Merge branch 'vendor/OPENSSL'
[dragonfly.git] / sys / netinet / tcp_output.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2004 Jeffrey M. Hsu.  All rights reserved.
3  * Copyright (c) 2004 The DragonFly Project.  All rights reserved.
4  *
5  * This code is derived from software contributed to The DragonFly Project
6  * by Jeffrey M. Hsu.
7  *
8  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
9  * modification, are permitted provided that the following conditions
10  * are met:
11  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
15  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
16  * 3. Neither the name of The DragonFly Project nor the names of its
17  *    contributors may be used to endorse or promote products derived
18  *    from this software without specific, prior written permission.
19  *
20  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
21  * ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
22  * LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS
23  * FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE
24  * COPYRIGHT HOLDERS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
25  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING,
26  * BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
27  * LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED
28  * AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY,
29  * OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT
30  * OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
31  * SUCH DAMAGE.
32  */
33
34 /*
35  * Copyright (c) 1982, 1986, 1988, 1990, 1993, 1995
36  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
37  *
38  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
39  * modification, are permitted provided that the following conditions
40  * are met:
41  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
42  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
43  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
44  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
45  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
46  * 3. 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_inet.h"
72 #include "opt_inet6.h"
73 #include "opt_ipsec.h"
74 #include "opt_tcpdebug.h"
75
76 #include <sys/param.h>
77 #include <sys/systm.h>
78 #include <sys/kernel.h>
79 #include <sys/sysctl.h>
80 #include <sys/mbuf.h>
81 #include <sys/domain.h>
82 #include <sys/protosw.h>
83 #include <sys/socket.h>
84 #include <sys/socketvar.h>
85 #include <sys/in_cksum.h>
86 #include <sys/thread.h>
87 #include <sys/globaldata.h>
88
89 #include <net/route.h>
90
91 #include <netinet/in.h>
92 #include <netinet/in_systm.h>
93 #include <netinet/ip.h>
94 #include <netinet/in_pcb.h>
95 #include <netinet/ip_var.h>
96 #include <netinet6/in6_pcb.h>
97 #include <netinet/ip6.h>
98 #include <netinet6/ip6_var.h>
99 #include <netinet/tcp.h>
100 #define TCPOUTFLAGS
101 #include <netinet/tcp_fsm.h>
102 #include <netinet/tcp_seq.h>
103 #include <netinet/tcp_timer.h>
104 #include <netinet/tcp_timer2.h>
105 #include <netinet/tcp_var.h>
106 #include <netinet/tcpip.h>
107 #ifdef TCPDEBUG
108 #include <netinet/tcp_debug.h>
109 #endif
110
111 #ifdef IPSEC
112 #include <netinet6/ipsec.h>
113 #endif /*IPSEC*/
114
115 #ifdef FAST_IPSEC
116 #include <netproto/ipsec/ipsec.h>
117 #define IPSEC
118 #endif /*FAST_IPSEC*/
119
120 #ifdef notyet
121 extern struct mbuf *m_copypack();
122 #endif
123
124 int path_mtu_discovery = 0;
125 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp, OID_AUTO, path_mtu_discovery, CTLFLAG_RW,
126         &path_mtu_discovery, 1, "Enable Path MTU Discovery");
127
128 static int avoid_pure_win_update = 1;
129 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp, OID_AUTO, avoid_pure_win_update, CTLFLAG_RW,
130         &avoid_pure_win_update, 1, "Avoid pure window updates when possible");
131
132 int tcp_do_autosndbuf = 1;
133 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp, OID_AUTO, sendbuf_auto, CTLFLAG_RW,
134     &tcp_do_autosndbuf, 0, "Enable automatic send buffer sizing");
135
136 int tcp_autosndbuf_inc = 8*1024;
137 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp, OID_AUTO, sendbuf_inc, CTLFLAG_RW,
138     &tcp_autosndbuf_inc, 0, "Incrementor step size of automatic send buffer");
139
140 int tcp_autosndbuf_max = 2*1024*1024;
141 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp, OID_AUTO, sendbuf_max, CTLFLAG_RW,
142     &tcp_autosndbuf_max, 0, "Max size of automatic send buffer");
143
144 /*
145  * Tcp output routine: figure out what should be sent and send it.
146  */
147 int
148 tcp_output(struct tcpcb *tp)
149 {
150         struct inpcb * const inp = tp->t_inpcb;
151         struct socket *so = inp->inp_socket;
152         long len, recvwin, sendwin;
153         int nsacked = 0;
154         int off, flags, error = 0;
155 #ifdef TCP_SIGNATURE
156         int sigoff = 0;
157 #endif
158         struct mbuf *m;
159         struct ip *ip;
160         struct ipovly *ipov;
161         struct tcphdr *th;
162         u_char opt[TCP_MAXOLEN];
163         unsigned int ipoptlen, optlen, hdrlen;
164         int idle;
165         boolean_t sendalot;
166         struct ip6_hdr *ip6;
167 #ifdef INET6
168         const boolean_t isipv6 = (inp->inp_vflag & INP_IPV6) != 0;
169 #else
170         const boolean_t isipv6 = FALSE;
171 #endif
172
173         KKASSERT(so->so_port == &curthread->td_msgport);
174
175         /*
176          * Determine length of data that should be transmitted,
177          * and flags that will be used.
178          * If there is some data or critical controls (SYN, RST)
179          * to send, then transmit; otherwise, investigate further.
180          */
181
182         /*
183          * If we have been idle for a while, the send congestion window
184          * could be no longer representative of the current state of the link.
185          * So unless we are expecting more acks to come in, slow-start from
186          * scratch to re-determine the send congestion window.
