tcp/syncache: Use tcp_syn_backoff|low RTO multipler
[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                 u_long initial_cwnd = tcp_initial_window(tp);
191
192                 /*
193                  * According to RFC5681:
194                  * RW=min(IW,cwnd)
195                  */
196                 tp->snd_cwnd = min(tp->snd_cwnd, initial_cwnd);
197                 tp->snd_wacked = 0;
198         }
199
200         /*
201          * Calculate whether the transmit stream was previously idle 
202          * and adjust TF_LASTIDLE for the next time.
203          */
204         idle = (tp->t_flags & TF_LASTIDLE) || (tp->snd_max == tp->snd_una);
205         if (idle && (tp->t_flags & TF_MORETOCOME))
206                 tp->t_flags |= TF_LASTIDLE;
207         else
208                 tp->t_flags &= ~TF_LASTIDLE;
209
210         if (TCP_DO_SACK(tp) && tp->snd_nxt != tp->snd_max &&
211             !IN_FASTRECOVERY(tp))
212                 nsacked = tcp_sack_bytes_below(&tp->scb, tp->snd_nxt);
213
214 again:
215         m = NULL;
216         ip = NULL;
217         ipov = NULL;
218         th = NULL;
219         ip6 = NULL;
220
221         /* Make use of SACK information when slow-starting after a RTO. */
222         if (TCP_DO_SACK(tp) && tp->snd_nxt != tp->snd_max &&
223             !IN_FASTRECOVERY(tp)) {
224                 tcp_seq old_snd_nxt = tp->snd_nxt;
225
226                 tcp_sack_skip_sacked(&tp->scb, &tp->snd_nxt);
227                 nsacked += tp->snd_nxt - old_snd_nxt;
228         }
229
230         sendalot = FALSE;
231         off = tp->snd_nxt - tp->snd_una;
232         sendwin = min(tp->snd_wnd, tp->snd_cwnd + nsacked);
233         sendwin = min(sendwin, tp->snd_bwnd);
234
235         flags = tcp_outflags[tp->t_state];
236         /*
237          * Get standard flags, and add SYN or FIN if requested by 'hidden'
238          * state flags.
239          */
240         if (tp->t_flags & TF_NEEDFIN)
241                 flags |= TH_FIN;
242         if (tp->t_flags & TF_NEEDSYN)
243                 flags |= TH_SYN;
244
245         /*
246          * If in persist timeout with window of 0, send 1 byte.
247          * Otherwise, if window is small but nonzero
248          * and timer expired, we will send what we can
249          * and go to transmit state.
250          */
251         if (tp->t_flags & TF_FORCE) {
252                 if (sendwin == 0) {
253                         /*
254                          * If we still have some data to send, then
255                          * clear the FIN bit.  Usually this would
256                          * happen below when it realizes that we
257                          * aren't sending all the data.  However,
258                          * if we have exactly 1 byte of unsent data,
259                          * then it won't clear the FIN bit below,
260                          * and if we are in persist state, we wind
261                          * up sending the packet without recording
262                          * that we sent the FIN bit.
263                          *
264                          * We can't just blindly clear the FIN bit,
265                          * because if we don't have any more data
266                          * to send then the probe will be the FIN
267                          * itself.
268                          */
269                         if (off < so->so_snd.ssb_cc)
270                                 flags &= ~TH_FIN;
271                         sendwin = 1;
272                 } else {
273                         tcp_callout_stop(tp, tp->tt_persist);
274                         tp->t_rxtshift = 0;
275                 }
276         }
277
278         /*
279          * If snd_nxt == snd_max and we have transmitted a FIN, the
280          * offset will be > 0 even if so_snd.ssb_cc is 0, resulting in
281          * a negative length.  This can also occur when TCP opens up
282          * its congestion window while receiving additional duplicate
283          * acks after fast-retransmit because TCP will reset snd_nxt
284          * to snd_max after the fast-retransmit.
285          *
286          * A negative length can also occur when we are in the
287          * TCPS_SYN_RECEIVED state due to a simultanious connect where
288          * our SYN has not been acked yet.
289          *
290          * In the normal retransmit-FIN-only case, however, snd_nxt will
291          * be set to snd_una, the offset will be 0, and the length may
292          * wind up 0.
293          */
294         len = (long)ulmin(so->so_snd.ssb_cc, sendwin) - off;
295
296         /*
297          * Lop off SYN bit if it has already been sent.  However, if this
298          * is SYN-SENT state and if segment contains data, suppress sending
299          * segment (sending the segment would be an option if we still
300          * did TAO and the remote host supported it).
301          */
302         if ((flags & TH_SYN) && SEQ_GT(tp->snd_nxt, tp->snd_una)) {
303                 flags &= ~TH_SYN;
304                 off--, len++;
305                 if (len > 0 && tp->t_state == TCPS_SYN_SENT)
306                         return 0;
307         }
308
309         /*
310          * Be careful not to send data and/or FIN on SYN segments.
311          * This measure is needed to prevent interoperability problems
312          * with not fully conformant TCP implementations.
