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