187          */
188         if (tp->snd_max == tp->snd_una &&
189             (ticks - tp->t_rcvtime) >= tp->t_rxtcur) {
190                 if (tcp_do_rfc3390 && !(tp->t_flags & TF_SYN_WASLOST)) {
191                         int initial_cwnd =
192                             min(4 * tp->t_maxseg, max(2 * tp->t_maxseg, 4380));
193
194                         tp->snd_cwnd = min(tp->snd_cwnd, initial_cwnd);
195                 } else {
196                         tp->snd_cwnd = tp->t_maxseg;
197                 }
198                 tp->snd_wacked = 0;
199         }
200
201         /*
202          * Calculate whether the transmit stream was previously idle 
203          * and adjust TF_LASTIDLE for the next time.
204          */
205         idle = (tp->t_flags & TF_LASTIDLE) || (tp->snd_max == tp->snd_una);
206         if (idle && (tp->t_flags & TF_MORETOCOME))
207                 tp->t_flags |= TF_LASTIDLE;
208         else
209                 tp->t_flags &= ~TF_LASTIDLE;
210
211         if (TCP_DO_SACK(tp) && tp->snd_nxt != tp->snd_max &&
212             !IN_FASTRECOVERY(tp))
213                 nsacked = tcp_sack_bytes_below(&tp->scb, tp->snd_nxt);
214
215 again:
216         m = NULL;
217         ip = NULL;
218         ipov = NULL;
219         th = NULL;
220         ip6 = NULL;
221
222         /* Make use of SACK information when slow-starting after a RTO. */
223         if (TCP_DO_SACK(tp) && tp->snd_nxt != tp->snd_max &&
224             !IN_FASTRECOVERY(tp)) {
225                 tcp_seq old_snd_nxt = tp->snd_nxt;
226
227                 tcp_sack_skip_sacked(&tp->scb, &tp->snd_nxt);
228                 nsacked += tp->snd_nxt - old_snd_nxt;
229         }
230
231         sendalot = FALSE;
232         off = tp->snd_nxt - tp->snd_una;
233         sendwin = min(tp->snd_wnd, tp->snd_cwnd + nsacked);
234         sendwin = min(sendwin, tp->snd_bwnd);
235
236         flags = tcp_outflags[tp->t_state];
237         /*
238          * Get standard flags, and add SYN or FIN if requested by 'hidden'
239          * state flags.
240          */
241         if (tp->t_flags & TF_NEEDFIN)
242                 flags |= TH_FIN;
243         if (tp->t_flags & TF_NEEDSYN)
244                 flags |= TH_SYN;
245
246         /*
247          * If in persist timeout with window of 0, send 1 byte.
248          * Otherwise, if window is small but nonzero
249          * and timer expired, we will send what we can
250          * and go to transmit state.
251          */
252         if (tp->t_flags & TF_FORCE) {
253                 if (sendwin == 0) {
254                         /*
255                          * If we still have some data to send, then
256                          * clear the FIN bit.  Usually this would
257                          * happen below when it realizes that we
258                          * aren't sending all the data.  However,
259                          * if we have exactly 1 byte of unsent data,
260                          * then it won't clear the FIN bit below,
261                          * and if we are in persist state, we wind
262                          * up sending the packet without recording
263                          * that we sent the FIN bit.
264                          *
265                          * We can't just blindly clear the FIN bit,
266                          * because if we don't have any more data
267                          * to send then the probe will be the FIN
268                          * itself.
269                          */
270                         if (off < so->so_snd.ssb_cc)
271                                 flags &= ~TH_FIN;
272                         sendwin = 1;
273                 } else {
274                         tcp_callout_stop(tp, tp->tt_persist);
275                         tp->t_rxtshift = 0;
276                 }
277         }
278
279         /*
280          * If snd_nxt == snd_max and we have transmitted a FIN, the
281          * offset will be > 0 even if so_snd.ssb_cc is 0, resulting in
282          * a negative length.  This can also occur when TCP opens up
283          * its congestion window while receiving additional duplicate
284          * acks after fast-retransmit because TCP will reset snd_nxt
285          * to snd_max after the fast-retransmit.
286          *
287          * A negative length can also occur when we are in the
288          * TCPS_SYN_RECEIVED state due to a simultanious connect where
289          * our SYN has not been acked yet.
290          *
291          * In the normal retransmit-FIN-only case, however, snd_nxt will
292          * be set to snd_una, the offset will be 0, and the length may
293          * wind up 0.
294          */
295         len = (long)ulmin(so->so_snd.ssb_cc, sendwin) - off;
296
297         /*
298          * Lop off SYN bit if it has already been sent.  However, if this
299          * is SYN-SENT state and if segment contains data, suppress sending
300          * segment (sending the segment would be an option if we still
301          * did TAO and the remote host supported it).
302          */
303         if ((flags & TH_SYN) && SEQ_GT(tp->snd_nxt, tp->snd_una)) {
304                 flags &= ~TH_SYN;
305                 off--, len++;
306                 if (len > 0 && tp->t_state == TCPS_SYN_SENT)
307                         return 0;
308         }
309
310         /*
311          * Be careful not to send data and/or FIN on SYN segments.
312          * This measure is needed to prevent interoperability problems
313          * with not fully conformant TCP implementations.
314          */
315         if (flags & TH_SYN) {
316                 len = 0;
317                 flags &= ~TH_FIN;
318         }
319
320         if (len < 0) {
321                 /*
322                  * A negative len can occur if our FIN has been sent but not
323                  * acked, or if we are in a simultanious connect in the
324                  * TCPS_SYN_RECEIVED state with our SYN sent but not yet
325                  * acked.
326                  *
327                  * If our window has contracted to 0 in the FIN case
328                  * (which can only occur if we have NOT been called to
329                  * retransmit as per code a few paragraphs up) then we
330                  * want to shift the retransmit timer over to the
331                  * persist timer.
332                  *
333                  * However, if we are in the TCPS_SYN_RECEIVED state
334                  * (the SYN case) we will be in a simultanious connect and
335                  * the window may be zero degeneratively.  In this case we
336                  * do not want to shift to the persist timer after the SYN
337                  * or the SYN+ACK transmission.