313          */
314         if (flags & TH_SYN) {
315                 len = 0;
316                 flags &= ~TH_FIN;
317         }
318
319         if (len < 0) {
320                 /*
321                  * A negative len can occur if our FIN has been sent but not
322                  * acked, or if we are in a simultanious connect in the
323                  * TCPS_SYN_RECEIVED state with our SYN sent but not yet
324                  * acked.
325                  *
326                  * If our window has contracted to 0 in the FIN case
327                  * (which can only occur if we have NOT been called to
328                  * retransmit as per code a few paragraphs up) then we
329                  * want to shift the retransmit timer over to the
330                  * persist timer.
331                  *
332                  * However, if we are in the TCPS_SYN_RECEIVED state
333                  * (the SYN case) we will be in a simultanious connect and
334                  * the window may be zero degeneratively.  In this case we
335                  * do not want to shift to the persist timer after the SYN
336                  * or the SYN+ACK transmission.
337                  */
338                 len = 0;
339                 if (sendwin == 0 && tp->t_state != TCPS_SYN_RECEIVED) {
340                         tcp_callout_stop(tp, tp->tt_rexmt);
341                         tp->t_rxtshift = 0;
342                         tp->snd_nxt = tp->snd_una;
343                         if (!tcp_callout_active(tp, tp->tt_persist))
344                                 tcp_setpersist(tp);
345                 }
346         }
347
348         KASSERT(len >= 0, ("%s: len < 0", __func__));
349         /*
350          * Automatic sizing of send socket buffer.  Often the send buffer
351          * size is not optimally adjusted to the actual network conditions
352          * at hand (delay bandwidth product).  Setting the buffer size too
353          * small limits throughput on links with high bandwidth and high
354          * delay (eg. trans-continental/oceanic links).  Setting the
355          * buffer size too big consumes too much real kernel memory,
356          * especially with many connections on busy servers.
357          *
358          * The criteria to step up the send buffer one notch are:
359          *  1. receive window of remote host is larger than send buffer
360          *     (with a fudge factor of 5/4th);
361          *  2. send buffer is filled to 7/8th with data (so we actually
362          *     have data to make use of it);
363          *  3. send buffer fill has not hit maximal automatic size;
364          *  4. our send window (slow start and cogestion controlled) is
365          *     larger than sent but unacknowledged data in send buffer.
366          *
367          * The remote host receive window scaling factor may limit the
368          * growing of the send buffer before it reaches its allowed
369          * maximum.
370          *
371          * It scales directly with slow start or congestion window
372          * and does at most one step per received ACK.  This fast
373          * scaling has the drawback of growing the send buffer beyond
374          * what is strictly necessary to make full use of a given
375          * delay*bandwith product.  However testing has shown this not
376          * to be much of an problem.  At worst we are trading wasting
377          * of available bandwith (the non-use of it) for wasting some
378          * socket buffer memory.
379          *
380          * TODO: Shrink send buffer during idle periods together
381          * with congestion window.  Requires another timer.  Has to
382          * wait for upcoming tcp timer rewrite.
383          */
384         if (tcp_do_autosndbuf && so->so_snd.ssb_flags & SSB_AUTOSIZE) {
385                 if ((tp->snd_wnd / 4 * 5) >= so->so_snd.ssb_hiwat &&
386                     so->so_snd.ssb_cc >= (so->so_snd.ssb_hiwat / 8 * 7) &&
387                     so->so_snd.ssb_cc < tcp_autosndbuf_max &&
388                     sendwin >= (so->so_snd.ssb_cc - (tp->snd_nxt - tp->snd_una))) {
389                         u_long newsize;
390
391                         newsize = ulmin(so->so_snd.ssb_hiwat +
392                                          tcp_autosndbuf_inc,
393                                         tcp_autosndbuf_max);
394                         if (!ssb_reserve(&so->so_snd, newsize, so, NULL))
395                                 atomic_clear_int(&so->so_snd.ssb_flags, SSB_AUTOSIZE);
396                         if (newsize >= (TCP_MAXWIN << tp->snd_scale))
397                                 atomic_clear_int(&so->so_snd.ssb_flags, SSB_AUTOSIZE);
398                 }
399         }
400
401         /*
402          * Truncate to the maximum segment length and ensure that FIN is
403          * removed if the length no longer contains the last data byte.
404          */
405         if (len > tp->t_maxseg) {
406                 len = tp->t_maxseg;
407                 sendalot = TRUE;
408         }
409         if (SEQ_LT(tp->snd_nxt + len, tp->snd_una + so->so_snd.ssb_cc))
410                 flags &= ~TH_FIN;
411
412         recvwin = ssb_space(&so->so_rcv);
413
414         /*
415          * Sender silly window avoidance.   We transmit under the following
416          * conditions when len is non-zero:
417          *
418          *      - We have a full segment
419          *      - This is the last buffer in a write()/send() and we are
420          *        either idle or running NODELAY
421          *      - we've timed out (e.g. persist timer)
422          *      - we have more then 1/2 the maximum send window's worth of
423          *        data (receiver may be limiting the window size)
424          *      - we need to retransmit
425          */
426         if (len) {
427                 if (len == tp->t_maxseg)
428                         goto send;
429                 /*
430                  * NOTE! on localhost connections an 'ack' from the remote
431                  * end may occur synchronously with the output and cause
432                  * us to flush a buffer queued with moretocome.  XXX
433                  *
434                  * note: the len + off check is almost certainly unnecessary.
