncated) packet.
 624          *
 625          * If just the options do not fit we are in a no-win situation and
 626          * we treat it as an unreachable host.
 627          */
 628         if (len + optlen + ipoptlen > tp->t_maxopd) {
 629                 if (tp->t_maxopd <= optlen + ipoptlen) {
 630                         static time_t last_optlen_report;
 631
 632                         if (last_optlen_report != time_second) {
 633                                 last_optlen_report = time_second;
 634                                 kprintf("tcpcb %p: MSS (%d) too small to hold options!\n", tp, tp->t_maxopd);
 635                         }
 636                         error = EHOSTUNREACH;
 637                         goto out;
 638                 } else {
 639                         flags &= ~TH_FIN;
 640                         len = tp->t_maxopd - optlen - ipoptlen;
 641                         sendalot = TRUE;
 642                 }
 643         }
 644
 645 #ifdef INET6
 646         KASSERT(max_linkhdr + hdrlen <= MCLBYTES, ("tcphdr too big"));
 647 #else
 648         KASSERT(max_linkhdr + hdrlen <= MHLEN, ("tcphdr too big"));
 649 #endif
 650
 651         /*
 652          * Grab a header mbuf, attaching a copy of data to
 653          * be transmitted, and initialize the header from
 654          * the template for sends on this connection.
 655          */
 656         if (len) {
 657                 if ((tp->t_flags & TF_FORCE) && len == 1)
 658                         tcpstat.tcps_sndprobe++;
 659                 else if (SEQ_LT(tp->snd_nxt, tp->snd_max)) {
 660                         if (tp->snd_nxt == tp->snd_una)
 661                                 tp->snd_max_rexmt = tp->snd_max;
 662                         tcpstat.tcps_sndrexmitpack++;
 663                         tcpstat.tcps_sndrexmitbyte += len;
 664                 } else {
 665                         tcpstat.tcps_sndpack++;
 666                         tcpstat.tcps_sndbyte += len;
 667                 }
 668 #ifdef notyet
 669                 if ((m = m_copypack(so->so_snd.ssb_mb, off, (int)len,
 670                     max_linkhdr + hdrlen)) == NULL) {
 671                         error = ENOBUFS;
 672                         goto out;
 673                 }
 674                 /*
 675                  * m_copypack left space for our hdr; use it.
 676                  */
 677                 m->m_len += hdrlen;
 678                 m->m_data -= hdrlen;
 679 #else
 680 #ifndef INET6
 681                 m = m_gethdr(MB_DONTWAIT, MT_HEADER);
 682 #else
 683                 m = m_getl(hdrlen + max_linkhdr, MB_DONTWAIT, MT_HEADER,
 684                            M_PKTHDR, NULL);
 685 #endif
 686                 if (m == NULL) {
 687                         error = ENOBUFS;
 688                         goto out;
 689                 }
 690                 m->m_data += max_linkhdr;
 691                 m->m_len = hdrlen;
 692                 if (len <= MHLEN - hdrlen - max_linkhdr) {
 693                         m_copydata(so->so_snd.ssb_mb, off, (int) len,
 694                             mtod(m, caddr_t) + hdrlen);
 695                         m->m_len += len;
 696                 } else {
 697                         m->m_next = m_copy(so->so_snd.ssb_mb, off, (int) len);
 698                         if (m->m_next == NULL) {
 699                                 m_free(m);
 700                                 error = ENOBUFS;
 701                                 goto out;
 702                         }
 703                 }
 704 #endif
 705                 /*
 706                  * If we're sending everything we've got, set PUSH.
 707                  * (This will keep happy those implementations which only
 708                  * give data to the user when a buffer fills or
 709                  * a PUSH comes in.)
 710                  */
 711                 if (off + len == so->so_snd.ssb_cc)
 712                         flags |= TH_PUSH;
 713         } else {
 714                 if (tp->t_flags & TF_ACKNOW)
 715                         tcpstat.tcps_sndacks++;
 716                 else if (flags & (TH_SYN | TH_FIN | TH_RST))
 717                         tcpstat.tcps_sndctrl++;
 718                 else if (SEQ_GT(tp->snd_up, tp->snd_una))
 719                         tcpstat.tcps_sndurg++;
 720                 else
 721                         tcpstat.tcps_sndwinup++;
 722
 723                 MGETHDR(m, MB_DONTWAIT, MT_HEADER);
 724                 if (m == NULL) {
 725                         error = ENOBUFS;
 726                         goto out;
 727                 }
 728                 if (isipv6 &&
 729                     (hdrlen + max_linkhdr > MHLEN) && hdrlen <= MHLEN)
 730                         MH_ALIGN(m, hdrlen);
 731                 else
 732                         m->m_data += max_linkhdr;
 733                 m->m_len = hdrlen;
 734         }
 735         m->m_pkthdr.rcvif = NULL;
 736         if (isipv6) {
 737                 ip6 = mtod(m, struct ip6_hdr *);
 738                 th = (struct tcphdr *)(ip6 + 1);
 739                 tcp_fillheaders(tp, ip6, th);
 740         } else {
 741                 ip = mtod(m, struct ip *);
 742                 ipov = (struct ipovly *)ip;
 743                 th = (struct tcphdr *)(ip + 1);
 744                 /* this picks up the pseudo header (w/o the length) */
 745                 tcp_fillheaders(tp, ip, th);
 746         }
 747
 748         /*
 749          * Fill in fields, remembering maximum advertised
 750          * window for use in delaying messages about window sizes.