338                  */
339                 len = 0;
340                 if (sendwin == 0 && tp->t_state != TCPS_SYN_RECEIVED) {
341                         tcp_callout_stop(tp, tp->tt_rexmt);
342                         tp->t_rxtshift = 0;
343                         tp->snd_nxt = tp->snd_una;
344                         if (!tcp_callout_active(tp, tp->tt_persist))
345                                 tcp_setpersist(tp);
346                 }
347         }
348
349         KASSERT(len >= 0, ("%s: len < 0", __func__));
350         /*
351          * Automatic sizing of send socket buffer.  Often the send buffer
352          * size is not optimally adjusted to the actual network conditions
353          * at hand (delay bandwidth product).  Setting the buffer size too
354          * small limits throughput on links with high bandwidth and high
355          * delay (eg. trans-continental/oceanic links).  Setting the
356          * buffer size too big consumes too much real kernel memory,
357          * especially with many connections on busy servers.
358          *
359          * The criteria to step up the send buffer one notch are:
360          *  1. receive window of remote host is larger than send buffer
361          *     (with a fudge factor of 5/4th);
362          *  2. send buffer is filled to 7/8th with data (so we actually
363          *     have data to make use of it);
364          *  3. send buffer fill has not hit maximal automatic size;
365          *  4. our send window (slow start and cogestion controlled) is
366          *     larger than sent but unacknowledged data in send buffer.
367          *
368          * The remote host receive window scaling factor may limit the
369          * growing of the send buffer before it reaches its allowed
370          * maximum.
371          *
372          * It scales directly with slow start or congestion window
373          * and does at most one step per received ACK.  This fast
374          * scaling has the drawback of growing the send buffer beyond
375          * what is strictly necessary to make full use of a given
376          * delay*bandwith product.  However testing has shown this not
377          * to be much of an problem.  At worst we are trading wasting
378          * of available bandwith (the non-use of it) for wasting some
379          * socket buffer memory.
380          *
381          * TODO: Shrink send buffer during idle periods together
382          * with congestion window.  Requires another timer.  Has to
383          * wait for upcoming tcp timer rewrite.
384          */
385         if (tcp_do_autosndbuf && so->so_snd.ssb_flags & SSB_AUTOSIZE) {
386                 if ((tp->snd_wnd / 4 * 5) >= so->so_snd.ssb_hiwat &&
387                     so->so_snd.ssb_cc >= (so->so_snd.ssb_hiwat / 8 * 7) &&
388                     so->so_snd.ssb_cc < tcp_autosndbuf_max &&
389                     sendwin >= (so->so_snd.ssb_cc - (tp->snd_nxt - tp->snd_una))) {
390                         u_long newsize;
391
392                         newsize = ulmin(so->so_snd.ssb_hiwat +
393                                          tcp_autosndbuf_inc,
394                                         tcp_autosndbuf_max);
395                         if (!ssb_reserve(&so->so_snd, newsize, so, NULL))
396                                 atomic_clear_int(&so->so_snd.ssb_flags, SSB_AUTOSIZE);
397                         if (newsize >= (TCP_MAXWIN << tp->snd_scale))
398                                 atomic_clear_int(&so->so_snd.ssb_flags, SSB_AUTOSIZE);
399                 }
400         }
401
402         /*
403          * Truncate to the maximum segment length and ensure that FIN is
404          * removed if the length no longer contains the last data byte.
405          */
406         if (len > tp->t_maxseg) {
407                 len = tp->t_maxseg;
408                 sendalot = TRUE;
409         }
410         if (SEQ_LT(tp->snd_nxt + len, tp->snd_una + so->so_snd.ssb_cc))
411                 flags &= ~TH_FIN;
412
413         recvwin = ssb_space(&so->so_rcv);
414
415         /*
416          * Sender silly window avoidance.   We transmit under the following
417          * conditions when len is non-zero:
418          *
419          *      - We have a full segment
420          *      - This is the last buffer in a write()/send() and we are
421          *        either idle or running NODELAY
422          *      - we've timed out (e.g. persist timer)
423          *      - we have more then 1/2 the maximum send window's worth of
424          *        data (receiver may be limiting the window size)
425          *      - we need to retransmit
426          */
427         if (len) {
428                 if (len == tp->t_maxseg)
429                         goto send;
430                 /*
431                  * NOTE! on localhost connections an 'ack' from the remote
432                  * end may occur synchronously with the output and cause
433                  * us to flush a buffer queued with moretocome.  XXX
434                  *
435                  * note: the len + off check is almost certainly unnecessary.
436                  */
437                 if (!(tp->t_flags & TF_MORETOCOME) &&   /* normal case */
438                     (idle || (tp->t_flags & TF_NODELAY)) &&
439                     len + off >= so->so_snd.ssb_cc &&
440                     !(tp->t_flags & TF_NOPUSH)) {
441                         goto send;
442                 }
443                 if (tp->t_flags & TF_FORCE)             /* typ. timeout case */
444                         goto send;
445                 if (len >= tp->max_sndwnd / 2 && tp->max_sndwnd > 0)
446                         goto send;
447                 if (SEQ_LT(tp->snd_nxt, tp->snd_max))   /* retransmit case */
448                         goto send;
449         }
450
451         /*
452          * Compare available window to amount of window
453          * known to peer (as advertised window less
454          * next expected input).  If the difference is at least two
455          * max size segments, or at least 50% of the maximum possible
456          * window, then want to send a window update to peer.
457          */
458         if (recvwin > 0) {
459                 /*
460                  * "adv" is the amount we can increase the window,
461                  * taking into account that we are limited by
462                  * TCP_MAXWIN << tp->rcv_scale.