435                  */
436                 if (!(tp->t_flags & TF_MORETOCOME) &&   /* normal case */
437                     (idle || (tp->t_flags & TF_NODELAY)) &&
438                     len + off >= so->so_snd.ssb_cc &&
439                     !(tp->t_flags & TF_NOPUSH)) {
440                         goto send;
441                 }
442                 if (tp->t_flags & TF_FORCE)             /* typ. timeout case */
443                         goto send;
444                 if (len >= tp->max_sndwnd / 2 && tp->max_sndwnd > 0)
445                         goto send;
446                 if (SEQ_LT(tp->snd_nxt, tp->snd_max))   /* retransmit case */
447                         goto send;
448         }
449
450         /*
451          * Compare available window to amount of window
452          * known to peer (as advertised window less
453          * next expected input).  If the difference is at least two
454          * max size segments, or at least 50% of the maximum possible
455          * window, then want to send a window update to peer.
456          */
457         if (recvwin > 0) {
458                 /*
459                  * "adv" is the amount we can increase the window,
460                  * taking into account that we are limited by
461                  * TCP_MAXWIN << tp->rcv_scale.
462                  */
463                 long adv = min(recvwin, (long)TCP_MAXWIN << tp->rcv_scale) -
464                         (tp->rcv_adv - tp->rcv_nxt);
465                 long hiwat;
466
467                 /*
468                  * This ack case typically occurs when the user has drained
469                  * the TCP socket buffer sufficiently to warrent an ack
470                  * containing a 'pure window update'... that is, an ack that
471                  * ONLY updates the tcp window.
472                  *
473                  * It is unclear why we would need to do a pure window update
474                  * past 2 segments if we are going to do one at 1/2 the high
475                  * water mark anyway, especially since under normal conditions
476                  * the user program will drain the socket buffer quickly.
477                  * The 2-segment pure window update will often add a large
478                  * number of extra, unnecessary acks to the stream.
479                  *
480                  * avoid_pure_win_update now defaults to 1.
481                  */
482                 if (avoid_pure_win_update == 0 ||
483                     (tp->t_flags & TF_RXRESIZED)) {
484                         if (adv >= (long) (2 * tp->t_maxseg)) {
485                                 goto send;
486                         }
487                 }
488                 hiwat = (long)(TCP_MAXWIN << tp->rcv_scale);
489                 if (hiwat > (long)so->so_rcv.ssb_hiwat)
490                         hiwat = (long)so->so_rcv.ssb_hiwat;
491                 if (adv >= hiwat / 2)
492                         goto send;
493         }
494
495         /*
496          * Send if we owe the peer an ACK, RST, SYN, or urgent data.  ACKNOW
497          * is also a catch-all for the retransmit timer timeout case.
498          */
499         if (tp->t_flags & TF_ACKNOW)
500                 goto send;
501         if ((flags & TH_RST) ||
502             ((flags & TH_SYN) && !(tp->t_flags & TF_NEEDSYN)))
503                 goto send;
504         if (SEQ_GT(tp->snd_up, tp->snd_una))
505                 goto send;
506         /*
507          * If our state indicates that FIN should be sent
508          * and we have not yet done so, then we need to send.
509          */
510         if ((flags & TH_FIN) &&
511             (!(tp->t_flags & TF_SENTFIN) || tp->snd_nxt == tp->snd_una))
512                 goto send;
513
514         /*
515          * TCP window updates are not reliable, rather a polling protocol
516          * using ``persist'' packets is used to insure receipt of window
517          * updates.  The three ``states'' for the output side are:
518          *      idle                    not doing retransmits or persists
519          *      persisting              to move a small or zero window
520          *      (re)transmitting        and thereby not persisting
521          *
522          * tcp_callout_active(tp, tp->tt_persist)
523          *      is true when we are in persist state.
524          * The TF_FORCE flag in tp->t_flags
525          *      is set when we are called to send a persist packet.
526          * tcp_callout_active(tp, tp->tt_rexmt)
527          *      is set when we are retransmitting
528          * The output side is idle when both timers are zero.
529          *
530          * If send window is too small, there is data to transmit, and no
531          * retransmit or persist is pending, then go to persist state.
532          *
533          * If nothing happens soon, send when timer expires:
534          * if window is nonzero, transmit what we can, otherwise force out
535          * a byte.
536          *
537          * Don't try to set the persist state if we are in TCPS_SYN_RECEIVED
538          * with data pending.  This situation can occur during a
539          * simultanious connect.
540          */
541         if (so->so_snd.ssb_cc > 0 &&
542             tp->t_state != TCPS_SYN_RECEIVED &&
543             !tcp_callout_active(tp, tp->tt_rexmt) &&
544             !tcp_callout_active(tp, tp->tt_persist)) {
545                 tp->t_rxtshift = 0;
546                 tcp_setpersist(tp);
547         }
548
549         /*
550          * No reason to send a segment, just return.