 751          * If resending a FIN, be sure not to use a new sequence number.
 752          */
 753         if (flags & TH_FIN && tp->t_flags & TF_SENTFIN &&
 754             tp->snd_nxt == tp->snd_max)
 755                 tp->snd_nxt--;
 756         /*
 757          * If we are doing retransmissions, then snd_nxt will
 758          * not reflect the first unsent octet.  For ACK only
 759          * packets, we do not want the sequence number of the
 760          * retransmitted packet, we want the sequence number
 761          * of the next unsent octet.  So, if there is no data
 762          * (and no SYN or FIN), use snd_max instead of snd_nxt
 763          * when filling in ti_seq.  But if we are in persist
 764          * state, snd_max might reflect one byte beyond the
 765          * right edge of the window, so use snd_nxt in that
 766          * case, since we know we aren't doing a retransmission.
 767          * (retransmit and persist are mutually exclusive...)
 768          */
 769         if (len || (flags & (TH_SYN|TH_FIN)) ||
 770             tcp_callout_active(tp, tp->tt_persist))
 771                 th->th_seq = htonl(tp->snd_nxt);
 772         else
 773                 th->th_seq = htonl(tp->snd_max);
 774         th->th_ack = htonl(tp->rcv_nxt);
 775         if (optlen) {
 776                 bcopy(opt, th + 1, optlen);
 777                 th->th_off = (sizeof(struct tcphdr) + optlen) >> 2;
 778         }
 779         th->th_flags = flags;
 780
 781         /*
 782          * Calculate receive window.  Don't shrink window, but avoid
 783          * silly window syndrome by sending a 0 window if the actual
 784          * window is less then one segment.
 785          */
 786         if (recvwin < (long)(so->so_rcv.ssb_hiwat / 4) &&
 787             recvwin < (long)tp->t_maxseg)
 788                 recvwin = 0;
 789         if (recvwin < (tcp_seq_diff_t)(tp->rcv_adv - tp->rcv_nxt))
 790                 recvwin = (tcp_seq_diff_t)(tp->rcv_adv - tp->rcv_nxt);
 791         if (recvwin > (long)TCP_MAXWIN << tp->rcv_scale)
 792                 recvwin = (long)TCP_MAXWIN << tp->rcv_scale;
 793         th->th_win = htons((u_short) (recvwin>>tp->rcv_scale));
 794
 795         /*
 796          * Adjust the RXWIN0SENT flag - indicate that we have advertised
 797          * a 0 window.  This may cause the remote transmitter to stall.  This
 798          * flag tells soreceive() to disable delayed acknowledgements when
 799          * draining the buffer.  This can occur if the receiver is attempting
 800          * to read more data then can be buffered prior to transmitting on
 801          * the connection.
 802          */
 803         if (recvwin == 0)
 804                 tp->t_flags |= TF_RXWIN0SENT;
 805         else
 806                 tp->t_flags &= ~TF_RXWIN0SENT;
 807
 808         if (SEQ_GT(tp->snd_up, tp->snd_nxt)) {
 809                 th->th_urp = htons((u_short)(tp->snd_up - tp->snd_nxt));
 810                 th->th_flags |= TH_URG;
 811         } else {
 812                 /*
 813                  * If no urgent pointer to send, then we pull
 814                  * the urgent pointer to the left edge of the send window
 815                  * so that it doesn't drift into the send window on sequence
 816                  * number wraparound.
 817                  */
 818                 tp->snd_up = tp->snd_una;               /* drag it along */
 819         }
 820
 821         /*
 822          * Put TCP length in extended header, and then
 823          * checksum extended header and data.
 824          */
 825         m->m_pkthdr.len = hdrlen + len; /* in6_cksum() need this */
 826         if (isipv6) {
 827                 /*
 828                  * ip6_plen is not need to be filled now, and will be filled
 829                  * in ip6_output().