463                  */
464                 long adv = min(recvwin, (long)TCP_MAXWIN << tp->rcv_scale) -
465                         (tp->rcv_adv - tp->rcv_nxt);
466                 long hiwat;
467
468                 /*
469                  * This ack case typically occurs when the user has drained
470                  * the TCP socket buffer sufficiently to warrent an ack
471                  * containing a 'pure window update'... that is, an ack that
472                  * ONLY updates the tcp window.
473                  *
474                  * It is unclear why we would need to do a pure window update
475                  * past 2 segments if we are going to do one at 1/2 the high
476                  * water mark anyway, especially since under normal conditions
477                  * the user program will drain the socket buffer quickly.
478                  * The 2-segment pure window update will often add a large
479                  * number of extra, unnecessary acks to the stream.
480                  *
481                  * avoid_pure_win_update now defaults to 1.
482                  */
483                 if (avoid_pure_win_update == 0 ||
484                     (tp->t_flags & TF_RXRESIZED)) {
485                         if (adv >= (long) (2 * tp->t_maxseg)) {
486                                 goto send;
487                         }
488                 }
489                 hiwat = (long)(TCP_MAXWIN << tp->rcv_scale);
490                 if (hiwat > (long)so->so_rcv.ssb_hiwat)
491                         hiwat = (long)so->so_rcv.ssb_hiwat;
492                 if (adv >= hiwat / 2)
493                         goto send;
494         }
495
496         /*
497          * Send if we owe the peer an ACK, RST, SYN, or urgent data.  ACKNOW
498          * is also a catch-all for the retransmit timer timeout case.
499          */
500         if (tp->t_flags & TF_ACKNOW)
501                 goto send;
502         if ((flags & TH_RST) ||
503             ((flags & TH_SYN) && !(tp->t_flags & TF_NEEDSYN)))
504                 goto send;
505         if (SEQ_GT(tp->snd_up, tp->snd_una))
506                 goto send;
507         /*
508          * If our state indicates that FIN should be sent
509          * and we have not yet done so, then we need to send.
510          */
511         if ((flags & TH_FIN) &&
512             (!(tp->t_flags & TF_SENTFIN) || tp->snd_nxt == tp->snd_una))
513                 goto send;
514
515         /*
516          * TCP window updates are not reliable, rather a polling protocol
517          * using ``persist'' packets is used to insure receipt of window
518          * updates.  The three ``states'' for the output side are:
519          *      idle                    not doing retransmits or persists
520          *      persisting              to move a small or zero window
521          *      (re)transmitting        and thereby not persisting
522          *
523          * tcp_callout_active(tp, tp->tt_persist)
524          *      is true when we are in persist state.
525          * The TF_FORCE flag in tp->t_flags
526          *      is set when we are called to send a persist packet.
527          * tcp_callout_active(tp, tp->tt_rexmt)
528          *      is set when we are retransmitting
529          * The output side is idle when both timers are zero.
530          *
531          * If send window is too small, there is data to transmit, and no
532          * retransmit or persist is pending, then go to persist state.
533          *
534          * If nothing happens soon, send when timer expires:
535          * if window is nonzero, transmit what we can, otherwise force out
536          * a byte.
537          *
538          * Don't try to set the persist state if we are in TCPS_SYN_RECEIVED
539          * with data pending.  This situation can occur during a
540          * simultanious connect.
541          */
542         if (so->so_snd.ssb_cc > 0 &&
543             tp->t_state != TCPS_SYN_RECEIVED &&
544             !tcp_callout_active(tp, tp->tt_rexmt) &&
545             !tcp_callout_active(tp, tp->tt_persist)) {
546                 tp->t_rxtshift = 0;
547                 tcp_setpersist(tp);
548         }
549
550         /*
551          * No reason to send a segment, just return.
552          */
553         return (0);
554
555 send:
556         /*
557          * Before ESTABLISHED, force sending of initial options
558          * unless TCP set not to do any options.
559          * NOTE: we assume that the IP/TCP header plus TCP options
560          * always fit in a single mbuf, leaving room for a maximum
561          * link header, i.e.
562          *      max_linkhdr + sizeof(struct tcpiphdr) + optlen <= MCLBYTES
563          */
564         optlen = 0;
565         if (isipv6)
566                 hdrlen = sizeof(struct ip6_hdr) + sizeof(struct tcphdr);
567         else
568                 hdrlen = sizeof(struct tcpiphdr);
569         if (flags & TH_SYN) {
570                 tp->snd_nxt = tp->iss;
571                 if (!(tp->t_flags & TF_NOOPT)) {
572                         u_short mss;
573
574                         opt[0] = TCPOPT_MAXSEG;
575                         opt[1] = TCPOLEN_MAXSEG;
576                         mss = htons((u_short) tcp_mssopt(tp));
577                         memcpy(opt + 2, &mss, sizeof mss);
578                         optlen = TCPOLEN_MAXSEG;
579
580                         if ((tp->t_flags & TF_REQ_SCALE) &&
581                             (!(flags & TH_ACK) ||
582                              (tp->t_flags & TF_RCVD_SCALE))) {
583                                 *((u_int32_t *)(opt + optlen)) = htonl(
584                                         TCPOPT_NOP << 24 |
585                                         TCPOPT_WINDOW << 16 |
586                                         TCPOLEN_WINDOW << 8 |
587                                         tp->request_r_scale);
588                                 optlen += 4;
589                         }
590
591                         if ((tcp_do_sack && !(flags & TH_ACK)) ||
592                             tp->t_flags & TF_SACK_PERMITTED) {
593                                 uint32_t *lp = (uint32_t *)(opt + optlen);
594
595                                 *lp = htonl(TCPOPT_SACK_PERMITTED_ALIGNED);
596                                 optlen += TCPOLEN_SACK_PERMITTED_ALIGNED;
597                         }
598                 }
599         }
600
601         /*
602          * Send a timestamp and echo-reply if this is a SYN and our side
603          * wants to use timestamps (TF_REQ_TSTMP is set) or both our side
604          * and our peer have sent timestamps in our SYN's.