551          */
552         return (0);
553
554 send:
555         /*
556          * Before ESTABLISHED, force sending of initial options
557          * unless TCP set not to do any options.
558          * NOTE: we assume that the IP/TCP header plus TCP options
559          * always fit in a single mbuf, leaving room for a maximum
560          * link header, i.e.
561          *      max_linkhdr + sizeof(struct tcpiphdr) + optlen <= MCLBYTES
562          */
563         optlen = 0;
564         if (isipv6)
565                 hdrlen = sizeof(struct ip6_hdr) + sizeof(struct tcphdr);
566         else
567                 hdrlen = sizeof(struct tcpiphdr);
568         if (flags & TH_SYN) {
569                 tp->snd_nxt = tp->iss;
570                 if (!(tp->t_flags & TF_NOOPT)) {
571                         u_short mss;
572
573                         opt[0] = TCPOPT_MAXSEG;
574                         opt[1] = TCPOLEN_MAXSEG;
575                         mss = htons((u_short) tcp_mssopt(tp));
576                         memcpy(opt + 2, &mss, sizeof mss);
577                         optlen = TCPOLEN_MAXSEG;
578
579                         if ((tp->t_flags & TF_REQ_SCALE) &&
580                             (!(flags & TH_ACK) ||
581                              (tp->t_flags & TF_RCVD_SCALE))) {
582                                 *((u_int32_t *)(opt + optlen)) = htonl(
583                                         TCPOPT_NOP << 24 |
584                                         TCPOPT_WINDOW << 16 |
585                                         TCPOLEN_WINDOW << 8 |
586                                         tp->request_r_scale);
587                                 optlen += 4;
588                         }
589
590                         if ((tcp_do_sack && !(flags & TH_ACK)) ||
591                             tp->t_flags & TF_SACK_PERMITTED) {
592                                 uint32_t *lp = (uint32_t *)(opt + optlen);
593
594                                 *lp = htonl(TCPOPT_SACK_PERMITTED_ALIGNED);
595                                 optlen += TCPOLEN_SACK_PERMITTED_ALIGNED;
596                         }
597                 }
598         }
599
600         /*
601          * Send a timestamp and echo-reply if this is a SYN and our side
602          * wants to use timestamps (TF_REQ_TSTMP is set) or both our side
603          * and our peer have sent timestamps in our SYN's.
604          */
605         if ((tp->t_flags & (TF_REQ_TSTMP | TF_NOOPT)) == TF_REQ_TSTMP &&
606             !(flags & TH_RST) &&
607             (!(flags & TH_ACK) || (tp->t_flags & TF_RCVD_TSTMP))) {
608                 u_int32_t *lp = (u_int32_t *)(opt + optlen);
609
610                 /* Form timestamp option as shown in appendix A of RFC 1323. */
611                 *lp++ = htonl(TCPOPT_TSTAMP_HDR);
612                 *lp++ = htonl(ticks);
613                 *lp   = htonl(tp->ts_recent);
614                 optlen += TCPOLEN_TSTAMP_APPA;
615         }
616
617         /* Set receive buffer autosizing timestamp. */
618         if (tp->rfbuf_ts == 0 && (so->so_rcv.ssb_flags & SSB_AUTOSIZE))
619                 tp->rfbuf_ts = ticks;
620
621         /*
622          * If this is a SACK connection and we have a block to report,
623          * fill in the SACK blocks in the TCP options.
624          */
625         if ((tp->t_flags & (TF_SACK_PERMITTED | TF_NOOPT)) ==
626                 TF_SACK_PERMITTED &&
627             (!LIST_EMPTY(&tp->t_segq) ||
628              tp->reportblk.rblk_start != tp->reportblk.rblk_end))
629                 tcp_sack_fill_report(tp, opt, &optlen);
630
631 #ifdef TCP_SIGNATURE
632         if (tp->t_flags & TF_SIGNATURE) {
633                 int i;
634                 u_char *bp;
635                 /*
636                  * Initialize TCP-MD5 option (RFC2385)
637                  */
638                 bp = (u_char *)opt + optlen;
639                 *bp++ = TCPOPT_SIGNATURE;
640                 *bp++ = TCPOLEN_SIGNATURE;
641                 sigoff = optlen + 2;
642                 for (i = 0; i < TCP_SIGLEN; i++)
643                         *bp++ = 0;
644                 optlen += TCPOLEN_SIGNATURE;
645                 /*
646                  * Terminate options list and maintain 32-bit alignment.
647                  */
648                 *bp++ = TCPOPT_NOP;
649                 *bp++ = TCPOPT_EOL;
650                 optlen += 2;
651         }
652 #endif /* TCP_SIGNATURE */
653         KASSERT(optlen <= TCP_MAXOLEN, ("too many TCP options"));
654         hdrlen += optlen;
655
656         if (isipv6) {
657                 ipoptlen = ip6_optlen(inp);
658         } else {
659                 if (inp->inp_options) {
660                         ipoptlen = inp->inp_options->m_len -
661                             offsetof(struct ipoption, ipopt_list);
662                 } else {
663                         ipoptlen = 0;
664                 }
665         }
666 #ifdef IPSEC
667         ipoptlen += ipsec_hdrsiz_tcp(tp);
668 #endif
669
670         /*
671          * Adjust data length if insertion of options will bump the packet
672          * length beyond the t_maxopd length.  Clear FIN to prevent premature
673          * closure since there is still more data to send after this (now
674          * truncated) packet.
