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/malloc.h> /* for M_NOWAIT */
  74 #include <sys/sysctl.h>
  75 #include <sys/mbuf.h>
  76 #include <sys/domain.h>
  77 #include <sys/protosw.h>
  78 #include <sys/socket.h>
  79 #include <sys/socketvar.h>
  80 #include <sys/in_cksum.h>
  81 #include <sys/thread.h>
  82 #include <sys/globaldata.h>
  83
  84 #include <net/if.h>
  85 #include <net/if_var.h>
  86 #include <net/route.h>
  87 #include <net/netmsg2.h>
  88 #include <net/netisr2.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 notyet
 111 extern struct mbuf *m_copypack();
 112 #endif
 113
 114 int path_mtu_discovery = 1;
 115 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp, OID_AUTO, path_mtu_discovery, CTLFLAG_RW,
 116         &path_mtu_discovery, 1, "Enable Path MTU Discovery");
 117
 118 static int avoid_pure_win_update = 1;
 119 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp, OID_AUTO, avoid_pure_win_update, CTLFLAG_RW,
 120         &avoid_pure_win_update, 1, "Avoid pure window updates when possible");
 121
 122 /*
 123  * 1 - enabled for increasing and decreasing the buffer size
 124  * 2 - enabled only for increasing the buffer size
 125  */
 126 int tcp_do_autosndbuf = 1;
 127 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp, OID_AUTO, sendbuf_auto, CTLFLAG_RW,
 128     &tcp_do_autosndbuf, 0, "Enable automatic send buffer sizing");
 129
 130 int tcp_autosndbuf_inc = 8*1024;
 131 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp, OID_AUTO, sendbuf_inc, CTLFLAG_RW,
 132     &tcp_autosndbuf_inc, 0, "Incrementor step size of automatic send buffer");
 133
 134 int tcp_autosndbuf_min = 32768;
 135 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp, OID_AUTO, sendbuf_min, CTLFLAG_RW,
 136     &tcp_autosndbuf_min, 0, "Min size of automatic send buffer");
 137
 138 int tcp_autosndbuf_max = 2*1024*1024;
 139 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp, OID_AUTO, sendbuf_max, CTLFLAG_RW,
 140     &tcp_autosndbuf_max, 0, "Max size of automatic send buffer");
 141
 142 int tcp_prio_synack = 1;
 143 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp, OID_AUTO, prio_synack, CTLFLAG_RW,
 144     &tcp_prio_synack, 0, "Prioritize SYN, SYN|ACK and pure ACK");
 145
 146 static int tcp_idle_cwv = 1;
 147 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp, OID_AUTO, idle_cwv, CTLFLAG_RW,
 148     &tcp_idle_cwv, 0,
 149     "Congestion window validation after idle period (part of RFC2861)");
 150
 151 static int tcp_idle_restart = 1;
 152 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp, OID_AUTO, idle_restart, CTLFLAG_RW,
 153     &tcp_idle_restart, 0, "Reset congestion window after idle period");
 154
 155 static int tcp_do_tso = 1;
 156 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp, OID_AUTO, tso, CTLFLAG_RW,
 157     &tcp_do_tso, 0, "Enable TCP Segmentation Offload (TSO)");
 158
 159 static int tcp_fairsend = 4;
 160 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp, OID_AUTO, fairsend, CTLFLAG_RW,
 161     &tcp_fairsend, 0,
 162     "Amount of segments sent before yield to other senders or receivers");
 163
 164 static void     tcp_idle_cwnd_validate(struct tcpcb *);
 165
 166 static int      tcp_tso_getsize(struct tcpcb *tp, u_int *segsz, u_int *hlen);
 167 static void     tcp_output_sched(struct tcpcb *tp);
 168
 169 /*
 170  * Tcp output routine: figure out what should be sent and send it.
 171  */
 172 int
 173 tcp_output(struct tcpcb *tp)
 174 {
 175         struct inpcb * const inp = tp->t_inpcb;
 176         struct socket *so = inp->inp_socket;
 177         long len, recvwin, sendwin;
 178         int nsacked = 0;
 179         int off, flags, error = 0;
 180 #ifdef TCP_SIGNATURE
 181         int sigoff = 0;
 182 #endif
 183         struct mbuf *m;
 184         struct ip *ip;
 185         struct tcphdr *th;
 186         u_char opt[TCP_MAXOLEN];
 187         unsigned int ipoptlen, optlen, hdrlen;
 188         int idle;
 189         boolean_t sendalot;
 190         struct ip6_hdr *ip6;
 191 #ifdef INET6
 192         const boolean_t isipv6 = INP_ISIPV6(inp);
 193 #else
 194         const boolean_t isipv6 = FALSE;
 195 #endif
 196         boolean_t can_tso = FALSE, use_tso;
 197         boolean_t report_sack, idle_cwv = FALSE;
 198         u_int segsz, tso_hlen, tso_lenmax = 0;
 199         int segcnt = 0;
 200         boolean_t need_sched = FALSE;
 201
 202         KKASSERT(so->so_port == &curthread->td_msgport);
 203
 204         /*
 205          * Determine length of data that should be transmitted,
 206          * and flags that will be used.
 207          * If there is some data or critical controls (SYN, RST)
 208          * to send, then transmit; otherwise, investigate further.
 209          */
 210
 211         /*
 212          * If we have been idle for a while, the send congestion window
 213          * could be no longer representative of the current state of the
 214          * link; need to validate congestion window.  However, we should
 215          * not perform congestion window validation here, since we could
 216          * be asked to send pure ACK.
 217          */
 218         if (tp->snd_max == tp->snd_una &&
 219             (ticks - tp->snd_last) >= tp->t_rxtcur && tcp_idle_restart)
 220                 idle_cwv = TRUE;
 221
 222         /*
 223          * Calculate whether the transmit stream was previously idle
 224          * and adjust TF_LASTIDLE for the next time.
 225          */
 226         idle = (tp->t_flags & TF_LASTIDLE) || (tp->snd_max == tp->snd_una);
 227         if (idle && (tp->t_flags & TF_MORETOCOME))
 228                 tp->t_flags |= TF_LASTIDLE;
 229         else
 230                 tp->t_flags &= ~TF_LASTIDLE;
 231
 232         if (TCP_DO_SACK(tp) && tp->snd_nxt != tp->snd_max &&
 233             !IN_FASTRECOVERY(tp))
 234                 nsacked = tcp_sack_bytes_below(&tp->scb, tp->snd_nxt);
 235
 236         /*
 237          * Find out whether TSO could be used or not
 238          *
 239          * For TSO capable devices, the following assumptions apply to
 240          * the processing of TCP flags:
 241          * - If FIN is set on the large TCP segment, the device must set
 242          *   FIN on the last segment that it creates from the large TCP
 243          *   segment.
 244          * - If PUSH is set on the large TCP segment, the device must set
 245          *   PUSH on the last segment that it creates from the large TCP
 246          *   segment.