605          */
606         if ((tp->t_flags & (TF_REQ_TSTMP | TF_NOOPT)) == TF_REQ_TSTMP &&
607             !(flags & TH_RST) &&
608             (!(flags & TH_ACK) || (tp->t_flags & TF_RCVD_TSTMP))) {
609                 u_int32_t *lp = (u_int32_t *)(opt + optlen);
610
611                 /* Form timestamp option as shown in appendix A of RFC 1323. */
612                 *lp++ = htonl(TCPOPT_TSTAMP_HDR);
613                 *lp++ = htonl(ticks);
614                 *lp   = htonl(tp->ts_recent);
615                 optlen += TCPOLEN_TSTAMP_APPA;
616         }
617
618         /* Set receive buffer autosizing timestamp. */
619         if (tp->rfbuf_ts == 0 && (so->so_rcv.ssb_flags & SSB_AUTOSIZE))
620                 tp->rfbuf_ts = ticks;
621
622         /*
623          * If this is a SACK connection and we have a block to report,
624          * fill in the SACK blocks in the TCP options.
625          */
626         if ((tp->t_flags & (TF_SACK_PERMITTED | TF_NOOPT)) ==
627                 TF_SACK_PERMITTED &&
628             (!LIST_EMPTY(&tp->t_segq) ||
629              tp->reportblk.rblk_start != tp->reportblk.rblk_end))
630                 tcp_sack_fill_report(tp, opt, &optlen);
631
632 #ifdef TCP_SIGNATURE
633         if (tp->t_flags & TF_SIGNATURE) {
634                 int i;
635                 u_char *bp;
636                 /*
637                  * Initialize TCP-MD5 option (RFC2385)
638                  */
639                 bp = (u_char *)opt + optlen;
640                 *bp++ = TCPOPT_SIGNATURE;
641                 *bp++ = TCPOLEN_SIGNATURE;
642                 sigoff = optlen + 2;
643                 for (i = 0; i < TCP_SIGLEN; i++)
644                         *bp++ = 0;
645                 optlen += TCPOLEN_SIGNATURE;
646                 /*
647                  * Terminate options list and maintain 32-bit alignment.
648                  */
649                 *bp++ = TCPOPT_NOP;
650                 *bp++ = TCPOPT_EOL;
651                 optlen += 2;
652         }
653 #endif /* TCP_SIGNATURE */
654         KASSERT(optlen <= TCP_MAXOLEN, ("too many TCP options"));
655         hdrlen += optlen;
656
657         if (isipv6) {
658                 ipoptlen = ip6_optlen(inp);
659         } else {
660                 if (inp->inp_options) {
661                         ipoptlen = inp->inp_options->m_len -
662                             offsetof(struct ipoption, ipopt_list);
663                 } else {
664                         ipoptlen = 0;
665                 }
666         }
667 #ifdef IPSEC
668         ipoptlen += ipsec_hdrsiz_tcp(tp);
669 #endif
670
671         /*
672          * Adjust data length if insertion of options will bump the packet
673          * length beyond the t_maxopd length.  Clear FIN to prevent premature
674          * closure since there is still more data to send after this (now
675          * truncated) packet.
676          *
677          * If just the options do not fit we are in a no-win situation and
678          * we treat it as an unreachable host.
679          */
680         if (len + optlen + ipoptlen > tp->t_maxopd) {
681                 if (tp->t_maxopd <= optlen + ipoptlen) {
682                         static time_t last_optlen_report;
683
684                         if (last_optlen_report != time_second) {
685                                 last_optlen_report = time_second;
686                                 kprintf("tcpcb %p: MSS (%d) too small to hold options!\n", tp, tp->t_maxopd);
687                         }
688                         error = EHOSTUNREACH;
689                         goto out;
690                 } else {
691                         flags &= ~TH_FIN;
692                         len = tp->t_maxopd - optlen - ipoptlen;
693                         sendalot = TRUE;
694                 }
695         }
696
697 #ifdef INET6
698         KASSERT(max_linkhdr + hdrlen <= MCLBYTES, ("tcphdr too big"));
699 #else
700         KASSERT(max_linkhdr + hdrlen <= MHLEN, ("tcphdr too big"));
701 #endif
702
703         /*
704          * Grab a header mbuf, attaching a copy of data to
705          * be transmitted, and initialize the header from
706          * the template for sends on this connection.
707          */
708         if (len) {
709                 if ((tp->t_flags & TF_FORCE) && len == 1)
710                         tcpstat.tcps_sndprobe++;
711                 else if (SEQ_LT(tp->snd_nxt, tp->snd_max)) {
712                         if (tp->snd_nxt == tp->snd_una)
713                                 tp->snd_max_rexmt = tp->snd_max;
714                         if (nsacked) {
715                                 tcpstat.tcps_sndsackrtopack++;
716                                 tcpstat.tcps_sndsackrtobyte += len;
717                         }
718                         tcpstat.tcps_sndrexmitpack++;
719                         tcpstat.tcps_sndrexmitbyte += len;
720                 } else {
721                         tcpstat.tcps_sndpack++;
722                         tcpstat.tcps_sndbyte += len;
723                 }
724 #ifdef notyet
725                 if ((m = m_copypack(so->so_snd.ssb_mb, off, (int)len,
726                     max_linkhdr + hdrlen)) == NULL) {
727                         error = ENOBUFS;
728                         goto after_th;
729                 }
730                 /*
731                  * m_copypack left space for our hdr; use it.