675          *
676          * If just the options do not fit we are in a no-win situation and
677          * we treat it as an unreachable host.
678          */
679         if (len + optlen + ipoptlen > tp->t_maxopd) {
680                 if (tp->t_maxopd <= optlen + ipoptlen) {
681                         static time_t last_optlen_report;
682
683                         if (last_optlen_report != time_second) {
684                                 last_optlen_report = time_second;
685                                 kprintf("tcpcb %p: MSS (%d) too small to hold options!\n", tp, tp->t_maxopd);
686                         }
687                         error = EHOSTUNREACH;
688                         goto out;
689                 } else {
690                         flags &= ~TH_FIN;
691                         len = tp->t_maxopd - optlen - ipoptlen;
692                         sendalot = TRUE;
693                 }
694         }
695
696 #ifdef INET6
697         KASSERT(max_linkhdr + hdrlen <= MCLBYTES, ("tcphdr too big"));
698 #else
699         KASSERT(max_linkhdr + hdrlen <= MHLEN, ("tcphdr too big"));
700 #endif
701
702         /*
703          * Grab a header mbuf, attaching a copy of data to
704          * be transmitted, and initialize the header from
705          * the template for sends on this connection.
706          */
707         if (len) {
708                 if ((tp->t_flags & TF_FORCE) && len == 1)
709                         tcpstat.tcps_sndprobe++;
710                 else if (SEQ_LT(tp->snd_nxt, tp->snd_max)) {
711                         if (tp->snd_nxt == tp->snd_una)
712                                 tp->snd_max_rexmt = tp->snd_max;
713                         if (nsacked) {
714                                 tcpstat.tcps_sndsackrtopack++;
715                                 tcpstat.tcps_sndsackrtobyte += len;
716                         }
717                         tcpstat.tcps_sndrexmitpack++;
718                         tcpstat.tcps_sndrexmitbyte += len;
719                 } else {
720                         tcpstat.tcps_sndpack++;
721                         tcpstat.tcps_sndbyte += len;
722                 }
723 #ifdef notyet
724                 if ((m = m_copypack(so->so_snd.ssb_mb, off, (int)len,
725                     max_linkhdr + hdrlen)) == NULL) {
726                         error = ENOBUFS;
727                         goto after_th;
728                 }
729                 /*
730                  * m_copypack left space for our hdr; use it.
731                  */
732                 m->m_len += hdrlen;
733                 m->m_data -= hdrlen;
734 #else
735 #ifndef INET6
736                 m = m_gethdr(MB_DONTWAIT, MT_HEADER);
737 #else
738                 m = m_getl(hdrlen + max_linkhdr, MB_DONTWAIT, MT_HEADER,
739                            M_PKTHDR, NULL);
740 #endif
741                 if (m == NULL) {
742                         error = ENOBUFS;
743                         goto after_th;
744                 }
745                 m->m_data += max_linkhdr;
746                 m->m_len = hdrlen;
747                 if (len <= MHLEN - hdrlen - max_linkhdr) {
748                         m_copydata(so->so_snd.ssb_mb, off, (int) len,
749                             mtod(m, caddr_t) + hdrlen);
750                         m->m_len += len;
751                 } else {
752                         m->m_next = m_copy(so->so_snd.ssb_mb, off, (int) len);
753                         if (m->m_next == NULL) {
754                                 m_free(m);
755                                 m = NULL;
756                                 error = ENOBUFS;
757                                 goto after_th;
758                         }
759                 }
760 #endif
761                 /*
762                  * If we're sending everything we've got, set PUSH.
763                  * (This will keep happy those implementations which only
764                  * give data to the user when a buffer fills or
765                  * a PUSH comes in.)
766                  */
767                 if (off + len == so->so_snd.ssb_cc)
768                         flags |= TH_PUSH;
769         } else {
770                 if (tp->t_flags & TF_ACKNOW)
771                         tcpstat.tcps_sndacks++;
772                 else if (flags & (TH_SYN | TH_FIN | TH_RST))
773                         tcpstat.tcps_sndctrl++;
774                 else if (SEQ_GT(tp->snd_up, tp->snd_una))
775                         tcpstat.tcps_sndurg++;
776                 else
777                         tcpstat.tcps_sndwinup++;
778
779                 MGETHDR(m, MB_DONTWAIT, MT_HEADER);
780                 if (m == NULL) {
781                         error = ENOBUFS;
782                         goto after_th;
783                 }
784                 if (isipv6 &&
785                     (hdrlen + max_linkhdr > MHLEN) && hdrlen <= MHLEN)
786                         MH_ALIGN(m, hdrlen);
787                 else
788                         m->m_data += max_linkhdr;
789                 m->m_len = hdrlen;
790         }
791         m->m_pkthdr.rcvif = NULL;
792         if (isipv6) {
793                 ip6 = mtod(m, struct ip6_hdr *);
794                 th = (struct tcphdr *)(ip6 + 1);
795                 tcp_fillheaders(tp, ip6, th);
796         } else {
797                 ip = mtod(m, struct ip *);
798                 ipov = (struct ipovly *)ip;
799                 th = (struct tcphdr *)(ip + 1);
800                 /* this picks up the pseudo header (w/o the length) */
801                 tcp_fillheaders(tp, ip, th);
802         }
803 after_th:
804         /*
805          * Fill in fields, remembering maximum advertised
806          * window for use in delaying messages about window sizes.