 247          */
 248         if (tcp_do_tso
 249 #ifdef TCP_SIGNATURE
 250             && (tp->t_flags & TF_SIGNATURE) == 0
 251 #endif
 252         ) {
 253                 if (!isipv6) {
 254                         struct rtentry *rt = inp->inp_route.ro_rt;
 255
 256                         if (rt != NULL && (rt->rt_flags & RTF_UP) &&
 257                             (rt->rt_ifp->if_hwassist & CSUM_TSO)) {
 258                                 can_tso = TRUE;
 259                                 tso_lenmax = rt->rt_ifp->if_tsolen;
 260                         }
 261                 }
 262         }
 263
 264 again:
 265         m = NULL;
 266         ip = NULL;
 267         th = NULL;
 268         ip6 = NULL;
 269
 270         if ((tp->t_flags & (TF_SACK_PERMITTED | TF_NOOPT)) ==
 271                 TF_SACK_PERMITTED &&
 272             (!TAILQ_EMPTY(&tp->t_segq) ||
 273              tp->reportblk.rblk_start != tp->reportblk.rblk_end))
 274                 report_sack = TRUE;
 275         else
 276                 report_sack = FALSE;
 277
 278         /* Make use of SACK information when slow-starting after a RTO. */
 279         if (TCP_DO_SACK(tp) && tp->snd_nxt != tp->snd_max &&
 280             !IN_FASTRECOVERY(tp)) {
 281                 tcp_seq old_snd_nxt = tp->snd_nxt;
 282
 283                 tcp_sack_skip_sacked(&tp->scb, &tp->snd_nxt);
 284                 nsacked += tp->snd_nxt - old_snd_nxt;
 285         }
 286
 287         sendalot = FALSE;
 288         off = tp->snd_nxt - tp->snd_una;
 289         sendwin = min(tp->snd_wnd, tp->snd_cwnd + nsacked);
 290         sendwin = min(sendwin, tp->snd_bwnd);
 291
 292         flags = tcp_outflags[tp->t_state];
 293         /*
 294          * Get standard flags, and add SYN or FIN if requested by 'hidden'
 295          * state flags.
 296          */
 297         if (tp->t_flags & TF_NEEDFIN)
 298                 flags |= TH_FIN;
 299         if (tp->t_flags & TF_NEEDSYN)
 300                 flags |= TH_SYN;
 301
 302         /*
 303          * If in persist timeout with window of 0, send 1 byte.
 304          * Otherwise, if window is small but nonzero
 305          * and timer expired, we will send what we can
 306          * and go to transmit state.
 307          */
 308         if (tp->t_flags & TF_FORCE) {
 309                 if (sendwin == 0) {
 310                         /*
 311                          * If we still have some data to send, then
 312                          * clear the FIN bit.  Usually this would
 313                          * happen below when it realizes that we
 314                          * aren't sending all the data.  However,
 315                          * if we have exactly 1 byte of unsent data,
 316                          * then it won't clear the FIN bit below,
 317                          * and if we are in persist state, we wind
 318                          * up sending the packet without recording
 319                          * that we sent the FIN bit.
 320                          *
 321                          * We can't just blindly clear the FIN bit,
 322                          * because if we don't have any more data
 323                          * to send then the probe will be the FIN
 324                          * itself.
 325                          */
 326                         if (off < so->so_snd.ssb_cc)
 327                                 flags &= ~TH_FIN;
 328                         sendwin = 1;
 329                 } else {
 330                         tcp_callout_stop(tp, tp->tt_persist);
 331                         tp->t_rxtshift = 0;
 332                 }
 333         }
 334
 335         /*
 336          * If snd_nxt == snd_max and we have transmitted a FIN, the
 337          * offset will be > 0 even if so_snd.ssb_cc is 0, resulting in
 338          * a negative length.  This can also occur when TCP opens up
 339          * its congestion window while receiving additional duplicate
 340          * acks after fast-retransmit because TCP will reset snd_nxt
 341          * to snd_max after the fast-retransmit.
 342          *
 343          * A negative length can also occur when we are in the
 344          * TCPS_SYN_RECEIVED state due to a simultanious connect where
 345          * our SYN has not been acked yet.
 346          *
 347          * In the normal retransmit-FIN-only case, however, snd_nxt will
 348          * be set to snd_una, the offset will be 0, and the length may
 349          * wind up 0.
 350          */
 351         len = (long)ulmin(so->so_snd.ssb_cc, sendwin) - off;
 352
 353         /*
 354          * Lop off SYN bit if it has already been sent.  However, if this
 355          * is SYN-SENT state and if segment contains data, suppress sending
 356          * segment (sending the segment would be an option if we still
 357          * did TAO and the remote host supported it).
 358          */
 359         if ((flags & TH_SYN) && SEQ_GT(tp->snd_nxt, tp->snd_una)) {
 360                 flags &= ~TH_SYN;
 361                 off--, len++;
 362                 if (len > 0 && tp->t_state == TCPS_SYN_SENT) {
 363                         tp->t_flags &= ~(TF_ACKNOW | TF_XMITNOW);
 364                         return 0;
 365                 }
 366         }
 367
 368         /*
 369          * Be careful not to send data and/or FIN on SYN segments.
 370          * This measure is needed to prevent interoperability problems
 371          * with not fully conformant TCP implementations.
 372          */
 373         if (flags & TH_SYN) {
 374                 len = 0;
 375                 flags &= ~TH_FIN;
 376         }
 377
 378         if (len < 0) {
 379                 /*
 380                  * A negative len can occur if our FIN has been sent but not
 381                  * acked, or if we are in a simultanious connect in the
 382                  * TCPS_SYN_RECEIVED state with our SYN sent but not yet
 383                  * acked.
 384                  *
 385                  * If our window has contracted to 0 in the FIN case
 386                  * (which can only occur if we have NOT been called to
 387                  * retransmit as per code a few paragraphs up) then we
 388                  * want to shift the retransmit timer over to the
 389                  * persist timer.
 390                  *
 391                  * However, if we are in the TCPS_SYN_RECEIVED state
 392                  * (the SYN case) we will be in a simultanious connect and
 393                  * the window may be zero degeneratively.  In this case we
 394                  * do not want to shift to the persist timer after the SYN
 395                  * or the SYN+ACK transmission.
 396                  */
 397                 len = 0;
 398                 if (sendwin == 0 && tp->t_state != TCPS_SYN_RECEIVED) {
 399                         tcp_callout_stop(tp, tp->tt_rexmt);
 400                         tp->t_rxtshift = 0;
 401                         tp->snd_nxt = tp->snd_una;
 402                         if (!tcp_callout_active(tp, tp->tt_persist))
 403                                 tcp_setpersist(tp);
 404                 }
 405         }
 406
 407         KASSERT(len >= 0, ("%s: len < 0", __func__));
 408         /*
 409          * Automatic sizing of send socket buffer.  Often the send buffer
 410          * size is not optimally adjusted to the actual network conditions
 411          * at hand (delay bandwidth product).  Setting the buffer size too
 412          * small limits throughput on links with high bandwidth and high
 413          * delay (eg. trans-continental/oceanic links).  Setting the
 414          * buffer size too big consumes too much real kernel memory,
 415          * especially with many connections on busy servers.
 416          *
 417          * The criteria to step up the send buffer one notch are:
 418          *  1. receive window of remote host is larger than send buffer
 419          *     (with a fudge factor of 5/4th);
 420          *  2. hiwat has not significantly exceeded bwnd (inflight)
 421          *     (bwnd is a maximal value if inflight is disabled).
 422          *  3. send buffer is filled to 7/8th with data (so we actually
 423          *     have data to make use of it);
 424          *  4. hiwat has not hit maximal automatic size;
 425          *  5. our send window (slow start and cogestion controlled) is
 426          *     larger than sent but unacknowledged data in send buffer.
 427          *
 428          * The remote host receive window scaling factor may limit the
 429          * growing of the send buffer before it reaches its allowed
 430          * maximum.
 431          *
 432          * It scales directly with slow start or congestion window
 433          * and does at most one step per received ACK.  This fast
 434          * scaling has the drawback of growing the send buffer beyond
 435          * what is strictly necessary to make full use of a given
 436          * delay*bandwith product.  However testing has shown this not
 437          * to be much of an problem.  At worst we are trading wasting
 438          * of available bandwith (the non-use of it) for wasting some
 439          * socket buffer memory.
 440          *
 441          * The criteria for shrinking the buffer is based solely on
 442          * the inflight code (snd_bwnd).  If inflight is disabled,
 443          * the buffer will not be shrinked.  Note that snd_bwnd already
 444          * has a fudge factor.  Our test adds a little hysteresis.