 830                  */
 831                 th->th_sum = in6_cksum(m, IPPROTO_TCP, sizeof(struct ip6_hdr),
 832                                        sizeof(struct tcphdr) + optlen + len);
 833         } else {
 834                 m->m_pkthdr.csum_flags = CSUM_TCP;
 835                 m->m_pkthdr.csum_data = offsetof(struct tcphdr, th_sum);
 836                 if (len + optlen)
 837                         th->th_sum = in_addword(th->th_sum,
 838                                                 htons((u_short)(optlen + len)));
 839
 840                 /* IP version must be set here for ipv4/ipv6 checking later */
 841                 KASSERT(ip->ip_v == IPVERSION,
 842                     ("%s: IP version incorrect: %d", __func__, ip->ip_v));
 843         }
 844
 845         /*
 846          * In transmit state, time the transmission and arrange for
 847          * the retransmit.  In persist state, just set snd_max.
 848          */
 849         if (!(tp->t_flags & TF_FORCE) ||
 850             !tcp_callout_active(tp, tp->tt_persist)) {
 851                 tcp_seq startseq = tp->snd_nxt;
 852
 853                 /*
 854                  * Advance snd_nxt over sequence space of this segment.
 855                  */
 856                 if (flags & (TH_SYN | TH_FIN)) {
 857                         if (flags & TH_SYN)
 858                                 tp->snd_nxt++;
 859                         if (flags & TH_FIN) {
 860                                 tp->snd_nxt++;
 861                                 tp->t_flags |= TF_SENTFIN;
 862                         }
 863                 }
 864                 tp->snd_nxt += len;
 865                 if (SEQ_GT(tp->snd_nxt, tp->snd_max)) {
 866                         tp->snd_max = tp->snd_nxt;
 867                         /*
 868                          * Time this transmission if not a retransmission and
 869                          * not currently timing anything.
 870                          */
 871                         if (tp->t_rtttime == 0) {
 872                                 tp->t_rtttime = ticks;
 873                                 tp->t_rtseq = startseq;
 874                                 tcpstat.tcps_segstimed++;
 875                         }
 876                 }
 877
 878                 /*
 879                  * Set retransmit timer if not currently set,
 880                  * and not doing a pure ack or a keep-alive probe.
 881                  * Initial value for retransmit timer is smoothed
 882                  * round-trip time + 2 * round-trip time variance.
 883                  * Initialize shift counter which is used for backoff
 884                  * of retransmit time.
 885                  */
 886                 if (!tcp_callout_active(tp, tp->tt_rexmt) &&
 887                     tp->snd_nxt != tp->snd_una) {
 888                         if (tcp_callout_active(tp, tp->tt_persist)) {
 889                                 tcp_callout_stop(tp, tp->tt_persist);
 890                                 tp->t_rxtshift = 0;
 891                         }
 892                         tcp_callout_reset(tp, tp->tt_rexmt, tp->t_rxtcur,
 893                             tcp_timer_rexmt);
 894                 }
 895         } else {
 896                 /*
 897                  * Persist case, update snd_max but since we are in
 898                  * persist mode (no window) we do not update snd_nxt.
 899                  */
 900                 int xlen = len;
 901                 if (flags & TH_SYN)
 902                         ++xlen;
 903                 if (flags & TH_FIN) {
 904                         ++xlen;
 905                         tp->t_flags |= TF_SENTFIN;
 906                 }
 907                 if (SEQ_GT(tp->snd_nxt + xlen, tp->snd_max))
 908                         tp->snd_max = tp->snd_nxt + xlen;
 909         }
 910
 911 #ifdef TCPDEBUG
 912         /*
 913          * Trace.
 914          */
 915         if (so->so_options & SO_DEBUG)
 916                 tcp_trace(TA_OUTPUT, tp->t_state, tp, mtod(m, void *), th, 0);
 917 #endif
 918
 919         /*
 920          * Fill in IP length and desired time to live and
 921          * send to IP level.  There should be a better way
 922          * to handle ttl and tos; we could keep them in
 923          * the template, but need a way to checksum without them.
 924          */
 925         /*
 926          * m->m_pkthdr.len should have been set before cksum calcuration,
 927          * because in6_cksum() need it.
 928          */
 929         if (isipv6) {
 930                 /*
 931                  * we separately set hoplimit for every segment, since the
 932                  * user might want to change the value via setsockopt.
 933                  * Also, desired default hop limit might be changed via
 934                  * Neighbor Discovery.
 935                  */
 936                 ip6->ip6_hlim = in6_selecthlim(inp,
 937                     (inp->in6p_route.ro_rt ?
 938                      inp->in6p_route.ro_rt->rt_ifp : NULL));
 939
 940                 /* TODO: IPv6 IP6TOS_ECT bit on */
 941                 error = ip6_output(m, inp->in6p_outputopts, &inp->in6p_route,
 942                                    (so->so_options & SO_DONTROUTE), NULL, NULL,
 943                                    inp);
 944         } else {
 945                 struct rtentry *rt;
 946                 ip->ip_len = m->m_pkthdr.len;
 947 #ifdef INET6
 948                 if (INP_CHECK_SOCKAF(so, AF_INET6))
 949                         ip->ip_ttl = in6_selecthlim(inp,
 950                             (inp->in6p_route.ro_rt ?