732                  */
733                 m->m_len += hdrlen;
734                 m->m_data -= hdrlen;
735 #else
736 #ifndef INET6
737                 m = m_gethdr(MB_DONTWAIT, MT_HEADER);
738 #else
739                 m = m_getl(hdrlen + max_linkhdr, MB_DONTWAIT, MT_HEADER,
740                            M_PKTHDR, NULL);
741 #endif
742                 if (m == NULL) {
743                         error = ENOBUFS;
744                         goto after_th;
745                 }
746                 m->m_data += max_linkhdr;
747                 m->m_len = hdrlen;
748                 if (len <= MHLEN - hdrlen - max_linkhdr) {
749                         m_copydata(so->so_snd.ssb_mb, off, (int) len,
750                             mtod(m, caddr_t) + hdrlen);
751                         m->m_len += len;
752                 } else {
753                         m->m_next = m_copy(so->so_snd.ssb_mb, off, (int) len);
754                         if (m->m_next == NULL) {
755                                 m_free(m);
756                                 m = NULL;
757                                 error = ENOBUFS;
758                                 goto after_th;
759                         }
760                 }
761 #endif
762                 /*
763                  * If we're sending everything we've got, set PUSH.
764                  * (This will keep happy those implementations which only
765                  * give data to the user when a buffer fills or
766                  * a PUSH comes in.)
767                  */
768                 if (off + len == so->so_snd.ssb_cc)
769                         flags |= TH_PUSH;
770         } else {
771                 if (tp->t_flags & TF_ACKNOW)
772                         tcpstat.tcps_sndacks++;
773                 else if (flags & (TH_SYN | TH_FIN | TH_RST))
774                         tcpstat.tcps_sndctrl++;
775                 else if (SEQ_GT(tp->snd_up, tp->snd_una))
776                         tcpstat.tcps_sndurg++;
777                 else
778                         tcpstat.tcps_sndwinup++;
779
780                 MGETHDR(m, MB_DONTWAIT, MT_HEADER);
781                 if (m == NULL) {
782                         error = ENOBUFS;
783                         goto after_th;
784                 }
785                 if (isipv6 &&
786                     (hdrlen + max_linkhdr > MHLEN) && hdrlen <= MHLEN)
787                         MH_ALIGN(m, hdrlen);
788                 else
789                         m->m_data += max_linkhdr;
790                 m->m_len = hdrlen;
791         }
792         m->m_pkthdr.rcvif = NULL;
793         if (isipv6) {
794                 ip6 = mtod(m, struct ip6_hdr *);
795                 th = (struct tcphdr *)(ip6 + 1);
796                 tcp_fillheaders(tp, ip6, th);
797         } else {
798                 ip = mtod(m, struct ip *);
799                 ipov = (struct ipovly *)ip;
800                 th = (struct tcphdr *)(ip + 1);
801                 /* this picks up the pseudo header (w/o the length) */
802                 tcp_fillheaders(tp, ip, th);
803         }
804 after_th:
805         /*
806          * Fill in fields, remembering maximum advertised
807          * window for use in delaying messages about window sizes.
808          * If resending a FIN, be sure not to use a new sequence number.
809          */
810         if (flags & TH_FIN && tp->t_flags & TF_SENTFIN &&
811             tp->snd_nxt == tp->snd_max)
812                 tp->snd_nxt--;
813
814         if (th != NULL) {
815                 /*
816                  * If we are doing retransmissions, then snd_nxt will
817                  * not reflect the first unsent octet.  For ACK only
818                  * packets, we do not want the sequence number of the
819                  * retransmitted packet, we want the sequence number
820                  * of the next unsent octet.  So, if there is no data
821                  * (and no SYN or FIN), use snd_max instead of snd_nxt
822                  * when filling in ti_seq.  But if we are in persist
823                  * state, snd_max might reflect one byte beyond the
824                  * right edge of the window, so use snd_nxt in that
825                  * case, since we know we aren't doing a retransmission.
826                  * (retransmit and persist are mutually exclusive...)
827                  */
828                 if (len || (flags & (TH_SYN|TH_FIN)) ||
829                     tcp_callout_active(tp, tp->tt_persist))
830                         th->th_seq = htonl(tp->snd_nxt);
831                 else
832                         th->th_seq = htonl(tp->snd_max);
833                 th->th_ack = htonl(tp->rcv_nxt);
834                 if (optlen) {
835                         bcopy(opt, th + 1, optlen);
836                         th->th_off = (sizeof(struct tcphdr) + optlen) >> 2;
837                 }
838                 th->th_flags = flags;
839         }
840
841         /*
842          * Calculate receive window.  Don't shrink window, but avoid
843          * silly window syndrome by sending a 0 window if the actual
844          * window is less then one segment.
845          */
846         if (recvwin < (long)(so->so_rcv.ssb_hiwat / 4) &&
847             recvwin < (long)tp->t_maxseg)
848                 recvwin = 0;
849         if (recvwin < (tcp_seq_diff_t)(tp->rcv_adv - tp->rcv_nxt))
850                 recvwin = (tcp_seq_diff_t)(tp->rcv_adv - tp->rcv_nxt);
851         if (recvwin > (long)TCP_MAXWIN << tp->rcv_scale)
852                 recvwin = (long)TCP_MAXWIN << tp->rcv_scale;
853
854         /*
855          * Adjust the RXWIN0SENT flag - indicate that we have advertised
856          * a 0 window.  This may cause the remote transmitter to stall.  This
857          * flag tells soreceive() to disable delayed acknowledgements when
858          * draining the buffer.  This can occur if the receiver is attempting
859          * to read more data then can be buffered prior to transmitting on
860          * the connection.
861          */
862         if (recvwin == 0)
863                 tp->t_flags |= TF_RXWIN0SENT;
864         else
865                 tp->t_flags &= ~TF_RXWIN0SENT;
866
867         if (th != NULL)
868                 th->th_win = htons((u_short) (recvwin>>tp->rcv_scale));
869
870         if (SEQ_GT(tp->snd_up, tp->snd_nxt)) {
871                 if (th != NULL) {
872                         th->th_urp = htons((u_short)(tp->snd_up - tp->snd_nxt));
873                         th->th_flags |= TH_URG;
874                 }
875         } else {
876                 /*
877                  * If no urgent pointer to send, then we pull
878                  * the urgent pointer to the left edge of the send window
879                  * so that it doesn't drift into the send window on sequence
880                  * number wraparound.