 445          */
 446         if (tcp_do_autosndbuf && (so->so_snd.ssb_flags & SSB_AUTOSIZE)) {
 447                 const int asbinc = tcp_autosndbuf_inc;
 448                 const int hiwat = so->so_snd.ssb_hiwat;
 449                 const int lowat = so->so_snd.ssb_lowat;
 450                 u_long newsize;
 451
 452                 if ((tp->snd_wnd / 4 * 5) >= hiwat &&
 453                     so->so_snd.ssb_cc >= (hiwat / 8 * 7) &&
 454                     hiwat < tp->snd_bwnd + hiwat / 10 &&
 455                     hiwat + asbinc < tcp_autosndbuf_max &&
 456                     hiwat < (TCP_MAXWIN << tp->snd_scale) &&
 457                     sendwin >= (so->so_snd.ssb_cc -
 458                                 (tp->snd_nxt - tp->snd_una))) {
 459                         newsize = ulmin(hiwat + asbinc, tcp_autosndbuf_max);
 460                         if (!ssb_reserve(&so->so_snd, newsize, so, NULL))
 461                                 atomic_clear_int(&so->so_snd.ssb_flags, SSB_AUTOSIZE);
 462 #if 0
 463                         if (newsize >= (TCP_MAXWIN << tp->snd_scale))
 464                                 atomic_clear_int(&so->so_snd.ssb_flags, SSB_AUTOSIZE);
 465 #endif
 466                 } else if ((long)tp->snd_bwnd <
 467                            (long)(hiwat * 3 / 4 - lowat - asbinc) &&
 468                            hiwat > tp->t_maxseg * 2 + asbinc &&
 469                            hiwat + asbinc >= tcp_autosndbuf_min &&
 470                            tcp_do_autosndbuf == 1) {
 471                         newsize = ulmax(hiwat - asbinc, tp->t_maxseg * 2);
 472                         ssb_reserve(&so->so_snd, newsize, so, NULL);
 473                 }
 474         }
 475
 476         /*
 477          * Don't use TSO, if:
 478          * - Congestion window needs validation
 479          * - There are SACK blocks to report
 480          * - RST or SYN flags is set
 481          * - URG will be set
 482          *
 483          * XXX
 484          * Checking for SYN|RST looks overkill, just to be safe than sorry
 485          */
 486         use_tso = can_tso;
 487         if (report_sack || idle_cwv || (flags & (TH_RST | TH_SYN)))
 488                 use_tso = FALSE;
 489         if (use_tso) {
 490                 tcp_seq ugr_nxt = tp->snd_nxt;
 491
 492                 if ((flags & TH_FIN) && (tp->t_flags & TF_SENTFIN) &&
 493                     tp->snd_nxt == tp->snd_max)
 494                         --ugr_nxt;
 495
 496                 if (SEQ_GT(tp->snd_up, ugr_nxt))
 497                         use_tso = FALSE;
 498         }
 499
 500         if (use_tso) {
 501                 /*
 502                  * Find out segment size and header length for TSO
 503                  */
 504                 error = tcp_tso_getsize(tp, &segsz, &tso_hlen);
 505                 if (error)
 506                         use_tso = FALSE;
 507         }
 508         if (!use_tso) {
 509                 segsz = tp->t_maxseg;
 510                 tso_hlen = 0; /* not used */
 511         }
 512
 513         /*
 514          * Truncate to the maximum segment length if not TSO, and ensure that
 515          * FIN is removed if the length no longer contains the last data byte.
 516          */
 517         if (len > segsz) {
 518                 if (!use_tso) {
 519                         len = segsz;
 520                         ++segcnt;
 521                 } else {
 522                         int nsegs;
 523
 524                         if (__predict_false(tso_lenmax < segsz))
 525                                 tso_lenmax = segsz << 1;
 526
 527                         /*
 528                          * Truncate TSO transfers to (IP_MAXPACKET - iphlen -
 529                          * thoff), and make sure that we send equal size
 530                          * transfers down the stack (rather than big-small-
 531                          * big-small-...).
 532                          */
 533                         len = min(len, tso_lenmax);
 534                         nsegs = min(len, (IP_MAXPACKET - tso_hlen)) / segsz;
 535                         KKASSERT(nsegs > 0);
 536
 537                         len = nsegs * segsz;
 538
 539                         if (len <= segsz) {
 540                                 use_tso = FALSE;
 541                                 ++segcnt;
 542                         } else {
 543                                 segcnt += nsegs;
 544                         }
 545                 }
 546                 sendalot = TRUE;
 547         } else {
 548                 use_tso = FALSE;
 549                 if (len > 0)
 550                         ++segcnt;
 551         }
 552         if (SEQ_LT(tp->snd_nxt + len, tp->snd_una + so->so_snd.ssb_cc))
 553                 flags &= ~TH_FIN;
 554
 555         recvwin = ssb_space(&so->so_rcv);
 556
 557         /*
 558          * Sender silly window avoidance.   We transmit under the following
 559          * conditions when len is non-zero:
 560          *
 561          *      - We have a full segment
 562          *      - This is the last buffer in a write()/send() and we are
 563          *        either idle or running NODELAY
 564          *      - we've timed out (e.g. persist timer)
 565          *      - we have more then 1/2 the maximum send window's worth of
 566          *        data (receiver may be limiting the window size)
 567          *      - we need to retransmit
 568          */
 569         if (len) {
 570                 if (len >= segsz)
 571                         goto send;
 572                 /*
 573                  * NOTE! on localhost connections an 'ack' from the remote
 574                  * end may occur synchronously with the output and cause
 575                  * us to flush a buffer queued with moretocome.  XXX
 576                  *
 577                  * note: the len + off check is almost certainly unnecessary.
 578                  */
 579                 if (!(tp->t_flags & TF_MORETOCOME) &&   /* normal case */
 580                     (idle || (tp->t_flags & TF_NODELAY)) &&
 581                     len + off >= so->so_snd.ssb_cc &&
 582                     !(tp->t_flags & TF_NOPUSH)) {
 583                         goto send;
 584                 }
 585                 if (tp->t_flags & TF_FORCE)             /* typ. timeout case */
 586                         goto send;
 587                 if (len >= tp->max_sndwnd / 2 && tp->max_sndwnd > 0)
 588                         goto send;
 589                 if (SEQ_LT(tp->snd_nxt, tp->snd_max))   /* retransmit case */
 590                         goto send;
 591                 if (tp->t_flags & TF_XMITNOW)
 592                         goto send;
 593         }
 594
 595         /*
 596          * Compare available window to amount of window
 597          * known to peer (as advertised window less
 598          * next expected input).  If the difference is at least two
 599          * max size segments, or at least 50% of the maximum possible
 600          * window, then want to send a window update to peer.
 601          */
 602         if (recvwin > 0) {
 603                 /*
 604                  * "adv" is the amount we can increase the window,
 605                  * taking into account that we are limited by
 606                  * TCP_MAXWIN << tp->rcv_scale.
 607                  */
 608                 long adv = min(recvwin, (long)TCP_MAXWIN << tp->rcv_scale) -
 609                         (tp->rcv_adv - tp->rcv_nxt);
 610                 long hiwat;
 611
 612                 /*
 613                  * This ack case typically occurs when the user has drained
 614                  * the TCP socket buffer sufficiently to warrent an ack
 615                  * containing a 'pure window update'... that is, an ack that
 616                  * ONLY updates the tcp window.
 617                  *
 618                  * It is unclear why we would need to do a pure window update
 619                  * past 2 segments if we are going to do one at 1/2 the high
 620                  * water mark anyway, especially since under normal conditions
 621                  * the user program will drain the socket buffer quickly.