 951                              inp->in6p_route.ro_rt->rt_ifp : NULL));
 952                 else
 953 #endif
 954                         ip->ip_ttl = inp->inp_ip_ttl;   /* XXX */
 955
 956                 ip->ip_tos = inp->inp_ip_tos;   /* XXX */
 957                 /*
 958                  * See if we should do MTU discovery.
 959                  * We do it only if the following are true:
 960                  *      1) we have a valid route to the destination
 961                  *      2) the MTU is not locked (if it is,
 962                  *         then discovery has been disabled)
 963                  */
 964                 if (path_mtu_discovery &&
 965                     (rt = inp->inp_route.ro_rt) && (rt->rt_flags & RTF_UP) &&
 966                     !(rt->rt_rmx.rmx_locks & RTV_MTU))
 967                         ip->ip_off |= IP_DF;
 968
 969                 error = ip_output(m, inp->inp_options, &inp->inp_route,
 970                                   (so->so_options & SO_DONTROUTE) |
 971                                   IP_DEBUGROUTE, NULL, inp);
 972         }
 973         if (error) {
 974
 975                 /*
 976                  * We know that the packet was lost, so back out the
 977                  * sequence number advance, if any.
 978                  */
 979                 if (!(tp->t_flags & TF_FORCE) ||
 980                     !tcp_callout_active(tp, tp->tt_persist)) {
 981                         /*
 982                          * No need to check for TH_FIN here because
 983                          * the TF_SENTFIN flag handles that case.
 984                          */
 985                         if (!(flags & TH_SYN))
 986                                 tp->snd_nxt -= len;
 987                 }
 988
 989 out:
 990                 if (error == ENOBUFS) {
 991                         /*
 992                          * If we can't send, make sure there is something
 993                          * to get us going again later.  Persist state
 994                          * is not necessarily right, but it is close enough.
 995                          */
 996                         if (!tcp_callout_active(tp, tp->tt_rexmt) &&
 997                             !tcp_callout_active(tp, tp->tt_persist)) {
 998                                 tp->t_rxtshift = 0;
 999                                 tcp_setpersist(tp);
1000                         }
1001                         tcp_quench(inp, 0);
1002                         return (0);
1003                 }
1004                 if (error == EMSGSIZE) {
1005                         /*
1006                          * ip_output() will have already fixed the route
1007                          * for us.  tcp_mtudisc() will, as its last action,
1008                          * initiate retransmission, so it is important to
1009                          * not do so here.
1010                          */
1011                         tcp_mtudisc(inp, 0);
1012                         return 0;
1013                 }
1014                 if ((error == EHOSTUNREACH || error == ENETDOWN) &&
1015                     TCPS_HAVERCVDSYN(tp->t_state)) {
1016                         tp->t_softerror = error;
1017                         return (0);
1018                 }
1019                 return (error);
1020         }
1021         tcpstat.tcps_sndtotal++;
1022
1023         /*
1024          * Data sent (as far as we can tell).
1025          *
1026          * If this advertises a larger window than any other segment,
1027          * then remember the size of the advertised window.
1028          *
1029          * Any pending ACK has now been sent.
1030          */
1031         if (recvwin > 0 && SEQ_GT(tp->rcv_nxt + recvwin, tp->rcv_adv)) {
1032                 tp->rcv_adv = tp->rcv_nxt + recvwin;
1033                 tp->t_flags &= ~TF_RXRESIZED;
1034         }
1035         tp->last_ack_sent = tp->rcv_nxt;
1036         tp->t_flags &= ~TF_ACKNOW;
1037         if (tcp_delack_enabled)
1038                 tcp_callout_stop(tp, tp->tt_delack);
1039         if (sendalot)
1040                 goto again;
1041         return (0);
1042 }
1043
1044 void
1045 tcp_setpersist(struct tcpcb *tp)
1046 {
1047         int t = ((tp->t_srtt >> 2) + tp->t_rttvar) >> 1;
1048         int tt;
1049
1050         if (tcp_callout_active(tp, tp->tt_rexmt))
1051                 panic("tcp_setpersist: retransmit pending");
1052         /*
1053          * Start/restart persistance timer.
1054          */
1055         TCPT_RANGESET(tt, t * tcp_backoff[tp->t_rxtshift], TCPTV_PERSMIN,
1056                       TCPTV_PERSMAX);
1057         tcp_callout_reset(tp, tp->tt_persist, tt, tcp_timer_persist);
1058         if (tp->t_rxtshift < TCP_MAXRXTSHIFT)
1059                 tp->t_rxtshift++;
1060 }