807          * If resending a FIN, be sure not to use a new sequence number.
808          */
809         if (flags & TH_FIN && tp->t_flags & TF_SENTFIN &&
810             tp->snd_nxt == tp->snd_max)
811                 tp->snd_nxt--;
812
813         if (th != NULL) {
814                 /*
815                  * If we are doing retransmissions, then snd_nxt will
816                  * not reflect the first unsent octet.  For ACK only
817                  * packets, we do not want the sequence number of the
818                  * retransmitted packet, we want the sequence number
819                  * of the next unsent octet.  So, if there is no data
820                  * (and no SYN or FIN), use snd_max instead of snd_nxt
821                  * when filling in ti_seq.  But if we are in persist
822                  * state, snd_max might reflect one byte beyond the
823                  * right edge of the window, so use snd_nxt in that
824                  * case, since we know we aren't doing a retransmission.
825                  * (retransmit and persist are mutually exclusive...)
826                  */
827                 if (len || (flags & (TH_SYN|TH_FIN)) ||
828                     tcp_callout_active(tp, tp->tt_persist))
829                         th->th_seq = htonl(tp->snd_nxt);
830                 else
831                         th->th_seq = htonl(tp->snd_max);
832                 th->th_ack = htonl(tp->rcv_nxt);
833                 if (optlen) {
834                         bcopy(opt, th + 1, optlen);
835                         th->th_off = (sizeof(struct tcphdr) + optlen) >> 2;
836                 }
837                 th->th_flags = flags;
838         }
839
840         /*
841          * Calculate receive window.  Don't shrink window, but avoid
842          * silly window syndrome by sending a 0 window if the actual
843          * window is less then one segment.
844          */
845         if (recvwin < (long)(so->so_rcv.ssb_hiwat / 4) &&
846             recvwin < (long)tp->t_maxseg)
847                 recvwin = 0;
848         if (recvwin < (tcp_seq_diff_t)(tp->rcv_adv - tp->rcv_nxt))
849                 recvwin = (tcp_seq_diff_t)(tp->rcv_adv - tp->rcv_nxt);
850         if (recvwin > (long)TCP_MAXWIN << tp->rcv_scale)
851                 recvwin = (long)TCP_MAXWIN << tp->rcv_scale;
852
853         /*
854          * Adjust the RXWIN0SENT flag - indicate that we have advertised
855          * a 0 window.  This may cause the remote transmitter to stall.  This
856          * flag tells soreceive() to disable delayed acknowledgements when
857          * draining the buffer.  This can occur if the receiver is attempting
858          * to read more data then can be buffered prior to transmitting on
859          * the connection.
860          */
861         if (recvwin == 0)
862                 tp->t_flags |= TF_RXWIN0SENT;
863         else
864                 tp->t_flags &= ~TF_RXWIN0SENT;
865
866         if (th != NULL)
867                 th->th_win = htons((u_short) (recvwin>>tp->rcv_scale));
868
869         if (SEQ_GT(tp->snd_up, tp->snd_nxt)) {
870                 if (th != NULL) {
871                         th->th_urp = htons((u_short)(tp->snd_up - tp->snd_nxt));
872                         th->th_flags |= TH_URG;
873                 }
874         } else {
875                 /*
876                  * If no urgent pointer to send, then we pull
877                  * the urgent pointer to the left edge of the send window
878                  * so that it doesn't drift into the send window on sequence
879                  * number wraparound.
880                  */
881                 tp->snd_up = tp->snd_una;               /* drag it along */
882         }
883
884         if (th != NULL) {
885 #ifdef TCP_SIGNATURE
886                 if (tp->t_flags & TF_SIGNATURE) {
887                         tcpsignature_compute(m, len, optlen,
888                             (u_char *)(th + 1) + sigoff, IPSEC_DIR_OUTBOUND);
889                 }
890 #endif /* TCP_SIGNATURE */
891
892                 /*
893                  * Put TCP length in extended header, and then
894                  * checksum extended header and data.
895                  */
896                 m->m_pkthdr.len = hdrlen + len; /* in6_cksum() need this */
897                 if (isipv6) {
898                         /*
899                          * ip6_plen is not need to be filled now, and will be
900                          * filled in ip6_output().