 622                  * The 2-segment pure window update will often add a large
 623                  * number of extra, unnecessary acks to the stream.
 624                  *
 625                  * avoid_pure_win_update now defaults to 1.
 626                  */
 627                 if (avoid_pure_win_update == 0 ||
 628                     (tp->t_flags & TF_RXRESIZED)) {
 629                         if (adv >= (long) (2 * segsz)) {
 630                                 goto send;
 631                         }
 632                 }
 633                 hiwat = (long)(TCP_MAXWIN << tp->rcv_scale);
 634                 if (hiwat > (long)so->so_rcv.ssb_hiwat)
 635                         hiwat = (long)so->so_rcv.ssb_hiwat;
 636                 if (adv >= hiwat / 2)
 637                         goto send;
 638         }
 639
 640         /*
 641          * Send if we owe the peer an ACK, RST, SYN, or urgent data.  ACKNOW
 642          * is also a catch-all for the retransmit timer timeout case.
 643          */
 644         if (tp->t_flags & TF_ACKNOW)
 645                 goto send;
 646         if ((flags & TH_RST) ||
 647             ((flags & TH_SYN) && !(tp->t_flags & TF_NEEDSYN)))
 648                 goto send;
 649         if (SEQ_GT(tp->snd_up, tp->snd_una))
 650                 goto send;
 651         /*
 652          * If our state indicates that FIN should be sent
 653          * and we have not yet done so, then we need to send.
 654          */
 655         if ((flags & TH_FIN) &&
 656             (!(tp->t_flags & TF_SENTFIN) || tp->snd_nxt == tp->snd_una))
 657                 goto send;
 658
 659         /*
 660          * TCP window updates are not reliable, rather a polling protocol
 661          * using ``persist'' packets is used to insure receipt of window
 662          * updates.  The three ``states'' for the output side are:
 663          *      idle                    not doing retransmits or persists
 664          *      persisting              to move a small or zero window
 665          *      (re)transmitting        and thereby not persisting
 666          *
 667          * tcp_callout_active(tp, tp->tt_persist)
 668          *      is true when we are in persist state.
 669          * The TF_FORCE flag in tp->t_flags
 670          *      is set when we are called to send a persist packet.
 671          * tcp_callout_active(tp, tp->tt_rexmt)
 672          *      is set when we are retransmitting
 673          * The output side is idle when both timers are zero.
 674          *
 675          * If send window is too small, there is data to transmit, and no
 676          * retransmit or persist is pending, then go to persist state.
 677          *
 678          * If nothing happens soon, send when timer expires:
 679          * if window is nonzero, transmit what we can, otherwise force out
 680          * a byte.
 681          *
 682          * Don't try to set the persist state if we are in TCPS_SYN_RECEIVED
 683          * with data pending.  This situation can occur during a
 684          * simultanious connect.
 685          */
 686         if (so->so_snd.ssb_cc > 0 &&
 687             tp->t_state != TCPS_SYN_RECEIVED &&
 688             !tcp_callout_active(tp, tp->tt_rexmt) &&
 689             !tcp_callout_active(tp, tp->tt_persist)) {
 690                 tp->t_rxtshift = 0;
 691                 tcp_setpersist(tp);
 692         }
 693
 694         /*
 695          * No reason to send a segment, just return.
 696          */
 697         tp->t_flags &= ~TF_XMITNOW;
 698         return (0);
 699
 700 send:
 701         if (need_sched && len > 0) {
 702                 tcp_output_sched(tp);
 703                 return 0;
 704         }
 705
 706         /*
 707          * Before ESTABLISHED, force sending of initial options
 708          * unless TCP set not to do any options.
 709          * NOTE: we assume that the IP/TCP header plus TCP options
 710          * always fit in a single mbuf, leaving room for a maximum
 711          * link header, i.e.
 712          *      max_linkhdr + sizeof(struct tcpiphdr) + optlen <= MCLBYTES
 713          */
 714         optlen = 0;
 715         if (isipv6)
 716                 hdrlen = sizeof(struct ip6_hdr) + sizeof(struct tcphdr);
 717         else
 718                 hdrlen = sizeof(struct tcpiphdr);
 719         if (flags & TH_SYN) {
 720                 tp->snd_nxt = tp->iss;
 721                 if (!(tp->t_flags & TF_NOOPT)) {
 722                         u_short mss;
 723
 724                         opt[0] = TCPOPT_MAXSEG;
 725                         opt[1] = TCPOLEN_MAXSEG;
 726                         mss = htons((u_short) tcp_mssopt(tp));
 727                         memcpy(opt + 2, &mss, sizeof mss);
 728                         optlen = TCPOLEN_MAXSEG;
 729
 730                         if ((tp->t_flags & TF_REQ_SCALE) &&
 731                             (!(flags & TH_ACK) ||
 732                              (tp->t_flags & TF_RCVD_SCALE))) {
 733                                 *((u_int32_t *)(opt + optlen)) = htonl(
 734                                         TCPOPT_NOP << 24 |
 735                                         TCPOPT_WINDOW << 16 |
 736                                         TCPOLEN_WINDOW << 8 |
 737                                         tp->request_r_scale);
 738                                 optlen += 4;
 739                         }
 740
 741                         if ((tcp_do_sack && !(flags & TH_ACK)) ||
 742                             tp->t_flags & TF_SACK_PERMITTED) {
 743                                 uint32_t *lp = (uint32_t *)(opt + optlen);
 744
 745                                 *lp = htonl(TCPOPT_SACK_PERMITTED_ALIGNED);
 746                                 optlen += TCPOLEN_SACK_PERMITTED_ALIGNED;
 747                         }
 748                 }
 749         }
 750
 751         /*
 752          * Send a timestamp and echo-reply if this is a SYN and our side
 753          * wants to use timestamps (TF_REQ_TSTMP is set) or both our side
 754          * and our peer have sent timestamps in our SYN's.
 755          */
 756         if ((tp->t_flags & (TF_REQ_TSTMP | TF_NOOPT)) == TF_REQ_TSTMP &&
 757             !(flags & TH_RST) &&
 758             (!(flags & TH_ACK) || (tp->t_flags & TF_RCVD_TSTMP))) {
 759                 u_int32_t *lp = (u_int32_t *)(opt + optlen);
 760
 761                 /* Form timestamp option as shown in appendix A of RFC 1323. */
 762                 *lp++ = htonl(TCPOPT_TSTAMP_HDR);
 763                 *lp++ = htonl(ticks);
 764                 *lp   = htonl(tp->ts_recent);
 765                 optlen += TCPOLEN_TSTAMP_APPA;
 766         }
 767
 768         /* Set receive buffer autosizing timestamp. */
 769         if (tp->rfbuf_ts == 0 && (so->so_rcv.ssb_flags & SSB_AUTOSIZE))
 770                 tp->rfbuf_ts = ticks;
 771
 772         /*
 773          * If this is a SACK connection and we have a block to report,
 774          * fill in the SACK blocks in the TCP options.
 775          */
 776         if (report_sack)
 777                 tcp_sack_fill_report(tp, opt, &optlen);
 778
 779 #ifdef TCP_SIGNATURE
 780         if (tp->t_flags & TF_SIGNATURE) {
 781                 int i;
 782                 u_char *bp;
 783                 /*
 784                  * Initialize TCP-MD5 option (RFC2385)
 785                  */
 786                 bp = (u_char *)opt + optlen;
 787                 *bp++ = TCPOPT_SIGNATURE;
 788                 *bp++ = TCPOLEN_SIGNATURE;
 789                 sigoff = optlen + 2;
 790                 for (i = 0; i < TCP_SIGLEN; i++)
 791                         *bp++ = 0;
 792                 optlen += TCPOLEN_SIGNATURE;
 793                 /*
 794                  * Terminate options list and maintain 32-bit alignment.