881                  */
882                 tp->snd_up = tp->snd_una;               /* drag it along */
883         }
884
885         if (th != NULL) {
886 #ifdef TCP_SIGNATURE
887                 if (tp->t_flags & TF_SIGNATURE) {
888                         tcpsignature_compute(m, len, optlen,
889                             (u_char *)(th + 1) + sigoff, IPSEC_DIR_OUTBOUND);
890                 }
891 #endif /* TCP_SIGNATURE */
892
893                 /*
894                  * Put TCP length in extended header, and then
895                  * checksum extended header and data.
896                  */
897                 m->m_pkthdr.len = hdrlen + len; /* in6_cksum() need this */
898                 if (isipv6) {
899                         /*
900                          * ip6_plen is not need to be filled now, and will be
901                          * filled in ip6_output().
902                          */
903                         th->th_sum = in6_cksum(m, IPPROTO_TCP,
904                             sizeof(struct ip6_hdr),
905                             sizeof(struct tcphdr) + optlen + len);
906                 } else {
907                         m->m_pkthdr.csum_flags = CSUM_TCP;
908                         m->m_pkthdr.csum_data = offsetof(struct tcphdr, th_sum);
909                         if (len + optlen) {
910                                 th->th_sum = in_addword(th->th_sum,
911                                     htons((u_short)(optlen + len)));
912                         }
913
914                         /*
915                          * IP version must be set here for ipv4/ipv6 checking
916                          * later
917                          */
918                         KASSERT(ip->ip_v == IPVERSION,
919                             ("%s: IP version incorrect: %d",
920                              __func__, ip->ip_v));
921                 }
922         }
923
924         /*
925          * In transmit state, time the transmission and arrange for
926          * the retransmit.  In persist state, just set snd_max.
927          */
928         if (!(tp->t_flags & TF_FORCE) ||
929             !tcp_callout_active(tp, tp->tt_persist)) {
930                 tcp_seq startseq = tp->snd_nxt;
931
932                 /*
933                  * Advance snd_nxt over sequence space of this segment.
934                  */
935                 if (flags & (TH_SYN | TH_FIN)) {
936                         if (flags & TH_SYN)
937                                 tp->snd_nxt++;
938                         if (flags & TH_FIN) {
939                                 tp->snd_nxt++;
940                                 tp->t_flags |= TF_SENTFIN;
941                         }
942                 }
943                 tp->snd_nxt += len;
944                 if (SEQ_GT(tp->snd_nxt, tp->snd_max)) {
945                         tp->snd_max = tp->snd_nxt;
946                         /*
947                          * Time this transmission if not a retransmission and
948                          * not currently timing anything.
949                          */
950                         if (tp->t_rtttime == 0) {
951                                 tp->t_rtttime = ticks;
952                                 tp->t_rtseq = startseq;
953                                 tcpstat.tcps_segstimed++;
954                         }
955                 }
956
957                 /*
958                  * Set retransmit timer if not currently set,
959                  * and not doing a pure ack or a keep-alive probe.
960                  * Initial value for retransmit timer is smoothed
961                  * round-trip time + 2 * round-trip time variance.
962                  * Initialize shift counter which is used for backoff
963                  * of retransmit time.
964                  */
965                 if (!tcp_callout_active(tp, tp->tt_rexmt) &&
966                     tp->snd_nxt != tp->snd_una) {
967                         if (tcp_callout_active(tp, tp->tt_persist)) {
968                                 tcp_callout_stop(tp, tp->tt_persist);
969                                 tp->t_rxtshift = 0;
970                         }
971                         tcp_callout_reset(tp, tp->tt_rexmt, tp->t_rxtcur,
972                             tcp_timer_rexmt);
973                 }
974         } else {
975                 /*
976                  * Persist case, update snd_max but since we are in
977                  * persist mode (no window) we do not update snd_nxt.
978                  */
979                 int xlen = len;
980                 if (flags & TH_SYN)
981                         panic("tcp_output: persist timer to send SYN\n");
982                 if (flags & TH_FIN) {
983                         ++xlen;
984                         tp->t_flags |= TF_SENTFIN;
985                 }
986                 if (SEQ_GT(tp->snd_nxt + xlen, tp->snd_max))
987                         tp->snd_max = tp->snd_nxt + xlen;
988         }
989
990         if (th != NULL) {
991 #ifdef TCPDEBUG
992                 /* Trace. */
993                 if (so->so_options & SO_DEBUG) {
994                         tcp_trace(TA_OUTPUT, tp->t_state, tp,
995                             mtod(m, void *), th, 0);
996                 }
997 #endif
998
999                 /*
1000                  * Fill in IP length and desired time to live and
1001                  * send to IP level.  There should be a better way
1002                  * to handle ttl and tos; we could keep them in
1003                  * the template, but need a way to checksum without them.
1004                  */
1005                 /*
1006                  * m->m_pkthdr.len should have been set before cksum
1007                  * calcuration, because in6_cksum() need it.
1008                  */
1009                 if (isipv6) {
1010                         /*
1011                          * we separately set hoplimit for every segment,
1012                          * since the user might want to change the value
1013                          * via setsockopt.  Also, desired default hop
1014                          * limit might be changed via Neighbor Discovery.
1015                          */
1016                         ip6->ip6_hlim = in6_selecthlim(inp,
1017                             (inp->in6p_route.ro_rt ?