901                          */
902                         th->th_sum = in6_cksum(m, IPPROTO_TCP,
903                             sizeof(struct ip6_hdr),
904                             sizeof(struct tcphdr) + optlen + len);
905                 } else {
906                         m->m_pkthdr.csum_flags = CSUM_TCP;
907                         m->m_pkthdr.csum_data = offsetof(struct tcphdr, th_sum);
908                         if (len + optlen) {
909                                 th->th_sum = in_addword(th->th_sum,
910                                     htons((u_short)(optlen + len)));
911                         }
912
913                         /*
914                          * IP version must be set here for ipv4/ipv6 checking
915                          * later
916                          */
917                         KASSERT(ip->ip_v == IPVERSION,
918                             ("%s: IP version incorrect: %d",
919                              __func__, ip->ip_v));
920                 }
921         }
922
923         /*
924          * In transmit state, time the transmission and arrange for
925          * the retransmit.  In persist state, just set snd_max.
926          */
927         if (!(tp->t_flags & TF_FORCE) ||
928             !tcp_callout_active(tp, tp->tt_persist)) {
929                 tcp_seq startseq = tp->snd_nxt;
930
931                 /*
932                  * Advance snd_nxt over sequence space of this segment.
933                  */
934                 if (flags & (TH_SYN | TH_FIN)) {
935                         if (flags & TH_SYN)
936                                 tp->snd_nxt++;
937                         if (flags & TH_FIN) {
938                                 tp->snd_nxt++;
939                                 tp->t_flags |= TF_SENTFIN;
940                         }
941                 }
942                 tp->snd_nxt += len;
943                 if (SEQ_GT(tp->snd_nxt, tp->snd_max)) {
944                         tp->snd_max = tp->snd_nxt;
945                         /*
946                          * Time this transmission if not a retransmission and
947                          * not currently timing anything.
948                          */
949                         if (tp->t_rtttime == 0) {
950                                 tp->t_rtttime = ticks;
951                                 tp->t_rtseq = startseq;
952                                 tcpstat.tcps_segstimed++;
953                         }
954                 }
955
956                 /*
957                  * Set retransmit timer if not currently set,
958                  * and not doing a pure ack or a keep-alive probe.
959                  * Initial value for retransmit timer is smoothed
960                  * round-trip time + 2 * round-trip time variance.
961                  * Initialize shift counter which is used for backoff
962                  * of retransmit time.
963                  */
964                 if (!tcp_callout_active(tp, tp->tt_rexmt) &&
965                     tp->snd_nxt != tp->snd_una) {
966                         if (tcp_callout_active(tp, tp->tt_persist)) {
967                                 tcp_callout_stop(tp, tp->tt_persist);
968                                 tp->t_rxtshift = 0;
969                         }
970                         tcp_callout_reset(tp, tp->tt_rexmt, tp->t_rxtcur,
971                             tcp_timer_rexmt);
972                 }
973         } else {
974                 /*
975                  * Persist case, update snd_max but since we are in
976                  * persist mode (no window) we do not update snd_nxt.
977                  */
978                 int xlen = len;
979                 if (flags & TH_SYN)
980                         panic("tcp_output: persist timer to send SYN\n");
981                 if (flags & TH_FIN) {
982                         ++xlen;
983                         tp->t_flags |= TF_SENTFIN;
984                 }
985                 if (SEQ_GT(tp->snd_nxt + xlen, tp->snd_max))
986                         tp->snd_max = tp->snd_nxt + xlen;
987         }
988
989         if (th != NULL) {
990 #ifdef TCPDEBUG
991                 /* Trace. */
992                 if (so->so_options & SO_DEBUG) {
993                         tcp_trace(TA_OUTPUT, tp->t_state, tp,
994                             mtod(m, void *), th, 0);
995                 }
996 #endif
997
998                 /*
999                  * Fill in IP length and desired time to live and
1000                  * send to IP level.  There should be a better way
1001                  * to handle ttl and tos; we could keep them in
1002                  * the template, but need a way to checksum without them.
1003                  */
1004                 /*
1005                  * m->m_pkthdr.len should have been set before cksum
1006                  * calcuration, because in6_cksum() need it.
1007                  */
1008                 if (isipv6) {
1009                         /*
1010                          * we separately set hoplimit for every segment,
1011                          * since the user might want to change the value
1012                          * via setsockopt.  Also, desired default hop
1013                          * limit might be changed via Neighbor Discovery.
1014                          */
1015                         ip6->ip6_hlim = in6_selecthlim(inp,
1016                             (inp->in6p_route.ro_rt ?
1017                              inp->in6p_route.ro_rt->rt_ifp : NULL));
1018
1019                         /* TODO: IPv6 IP6TOS_ECT bit on */
1020                         error = ip6_output(m, inp->in6p_outputopts,
1021                             &inp->in6p_route, (so->so_options & SO_DONTROUTE),
1022                             NULL, NULL, inp);
1023                 } else {
1024                         struct rtentry *rt;
1025                         ip->ip_len = m->m_pkthdr.len;
1026 #ifdef INET6
1027                         if (INP_CHECK_SOCKAF(so, AF_INET6))
1028                                 ip->ip_ttl = in6_selecthlim(inp,
1029                                     (inp->in6p_route.ro_rt ?