 795                  */
 796                 *bp++ = TCPOPT_NOP;
 797                 *bp++ = TCPOPT_EOL;
 798                 optlen += 2;
 799         }
 800 #endif /* TCP_SIGNATURE */
 801         KASSERT(optlen <= TCP_MAXOLEN, ("too many TCP options"));
 802         hdrlen += optlen;
 803
 804         if (isipv6) {
 805                 ipoptlen = ip6_optlen(inp);
 806         } else {
 807                 if (inp->inp_options) {
 808                         ipoptlen = inp->inp_options->m_len -
 809                             offsetof(struct ipoption, ipopt_list);
 810                 } else {
 811                         ipoptlen = 0;
 812                 }
 813         }
 814
 815         if (use_tso) {
 816                 /* TSO segment length must be multiple of segment size */
 817                 KASSERT(len >= (2 * segsz) && (len % segsz == 0),
 818                     ("invalid TSO len %ld, segsz %u", len, segsz));
 819         } else {
 820                 KASSERT(len <= segsz,
 821                     ("invalid len %ld, segsz %u", len, segsz));
 822
 823                 /*
 824                  * Adjust data length if insertion of options will bump
 825                  * the packet length beyond the t_maxopd length.  Clear
 826                  * FIN to prevent premature closure since there is still
 827                  * more data to send after this (now truncated) packet.
 828                  *
 829                  * If just the options do not fit we are in a no-win
 830                  * situation and we treat it as an unreachable host.
 831                  */
 832                 if (len + optlen + ipoptlen > tp->t_maxopd) {
 833                         if (tp->t_maxopd <= optlen + ipoptlen) {
 834                                 static time_t last_optlen_report;
 835
 836                                 if (last_optlen_report != time_uptime) {
 837                                         last_optlen_report = time_uptime;
 838                                         kprintf("tcpcb %p: MSS (%d) too "
 839                                             "small to hold options!\n",
 840                                             tp, tp->t_maxopd);
 841                                 }
 842                                 error = EHOSTUNREACH;
 843                                 goto out;
 844                         } else {
 845                                 flags &= ~TH_FIN;
 846                                 len = tp->t_maxopd - optlen - ipoptlen;
 847                                 sendalot = TRUE;
 848                         }
 849                 }
 850         }
 851
 852 #ifdef INET6
 853         KASSERT(max_linkhdr + hdrlen <= MCLBYTES, ("tcphdr too big"));
 854 #else
 855         KASSERT(max_linkhdr + hdrlen <= MHLEN, ("tcphdr too big"));
 856 #endif
 857
 858         /*
 859          * Grab a header mbuf, attaching a copy of data to
 860          * be transmitted, and initialize the header from
 861          * the template for sends on this connection.
 862          */
 863         if (len) {
 864                 if ((tp->t_flags & TF_FORCE) && len == 1)
 865                         tcpstat.tcps_sndprobe++;
 866                 else if (SEQ_LT(tp->snd_nxt, tp->snd_max)) {
 867                         if (tp->snd_nxt == tp->snd_una)
 868                                 tp->snd_max_rexmt = tp->snd_max;
 869                         if (nsacked) {
 870                                 tcpstat.tcps_sndsackrtopack++;
 871                                 tcpstat.tcps_sndsackrtobyte += len;
 872                         }
 873                         tcpstat.tcps_sndrexmitpack++;
 874                         tcpstat.tcps_sndrexmitbyte += len;
 875                 } else {
 876                         tcpstat.tcps_sndpack++;
 877                         tcpstat.tcps_sndbyte += len;
 878                 }
 879                 if (idle_cwv) {
 880                         idle_cwv = FALSE;
 881                         tcp_idle_cwnd_validate(tp);
 882                 }
 883                 /* Update last send time after CWV */
 884                 tp->snd_last = ticks;
 885 #ifdef notyet
 886                 if ((m = m_copypack(so->so_snd.ssb_mb, off, (int)len,
 887                     max_linkhdr + hdrlen)) == NULL) {
 888                         error = ENOBUFS;
 889                         goto after_th;
 890                 }
 891                 /*
 892                  * m_copypack left space for our hdr; use it.
 893                  */
 894                 m->m_len += hdrlen;
 895                 m->m_data -= hdrlen;
 896 #else
 897 #ifndef INET6
 898                 m = m_gethdr(M_NOWAIT, MT_HEADER);
 899 #else
 900                 m = m_getl(hdrlen + max_linkhdr, M_NOWAIT, MT_HEADER,
 901                            M_PKTHDR, NULL);
 902 #endif
 903                 if (m == NULL) {
 904                         error = ENOBUFS;
 905                         goto after_th;
 906                 }
 907                 m->m_data += max_linkhdr;
 908                 m->m_len = hdrlen;
 909                 if (len <= MHLEN - hdrlen - max_linkhdr) {
 910                         m_copydata(so->so_snd.ssb_mb, off, (int) len,
 911                                    mtod(m, caddr_t) + hdrlen);
 912                         m->m_len += len;
 913                 } else {
 914                         m->m_next = m_copym(so->so_snd.ssb_mb, off,
 915                                         (int) len, M_NOWAIT);
 916                         if (m->m_next == NULL) {
 917                                 m_free(m);
 918                                 m = NULL;
 919                                 error = ENOBUFS;
 920                                 goto after_th;
 921                         }
 922                 }
 923 #endif
 924                 /*
 925                  * If we're sending everything we've got, set PUSH.
 926                  * (This will keep happy those implementations which only
 927                  * give data to the user when a buffer fills or
 928                  * a PUSH comes in.)
 929                  */
 930                 if (off + len == so->so_snd.ssb_cc)
 931                         flags |= TH_PUSH;
 932         } else {
 933                 if (tp->t_flags & TF_ACKNOW)
 934                         tcpstat.tcps_sndacks++;
 935                 else if (flags & (TH_SYN | TH_FIN | TH_RST))
 936                         tcpstat.tcps_sndctrl++;
 937                 else if (SEQ_GT(tp->snd_up, tp->snd_una))
 938                         tcpstat.tcps_sndurg++;
 939                 else
 940                         tcpstat.tcps_sndwinup++;
 941
 942                 MGETHDR(m, M_NOWAIT, MT_HEADER);
 943                 if (m == NULL) {
 944                         error = ENOBUFS;
 945                         goto after_th;
 946                 }
 947                 if (isipv6 &&
 948                     (hdrlen + max_linkhdr > MHLEN) && hdrlen <= MHLEN)
 949                         MH_ALIGN(m, hdrlen);
 950                 else
 951                         m->m_data += max_linkhdr;
 952                 m->m_len = hdrlen;
 953
 954                 /*
 955                  * Prioritize SYN, SYN|ACK and pure ACK.
 956                  * Leave FIN and RST as they are.
 957                  */
 958                 if (tcp_prio_synack && (flags & (TH_FIN | TH_RST)) == 0)
 959                         m->m_flags |= M_PRIO;
 960         }
 961         m->m_pkthdr.rcvif = NULL;
 962         if (isipv6) {
 963                 ip6 = mtod(m, struct ip6_hdr *);
 964                 th = (struct tcphdr *)(ip6 + 1);
 965                 tcp_fillheaders(tp, ip6, th, use_tso);
 966         } else {
 967                 ip = mtod(m, struct ip *);
 968                 th = (struct tcphdr *)(ip + 1);
 969                 /* this picks up the pseudo header (w/o the length) */
 970                 tcp_fillheaders(tp, ip, th, use_tso);
 971         }
 972 after_th:
 973         /*
 974          * Fill in fields, remembering maximum advertised
 975          * window for use in delaying messages about window sizes.
 976          * If resending a FIN, be sure not to use a new sequence number.