1018                              inp->in6p_route.ro_rt->rt_ifp : NULL));
1019
1020                         /* TODO: IPv6 IP6TOS_ECT bit on */
1021                         error = ip6_output(m, inp->in6p_outputopts,
1022                             &inp->in6p_route, (so->so_options & SO_DONTROUTE),
1023                             NULL, NULL, inp);
1024                 } else {
1025                         struct rtentry *rt;
1026                         ip->ip_len = m->m_pkthdr.len;
1027 #ifdef INET6
1028                         if (INP_CHECK_SOCKAF(so, AF_INET6))
1029                                 ip->ip_ttl = in6_selecthlim(inp,
1030                                     (inp->in6p_route.ro_rt ?
1031                                      inp->in6p_route.ro_rt->rt_ifp : NULL));
1032                         else
1033 #endif
1034                                 ip->ip_ttl = inp->inp_ip_ttl;   /* XXX */
1035
1036                         ip->ip_tos = inp->inp_ip_tos;   /* XXX */
1037                         /*
1038                          * See if we should do MTU discovery.
1039                          * We do it only if the following are true:
1040                          *      1) we have a valid route to the destination
1041                          *      2) the MTU is not locked (if it is,
1042                          *         then discovery has been disabled)
1043                          */
1044                         if (path_mtu_discovery &&
1045                             (rt = inp->inp_route.ro_rt) &&
1046                             (rt->rt_flags & RTF_UP) &&
1047                             !(rt->rt_rmx.rmx_locks & RTV_MTU))
1048                                 ip->ip_off |= IP_DF;
1049
1050                         error = ip_output(m, inp->inp_options, &inp->inp_route,
1051                                           (so->so_options & SO_DONTROUTE) |
1052                                           IP_DEBUGROUTE, NULL, inp);
1053                 }
1054         } else {
1055                 KASSERT(error != 0, ("no error, but th not set\n"));
1056         }
1057         if (error) {
1058
1059                 /*
1060                  * We know that the packet was lost, so back out the
1061                  * sequence number advance, if any.
1062                  */
1063                 if (!(tp->t_flags & TF_FORCE) ||
1064                     !tcp_callout_active(tp, tp->tt_persist)) {
1065                         /*
1066                          * No need to check for TH_FIN here because
1067                          * the TF_SENTFIN flag handles that case.
1068                          */
1069                         if (!(flags & TH_SYN))
1070                                 tp->snd_nxt -= len;
1071                 }
1072
1073 out:
1074                 if (error == ENOBUFS) {
1075                         /*
1076                          * If we can't send, make sure there is something
1077                          * to get us going again later.
1078                          *
1079                          * The persist timer isn't necessarily allowed in all
1080                          * states, use the rexmt timer.
1081                          */
1082                         if (!tcp_callout_active(tp, tp->tt_rexmt) &&
1083                             !tcp_callout_active(tp, tp->tt_persist)) {
1084                                 tcp_callout_reset(tp, tp->tt_rexmt,
1085                                                   tp->t_rxtcur,
1086                                                   tcp_timer_rexmt);
1087 #if 0
1088                                 tp->t_rxtshift = 0;
1089                                 tcp_setpersist(tp);
1090 #endif
1091                         }
1092                         tcp_quench(inp, 0);
1093                         return (0);
1094                 }
1095                 if (error == EMSGSIZE) {
1096                         /*
1097                          * ip_output() will have already fixed the route
1098                          * for us.  tcp_mtudisc() will, as its last action,
1099                          * initiate retransmission, so it is important to
1100                          * not do so here.
1101                          */
1102                         tcp_mtudisc(inp, 0);
1103                         return 0;
1104                 }
1105                 if ((error == EHOSTUNREACH || error == ENETDOWN) &&
1106                     TCPS_HAVERCVDSYN(tp->t_state)) {
1107                         tp->t_softerror = error;
1108                         return (0);
1109                 }
1110                 return (error);
1111         }
1112         tcpstat.tcps_sndtotal++;
1113
1114         /*
1115          * Data sent (as far as we can tell).
1116          *
1117          * If this advertises a larger window than any other segment,
1118          * then remember the size of the advertised window.
1119          *
1120          * Any pending ACK has now been sent.
1121          */
1122         if (recvwin > 0 && SEQ_GT(tp->rcv_nxt + recvwin, tp->rcv_adv)) {
1123                 tp->rcv_adv = tp->rcv_nxt + recvwin;
1124                 tp->t_flags &= ~TF_RXRESIZED;
1125         }
1126         tp->last_ack_sent = tp->rcv_nxt;
1127         tp->t_flags &= ~TF_ACKNOW;
1128         if (tcp_delack_enabled)
1129                 tcp_callout_stop(tp, tp->tt_delack);
1130         if (sendalot)
1131                 goto again;
1132         return (0);
1133 }
1134
1135 void
1136 tcp_setpersist(struct tcpcb *tp)
1137 {
1138         int t = ((tp->t_srtt >> 2) + tp->t_rttvar) >> 1;
1139         int tt;
1140
1141         if (tp->t_state == TCPS_SYN_SENT ||
1142             tp->t_state == TCPS_SYN_RECEIVED) {
1143                 panic("tcp_setpersist: not established yet, current %s\n",
1144                       tp->t_state == TCPS_SYN_SENT ?
1145                       "SYN_SENT" : "SYN_RECEIVED");
1146         }
1147
1148         if (tcp_callout_active(tp, tp->tt_rexmt))
1149                 panic("tcp_setpersist: retransmit pending");
1150         /*
1151          * Start/restart persistance timer.
1152          */
1153         TCPT_RANGESET(tt, t * tcp_backoff[tp->t_rxtshift], TCPTV_PERSMIN,
1154                       TCPTV_PERSMAX);
1155         tcp_callout_reset(tp, tp->tt_persist, tt, tcp_timer_persist);
1156         if (tp->t_rxtshift < TCP_MAXRXTSHIFT)
1157                 tp->t_rxtshift++;
1158 }