1030                                      inp->in6p_route.ro_rt->rt_ifp : NULL));
1031                         else
1032 #endif
1033                                 ip->ip_ttl = inp->inp_ip_ttl;   /* XXX */
1034
1035                         ip->ip_tos = inp->inp_ip_tos;   /* XXX */
1036                         /*
1037                          * See if we should do MTU discovery.
1038                          * We do it only if the following are true:
1039                          *      1) we have a valid route to the destination
1040                          *      2) the MTU is not locked (if it is,
1041                          *         then discovery has been disabled)
1042                          */
1043                         if (path_mtu_discovery &&
1044                             (rt = inp->inp_route.ro_rt) &&
1045                             (rt->rt_flags & RTF_UP) &&
1046                             !(rt->rt_rmx.rmx_locks & RTV_MTU))
1047                                 ip->ip_off |= IP_DF;
1048
1049                         error = ip_output(m, inp->inp_options, &inp->inp_route,
1050                                           (so->so_options & SO_DONTROUTE) |
1051                                           IP_DEBUGROUTE, NULL, inp);
1052                 }
1053         } else {
1054                 KASSERT(error != 0, ("no error, but th not set\n"));
1055         }
1056         if (error) {
1057
1058                 /*
1059                  * We know that the packet was lost, so back out the
1060                  * sequence number advance, if any.
1061                  */
1062                 if (!(tp->t_flags & TF_FORCE) ||
1063                     !tcp_callout_active(tp, tp->tt_persist)) {
1064                         /*
1065                          * No need to check for TH_FIN here because
1066                          * the TF_SENTFIN flag handles that case.
1067                          */
1068                         if (!(flags & TH_SYN))
1069                                 tp->snd_nxt -= len;
1070                 }
1071
1072 out:
1073                 if (error == ENOBUFS) {
1074                         /*
1075                          * If we can't send, make sure there is something
1076                          * to get us going again later.
1077                          *
1078                          * The persist timer isn't necessarily allowed in all
1079                          * states, use the rexmt timer.
1080                          */
1081                         if (!tcp_callout_active(tp, tp->tt_rexmt) &&
1082                             !tcp_callout_active(tp, tp->tt_persist)) {
1083                                 tcp_callout_reset(tp, tp->tt_rexmt,
1084                                                   tp->t_rxtcur,
1085                                                   tcp_timer_rexmt);
1086 #if 0
1087                                 tp->t_rxtshift = 0;
1088                                 tcp_setpersist(tp);
1089 #endif
1090                         }
1091                         tcp_quench(inp, 0);
1092                         return (0);
1093                 }
1094                 if (error == EMSGSIZE) {
1095                         /*
1096                          * ip_output() will have already fixed the route
1097                          * for us.  tcp_mtudisc() will, as its last action,
1098                          * initiate retransmission, so it is important to
1099                          * not do so here.
1100                          */
1101                         tcp_mtudisc(inp, 0);
1102                         return 0;
1103                 }
1104                 if ((error == EHOSTUNREACH || error == ENETDOWN) &&
1105                     TCPS_HAVERCVDSYN(tp->t_state)) {
1106                         tp->t_softerror = error;
1107                         return (0);
1108                 }
1109                 return (error);
1110         }
1111         tcpstat.tcps_sndtotal++;
1112
1113         /*
1114          * Data sent (as far as we can tell).
1115          *
1116          * If this advertises a larger window than any other segment,
1117          * then remember the size of the advertised window.
1118          *
1119          * Any pending ACK has now been sent.
1120          */
1121         if (recvwin > 0 && SEQ_GT(tp->rcv_nxt + recvwin, tp->rcv_adv)) {
1122                 tp->rcv_adv = tp->rcv_nxt + recvwin;
1123                 tp->t_flags &= ~TF_RXRESIZED;
1124         }
1125         tp->last_ack_sent = tp->rcv_nxt;
1126         tp->t_flags &= ~TF_ACKNOW;
1127         if (tcp_delack_enabled)
1128                 tcp_callout_stop(tp, tp->tt_delack);
1129         if (sendalot)
1130                 goto again;
1131         return (0);
1132 }
1133
1134 void
1135 tcp_setpersist(struct tcpcb *tp)
1136 {
1137         int t = ((tp->t_srtt >> 2) + tp->t_rttvar) >> 1;
1138         int tt;
1139
1140         if (tp->t_state == TCPS_SYN_SENT ||
1141             tp->t_state == TCPS_SYN_RECEIVED) {
1142                 panic("tcp_setpersist: not established yet, current %s\n",
1143                       tp->t_state == TCPS_SYN_SENT ?
1144                       "SYN_SENT" : "SYN_RECEIVED");
1145         }
1146
1147         if (tcp_callout_active(tp, tp->tt_rexmt))
1148                 panic("tcp_setpersist: retransmit pending");
1149         /*
1150          * Start/restart persistance timer.
1151          */
1152         TCPT_RANGESET(tt, t * tcp_backoff[tp->t_rxtshift], TCPTV_PERSMIN,
1153                       TCPTV_PERSMAX);
1154         tcp_callout_reset(tp, tp->tt_persist, tt, tcp_timer_persist);
1155         if (tp->t_rxtshift < TCP_MAXRXTSHIFT)
1156                 tp->t_rxtshift++;
1157 }