 977          */
 978         if (flags & TH_FIN && tp->t_flags & TF_SENTFIN &&
 979             tp->snd_nxt == tp->snd_max)
 980                 tp->snd_nxt--;
 981
 982         if (th != NULL) {
 983                 /*
 984                  * If we are doing retransmissions, then snd_nxt will
 985                  * not reflect the first unsent octet.  For ACK only
 986                  * packets, we do not want the sequence number of the
 987                  * retransmitted packet, we want the sequence number
 988                  * of the next unsent octet.  So, if there is no data
 989                  * (and no SYN or FIN), use snd_max instead of snd_nxt
 990                  * when filling in ti_seq.  But if we are in persist
 991                  * state, snd_max might reflect one byte beyond the
 992                  * right edge of the window, so use snd_nxt in that
 993                  * case, since we know we aren't doing a retransmission.
 994                  * (retransmit and persist are mutually exclusive...)
 995                  */
 996                 if (len || (flags & (TH_SYN|TH_FIN)) ||
 997                     tcp_callout_active(tp, tp->tt_persist))
 998                         th->th_seq = htonl(tp->snd_nxt);
 999                 else
1000                         th->th_seq = htonl(tp->snd_max);
1001                 th->th_ack = htonl(tp->rcv_nxt);
1002                 if (optlen) {
1003                         bcopy(opt, th + 1, optlen);
1004                         th->th_off = (sizeof(struct tcphdr) + optlen) >> 2;
1005                 }
1006                 th->th_flags = flags;
1007         }
1008
1009         /*
1010          * Calculate receive window.  Don't shrink window, but avoid
1011          * silly window syndrome by sending a 0 window if the actual
1012          * window is less then one segment.
1013          */
1014         if (recvwin < (long)(so->so_rcv.ssb_hiwat / 4) &&
1015             recvwin < (long)segsz)
1016                 recvwin = 0;
1017         if (recvwin < (tcp_seq_diff_t)(tp->rcv_adv - tp->rcv_nxt))
1018                 recvwin = (tcp_seq_diff_t)(tp->rcv_adv - tp->rcv_nxt);
1019         if (recvwin > (long)TCP_MAXWIN << tp->rcv_scale)
1020                 recvwin = (long)TCP_MAXWIN << tp->rcv_scale;
1021
1022         /*
1023          * Adjust the RXWIN0SENT flag - indicate that we have advertised
1024          * a 0 window.  This may cause the remote transmitter to stall.  This
1025          * flag tells soreceive() to disable delayed acknowledgements when
1026          * draining the buffer.  This can occur if the receiver is attempting
1027          * to read more data then can be buffered prior to transmitting on
1028          * the connection.
1029          */
1030         if (recvwin == 0)
1031                 tp->t_flags |= TF_RXWIN0SENT;
1032         else
1033                 tp->t_flags &= ~TF_RXWIN0SENT;
1034
1035         if (th != NULL)
1036                 th->th_win = htons((u_short) (recvwin>>tp->rcv_scale));
1037
1038         if (SEQ_GT(tp->snd_up, tp->snd_nxt)) {
1039                 KASSERT(!use_tso, ("URG with TSO"));
1040                 if (th != NULL) {
1041                         th->th_urp = htons((u_short)(tp->snd_up - tp->snd_nxt));
1042                         th->th_flags |= TH_URG;
1043                 }
1044         } else {
1045                 /*
1046                  * If no urgent pointer to send, then we pull
1047                  * the urgent pointer to the left edge of the send window
1048                  * so that it doesn't drift into the send window on sequence
1049                  * number wraparound.
1050                  */
1051                 tp->snd_up = tp->snd_una;               /* drag it along */
1052         }
1053
1054         if (th != NULL) {
1055 #ifdef TCP_SIGNATURE
1056                 if (tp->t_flags & TF_SIGNATURE) {
1057                         tcpsignature_compute(m, len, optlen,
1058                             (u_char *)(th + 1) + sigoff, IPSEC_DIR_OUTBOUND);
1059                 }
1060 #endif /* TCP_SIGNATURE */
1061
1062                 /*
1063                  * Put TCP length in extended header, and then
1064                  * checksum extended header and data.
1065                  */
1066                 m->m_pkthdr.len = hdrlen + len; /* in6_cksum() need this */
1067                 if (isipv6) {
1068                         /*
1069                          * ip6_plen is not need to be filled now, and will be
1070                          * filled in ip6_output().
1071                          */
1072                         th->th_sum = in6_cksum(m, IPPROTO_TCP,
1073                             sizeof(struct ip6_hdr),
1074                             sizeof(struct tcphdr) + optlen + len);
1075                 } else {
1076                         m->m_pkthdr.csum_thlen = sizeof(struct tcphdr) + optlen;
1077                         if (use_tso) {
1078                                 m->m_pkthdr.csum_flags = CSUM_TSO;
1079                                 m->m_pkthdr.tso_segsz = segsz;
1080                         } else {
1081                                 m->m_pkthdr.csum_flags = CSUM_TCP;
1082                                 m->m_pkthdr.csum_data =
1083                                     offsetof(struct tcphdr, th_sum);
1084                                 if (len + optlen) {
1085                                         th->th_sum = in_addword(th->th_sum,
1086                                             htons((u_short)(optlen + len)));
1087                                 }
1088                         }
1089
1090                         /*
1091                          * IP version must be set here for ipv4/ipv6 checking
1092                          * later
1093                          */
1094                         KASSERT(ip->ip_v == IPVERSION,
1095                             ("%s: IP version incorrect: %d",
1096                              __func__, ip->ip_v));
1097                 }
1098         }
1099
1100         /*
1101          * In transmit state, time the transmission and arrange for
1102          * the retransmit.  In persist state, just set snd_max.
1103          */
1104         if (!(tp->t_flags & TF_FORCE) ||
1105             !tcp_callout_active(tp, tp->tt_persist)) {
1106                 tcp_seq startseq = tp->snd_nxt;
1107
1108                 /*
1109                  * Advance snd_nxt over sequence space of this segment.
1110                  */
1111                 if (flags & (TH_SYN | TH_FIN)) {
1112                         if (flags & TH_SYN)
1113                                 tp->snd_nxt++;
1114                         if (flags & TH_FIN) {
1115                                 tp->snd_nxt++;
1116                                 tp->t_flags |= TF_SENTFIN;
1117                         }
1118                 }
1119                 tp->snd_nxt += len;
1120                 if (SEQ_GT(tp->snd_nxt, tp->snd_max)) {
1121                         tp->snd_max = tp->snd_nxt;
1122                         /*
1123                          * Time this transmission if not a retransmission and
1124                          * not currently timing anything.
1125                          */
1126                         if (tp->t_rtttime == 0) {
1127                                 tp->t_rtttime = ticks;
1128                                 tp->t_rtseq = startseq;
1129                                 tcpstat.tcps_segstimed++;
1130                         }
1131                 }
1132
1133                 /*
1134                  * Set retransmit timer if not currently set,
1135                  * and not doing a pure ack or a keep-alive probe.
1136                  * Initial value for retransmit timer is smoothed
1137                  * round-trip time + 2 * round-trip time variance.
1138                  * Initialize shift counter which is used for backoff
1139                  * of retransmit time.
