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