1140                  */
1141                 if (!tcp_callout_active(tp, tp->tt_rexmt) &&
1142                     tp->snd_nxt != tp->snd_una) {
1143                         if (tcp_callout_active(tp, tp->tt_persist)) {
1144                                 tcp_callout_stop(tp, tp->tt_persist);
1145                                 tp->t_rxtshift = 0;
1146                         }
1147                         tcp_callout_reset(tp, tp->tt_rexmt, tp->t_rxtcur,
1148                             tcp_timer_rexmt);
1149                 } else if (len == 0 && so->so_snd.ssb_cc &&
1150                            tp->t_state > TCPS_SYN_RECEIVED &&
1151                            !tcp_callout_active(tp, tp->tt_rexmt) &&
1152                            !tcp_callout_active(tp, tp->tt_persist)) {
1153                         /*
1154                          * Avoid a situation where we do not set persist timer
1155                          * after a zero window condition. For example:
1156                          * 1) A -> B: packet with enough data to fill the window
1157                          * 2) B -> A: ACK for #1 + new data (0 window
1158                          *    advertisement)
1159                          * 3) A -> B: ACK for #2, 0 len packet
1160                          *
1161                          * In this case, A will not activate the persist timer,
1162                          * because it chose to send a packet. Unless tcp_output
1163                          * is called for some other reason (delayed ack timer,
1164                          * another input packet from B, socket syscall), A will
1165                          * not send zero window probes.
1166                          *
1167                          * So, if you send a 0-length packet, but there is data
1168                          * in the socket buffer, and neither the rexmt or
1169                          * persist timer is already set, then activate the
1170                          * persist timer.
1171                          */
1172                         tp->t_rxtshift = 0;
1173                         tcp_setpersist(tp);
1174                 }
1175         } else {
1176                 /*
1177                  * Persist case, update snd_max but since we are in
1178                  * persist mode (no window) we do not update snd_nxt.
1179                  */
1180                 int xlen = len;
1181                 if (flags & TH_SYN)
1182                         panic("tcp_output: persist timer to send SYN");
1183                 if (flags & TH_FIN) {
1184                         ++xlen;
1185                         tp->t_flags |= TF_SENTFIN;
1186                 }
1187                 if (SEQ_GT(tp->snd_nxt + xlen, tp->snd_max))
1188                         tp->snd_max = tp->snd_nxt + xlen;
1189         }
1190
1191         if (th != NULL) {
1192 #ifdef TCPDEBUG
1193                 /* Trace. */
1194                 if (so->so_options & SO_DEBUG) {
1195                         tcp_trace(TA_OUTPUT, tp->t_state, tp,
1196                             mtod(m, void *), th, 0);
1197                 }
1198 #endif
1199
1200                 /*
1201                  * Fill in IP length and desired time to live and
1202                  * send to IP level.  There should be a better way
1203                  * to handle ttl and tos; we could keep them in
1204                  * the template, but need a way to checksum without them.
1205                  */
1206                 /*
1207                  * m->m_pkthdr.len should have been set before cksum
1208                  * calcuration, because in6_cksum() need it.
1209                  */
1210                 if (isipv6) {
1211                         /*
1212                          * we separately set hoplimit for every segment,
1213                          * since the user might want to change the value
1214                          * via setsockopt.  Also, desired default hop
1215                          * limit might be changed via Neighbor Discovery.
1216                          */
1217                         ip6->ip6_hlim = in6_selecthlim(inp,
1218                             (inp->in6p_route.ro_rt ?
1219                              inp->in6p_route.ro_rt->rt_ifp : NULL));
1220
1221                         /* TODO: IPv6 IP6TOS_ECT bit on */
1222                         error = ip6_output(m, inp->in6p_outputopts,
1223                             &inp->in6p_route, (so->so_options & SO_DONTROUTE),
1224                             NULL, NULL, inp);
1225                 } else {
1226                         struct rtentry *rt;
1227
1228                         KASSERT(!INP_CHECK_SOCKAF(so, AF_INET6), ("inet6 pcb"));
1229
1230                         ip->ip_len = htons(m->m_pkthdr.len);
1231                         ip->ip_ttl = inp->inp_ip_ttl;   /* XXX */
1232                         ip->ip_tos = inp->inp_ip_tos;   /* XXX */
1233                         /*
1234                          * See if we should do MTU discovery.
1235                          * We do it only if the following are true:
1236                          *      1) we have a valid route to the destination
1237                          *      2) the MTU is not locked (if it is,
1238                          *         then discovery has been disabled)
1239                          */
1240                         if (path_mtu_discovery &&
1241                             (rt = inp->inp_route.ro_rt) &&
1242                             (rt->rt_flags & RTF_UP) &&
1243                             !(rt->rt_rmx.rmx_locks & RTV_MTU))
1244                         {
1245                                 ip->ip_off |= htons(IP_DF);
1246                         }
1247
1248                         KASSERT(inp->inp_flags & INP_HASH,
1249                             ("inpcb has no hash"));
1250                         m_sethash(m, inp->inp_hashval);
1251                         error = ip_output(m, inp->inp_options, &inp->inp_route,
1252                                           (so->so_options & SO_DONTROUTE) |
1253                                           IP_DEBUGROUTE, NULL, inp);
1254                 }
1255         } else {
1256                 KASSERT(error != 0, ("no error, but th not set"));
1257         }
1258         if (error) {
1259                 tp->t_flags &= ~(TF_ACKNOW | TF_XMITNOW);
1260
1261                 /*
1262                  * We know that the packet was lost, so back out the
1263                  * sequence number advance, if any.
1264                  */
1265                 if (!(tp->t_flags & TF_FORCE) ||
1266                     !tcp_callout_active(tp, tp->tt_persist)) {
1267                         /*
1268                          * No need to check for TH_FIN here because
1269                          * the TF_SENTFIN flag handles that case.
1270                          */
1271                         if (!(flags & TH_SYN))
1272                                 tp->snd_nxt -= len;
1273                 }
1274
1275 out:
1276                 if (error == ENOBUFS) {
1277                         KASSERT((len == 0 && (flags & (TH_SYN | TH_FIN)) == 0) ||
1278                             tcp_callout_active(tp, tp->tt_rexmt) ||
1279                             tcp_callout_active(tp, tp->tt_persist),
1280                             ("neither rexmt nor persist timer is set"));
1281                         return (0);
1282                 }
1283                 if (error == EMSGSIZE) {
1284                         /*
1285                          * ip_output() will have already fixed the route
1286                          * for us.  tcp_mtudisc() will, as its last action,
1287                          * initiate retransmission, so it is important to
1288                          * not do so here.
1289                          */
1290                         tcp_mtudisc(inp, 0);
1291                         return 0;
1292                 }
1293                 if ((error == EHOSTUNREACH || error == ENETDOWN) &&
1294                     TCPS_HAVERCVDSYN(tp->t_state)) {
1295                         tp->t_softerror = error;
1296                         return (0);
1297                 }
1298                 return (error);
1299         }
1300         tcpstat.tcps_sndtotal++;
1301
1302         /*
1303          * Data sent (as far as we can tell).
1304          *
1305          * If this advertises a larger window than any other segment,
1306          * then remember the size of the advertised window.
1307          *
1308          * Any pending ACK has now been sent.
1309          */
1310         if (recvwin > 0 && SEQ_GT(tp->rcv_nxt + recvwin, tp->rcv_adv)) {
1311                 tp->rcv_adv = tp->rcv_nxt + recvwin;
1312                 tp->t_flags &= ~TF_RXRESIZED;
1313         }
1314         tp->last_ack_sent = tp->rcv_nxt;
1315         tp->t_flags &= ~(TF_ACKNOW | TF_XMITNOW);
1316         if (tcp_delack_enabled)
1317                 tcp_callout_stop(tp, tp->tt_delack);
1318         if (sendalot) {
1319                 if (tcp_fairsend > 0 && (tp->t_flags & TF_FAIRSEND) &&
1320                     segcnt >= tcp_fairsend)
1321                         need_sched = TRUE;
1322                 goto again;
1323         }
1324         return (0);
1325 }
1326
1327 void
1328 tcp_setpersist(struct tcpcb *tp)
1329 {
1330         int t = ((tp->t_srtt >> 2) + tp->t_rttvar) >> 1;
1331         int tt;
1332
1333         if (tp->t_state == TCPS_SYN_SENT ||
1334             tp->t_state == TCPS_SYN_RECEIVED) {
1335                 panic("tcp_setpersist: not established yet, current %s",
1336                       tp->t_state == TCPS_SYN_SENT ?
1337                       "SYN_SENT" : "SYN_RECEIVED");
1338         }
1339
1340         if (tcp_callout_active(tp, tp->tt_rexmt))
1341                 panic("tcp_setpersist: retransmit pending");
1342         /*
1343          * Start/restart persistance timer.
1344          */
1345         TCPT_RANGESET(tt, t * tcp_backoff[tp->t_rxtshift], TCPTV_PERSMIN,
1346                       TCPTV_PERSMAX);
1347         tcp_callout_reset(tp, tp->tt_persist, tt, tcp_timer_persist);
1348         if (tp->t_rxtshift < TCP_MAXRXTSHIFT)
1349                 tp->t_rxtshift++;
1350 }
1351
1352 static void
1353 tcp_idle_cwnd_validate(struct tcpcb *tp)
1354 {
1355         u_long initial_cwnd = tcp_initial_window(tp);
1356         u_long min_cwnd;
1357
1358         tcpstat.tcps_sndidle++;
1359
1360         /* According to RFC5681: RW=min(IW,cwnd) */
1361         min_cwnd = min(tp->snd_cwnd, initial_cwnd);
1362
1363         if (tcp_idle_cwv) {
1364                 u_long idle_time, decay_cwnd;
1365
1366                 /*
1367                  * RFC2861, but only after idle period.
1368                  */
1369
1370                 /*
1371                  * Before the congestion window is reduced, ssthresh
1372                  * is set to the maximum of its current value and 3/4
1373                  * cwnd.  If the sender then has more data to send
1374                  * than the decayed cwnd allows, the TCP will slow-
1375                  * start (perform exponential increase) at least
1376                  * half-way back up to the old value of cwnd.
1377                  */
1378                 tp->snd_ssthresh = max(tp->snd_ssthresh,
1379                     (3 * tp->snd_cwnd) / 4);
1380
1381                 /*
1382                  * Decay the congestion window by half for every RTT
1383                  * that the flow remains inactive.
1384                  *
1385                  * The difference between our implementation and
1386                  * RFC2861 is that we don't allow cwnd to go below
1387                  * the value allowed by RFC5681 (min_cwnd).
1388                  */
1389                 idle_time = ticks - tp->snd_last;
1390                 decay_cwnd = tp->snd_cwnd;
1391                 while (idle_time >= tp->t_rxtcur &&
1392                     decay_cwnd > min_cwnd) {
1393                         decay_cwnd >>= 1;
1394                         idle_time -= tp->t_rxtcur;
1395                 }
1396                 tp->snd_cwnd = max(decay_cwnd, min_cwnd);
1397         } else {
1398                 /*
1399                  * Slow-start from scratch to re-determine the send
1400                  * congestion window.
1401                  */
1402                 tp->snd_cwnd = min_cwnd;
1403         }
1404
1405         /* Restart ABC counting during congestion avoidance */
1406         tp->snd_wacked = 0;
1407 }
1408
1409 static int
1410 tcp_tso_getsize(struct tcpcb *tp, u_int *segsz, u_int *hlen0)
1411 {
1412         struct inpcb * const inp = tp->t_inpcb;
1413 #ifdef INET6
1414         const boolean_t isipv6 = INP_ISIPV6(inp);
1415 #else
1416         const boolean_t isipv6 = FALSE;
1417 #endif
1418         unsigned int ipoptlen, optlen;
1419         u_int hlen;
1420
1421         hlen = sizeof(struct ip) + sizeof(struct tcphdr);
1422
1423         if (isipv6) {
1424                 ipoptlen = ip6_optlen(inp);
1425         } else {
1426                 if (inp->inp_options) {
1427                         ipoptlen = inp->inp_options->m_len -
1428                             offsetof(struct ipoption, ipopt_list);
1429                 } else {
1430                         ipoptlen = 0;
1431                 }
1432         }
1433         hlen += ipoptlen;
1434
1435         optlen = 0;
1436         if ((tp->t_flags & (TF_REQ_TSTMP | TF_NOOPT)) == TF_REQ_TSTMP &&
1437             (tp->t_flags & TF_RCVD_TSTMP))
1438                 optlen += TCPOLEN_TSTAMP_APPA;
1439         hlen += optlen;
1440
1441         if (tp->t_maxopd <= optlen + ipoptlen)
1442                 return EHOSTUNREACH;
1443
1444         *segsz = tp->t_maxopd - optlen - ipoptlen;
1445         *hlen0 = hlen;
1446         return 0;
1447 }
1448
1449 static void
1450 tcp_output_sched_handler(netmsg_t nmsg)
1451 {
1452         struct tcpcb *tp = nmsg->lmsg.u.ms_resultp;
1453
1454         /* Reply ASAP */
1455         crit_enter();
1456         lwkt_replymsg(&nmsg->lmsg, 0);
1457         crit_exit();
1458
1459         tcp_output_fair(tp);
1460 }
1461
1462 void
1463 tcp_output_init(struct tcpcb *tp)
1464 {
1465         netmsg_init(tp->tt_sndmore, NULL, &netisr_adone_rport, MSGF_DROPABLE,
1466             tcp_output_sched_handler);
1467         tp->tt_sndmore->lmsg.u.ms_resultp = tp;
1468 }
1469
1470 void
1471 tcp_output_cancel(struct tcpcb *tp)
1472 {
1473         /*
1474          * This message is still pending to be processed;
1475          * drop it.  Optimized.
1476          */
1477         crit_enter();
1478         if ((tp->tt_sndmore->lmsg.ms_flags & MSGF_DONE) == 0) {
1479                 lwkt_dropmsg(&tp->tt_sndmore->lmsg);
1480         }
1481         crit_exit();
1482 }
1483
1484 boolean_t
1485 tcp_output_pending(struct tcpcb *tp)
1486 {
1487         if ((tp->tt_sndmore->lmsg.ms_flags & MSGF_DONE) == 0)
1488                 return TRUE;
1489         else
1490                 return FALSE;
1491 }
1492
1493 static void
1494 tcp_output_sched(struct tcpcb *tp)
1495 {
1496         crit_enter();
1497         if (tp->tt_sndmore->lmsg.ms_flags & MSGF_DONE)
1498                 lwkt_sendmsg(netisr_cpuport(mycpuid), &tp->tt_sndmore->lmsg);
1499         crit_exit();
1500 }
1501
1502 /*
1503  * Fairsend
1504  *
1505  * Yield to other senders or receivers on the same netisr if the current
1506  * TCP stream has sent tcp_fairsend segments and is going to burst more
1507  * segments.  Bursting large amount of segements in a single TCP stream
1508  * could delay other senders' segments and receivers' ACKs quite a lot,
1509  * if others segments and ACKs are queued on to the same hardware transmit
1510  * queue; thus cause unfairness between senders and suppress receiving
1511  * performance.
1512  *
1513  * Fairsend should be performed at the places that do not affect segment
1514  * sending during congestion control, e.g.
1515  * - User requested output
1516  * - ACK input triggered output
1517  *
1518  * NOTE:
1519  * For devices that are TSO capable, their TSO aggregation size limit could
1520  * affect fairsend.
1521  */
1522 int
1523 tcp_output_fair(struct tcpcb *tp)
1524 {
1525         int ret;
1526
1527         tp->t_flags |= TF_FAIRSEND;
1528         ret = tcp_output(tp);
1529         tp->t_flags &= ~TF_FAIRSEND;
1530
1531         return ret;
1532 }