sys/netinet/tcp_timer.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2003-2004 Jeffrey Hsu.  All rights reserved.
   3  * Copyright (c) 1982, 1986, 1988, 1990, 1993, 1995
   4  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
   5  *
   6  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   7  * modification, are permitted provided that the following conditions
   8  * are met:
   9  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  10  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  11  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  13  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  14  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
  15  *    must display the following acknowledgement:
  16  *      This product includes software developed by the University of
  17  *      California, Berkeley and its contributors.
  18  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  19  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  20  *    without specific prior written permission.
  21  *
  22  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  23  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  24  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  25  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  26  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  27  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  28  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  29  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  30  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  31  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  32  * SUCH DAMAGE.
  33  *
  34  *      @(#)tcp_timer.c 8.2 (Berkeley) 5/24/95
  35  * $FreeBSD: src/sys/netinet/tcp_timer.c,v 1.34.2.14 2003/02/03 02:33:41 hsu Exp $
  36  * $DragonFly: src/sys/netinet/tcp_timer.c,v 1.6 2004/03/08 00:39:00 hsu Exp $
  37  */
  38
  39 #include "opt_compat.h"
  40 #include "opt_inet6.h"
  41 #include "opt_tcpdebug.h"
  42
  43 #include <sys/param.h>
  44 #include <sys/systm.h>
  45 #include <sys/kernel.h>
  46 #include <sys/mbuf.h>
  47 #include <sys/sysctl.h>
  48 #include <sys/socket.h>
  49 #include <sys/socketvar.h>
  50 #include <sys/protosw.h>
  51
  52 #include <machine/cpu.h>        /* before tcp_seq.h, for tcp_random18() */
  53
  54 #include <net/route.h>
  55
  56 #include <netinet/in.h>
  57 #include <netinet/in_systm.h>
  58 #include <netinet/in_pcb.h>
  59 #ifdef INET6
  60 #include <netinet6/in6_pcb.h>
  61 #endif
  62 #include <netinet/ip_var.h>
  63 #include <netinet/tcp.h>
  64 #include <netinet/tcp_fsm.h>
  65 #include <netinet/tcp_seq.h>
  66 #include <netinet/tcp_timer.h>
  67 #include <netinet/tcp_var.h>
  68 #include <netinet/tcpip.h>
  69 #ifdef TCPDEBUG
  70 #include <netinet/tcp_debug.h>
  71 #endif
  72
  73 static int
  74 sysctl_msec_to_ticks(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
  75 {
  76         int error, s, tt;
  77
  78         tt = *(int *)oidp->oid_arg1;
  79         s = (int)((int64_t)tt * 1000 / hz);
  80
  81         error = sysctl_handle_int(oidp, &s, 0, req);
  82         if (error || !req->newptr)
  83                 return (error);
  84
  85         tt = (int)((int64_t)s * hz / 1000);
  86         if (tt < 1)
  87                 return (EINVAL);
  88
  89         *(int *)oidp->oid_arg1 = tt;
  90         return (0);
  91 }
  92
  93 int     tcp_keepinit;
  94 SYSCTL_PROC(_net_inet_tcp, TCPCTL_KEEPINIT, keepinit, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RW,
  95     &tcp_keepinit, 0, sysctl_msec_to_ticks, "I", "");
  96
  97 int     tcp_keepidle;
  98 SYSCTL_PROC(_net_inet_tcp, TCPCTL_KEEPIDLE, keepidle, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RW,
  99     &tcp_keepidle, 0, sysctl_msec_to_ticks, "I", "");
 100
 101 int     tcp_keepintvl;
 102 SYSCTL_PROC(_net_inet_tcp, TCPCTL_KEEPINTVL, keepintvl, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RW,
 103     &tcp_keepintvl, 0, sysctl_msec_to_ticks, "I", "");
 104
 105 int     tcp_delacktime;
 106 SYSCTL_PROC(_net_inet_tcp, TCPCTL_DELACKTIME, delacktime,
 107     CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RW, &tcp_delacktime, 0, sysctl_msec_to_ticks, "I",
 108     "Time before a delayed ACK is sent");
 109
 110 int     tcp_msl;
 111 SYSCTL_PROC(_net_inet_tcp, OID_AUTO, msl, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RW,
 112     &tcp_msl, 0, sysctl_msec_to_ticks, "I", "Maximum segment lifetime");
 113
 114 int     tcp_rexmit_min;
 115 SYSCTL_PROC(_net_inet_tcp, OID_AUTO, rexmit_min, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RW,
 116     &tcp_rexmit_min, 0, sysctl_msec_to_ticks, "I", "Minimum Retransmission Timeout");
 117
 118 int     tcp_rexmit_slop;
 119 SYSCTL_PROC(_net_inet_tcp, OID_AUTO, rexmit_slop, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RW,
 120     &tcp_rexmit_slop, 0, sysctl_msec_to_ticks, "I", "Retransmission Timer Slop");
 121
 122 static int      always_keepalive = 0;
 123 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp, OID_AUTO, always_keepalive, CTLFLAG_RW,
 124     &always_keepalive , 0, "Assume SO_KEEPALIVE on all TCP connections");
 125
 126 static int      tcp_keepcnt = TCPTV_KEEPCNT;
 127         /* max idle probes */
 128 int     tcp_maxpersistidle;
 129         /* max idle time in persist */
 130 int     tcp_maxidle;
 131
 132 /*
 133  * Tcp protocol timeout routine called every 500 ms.
 134  * Updates timestamps used for TCP
 135  * causes finite state machine actions if timers expire.
 136  */
 137 void
 138 tcp_slowtimo()
 139 {
 140         int s;
 141
 142         s = splnet();
 143
 144         tcp_maxidle = tcp_keepcnt * tcp_keepintvl;
 145
 146         splx(s);
 147 }
 148
 149 /*
 150  * Cancel all timers for TCP tp.
 151  */
 152 void
 153 tcp_canceltimers(tp)
 154         struct tcpcb *tp;
 155 {
 156         callout_stop(tp->tt_2msl);
 157         callout_stop(tp->tt_persist);
 158         callout_stop(tp->tt_keep);
 159         callout_stop(tp->tt_rexmt);
 160 }
 161
 162 int     tcp_syn_backoff[TCP_MAXRXTSHIFT + 1] =
 163     { 1, 1, 1, 1, 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 64, 64 };
 164
 165 int     tcp_backoff[TCP_MAXRXTSHIFT + 1] =
 166     { 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 64, 64, 64, 64, 64, 64 };
 167
 168 static int tcp_totbackoff = 511;        /* sum of tcp_backoff[] */
 169
 170 /*
 171  * TCP timer processing.
 172  */
 173 void
 174 tcp_timer_delack(xtp)
 175         void *xtp;
 176 {
 177         struct tcpcb *tp = xtp;
 178         int s;
 179
 180         s = splnet();
 181         if (callout_pending(tp->tt_delack) || !callout_active(tp->tt_delack)) {
 182                 splx(s);
 183                 return;
 184         }
 185         callout_deactivate(tp->tt_delack);
 186
 187         tp->t_flags |= TF_ACKNOW;
 188         tcpstat.tcps_delack++;
 189         (void) tcp_output(tp);
 190         splx(s);
 191 }
 192
 193 void
 194 tcp_timer_2msl(xtp)
 195         void *xtp;
 196 {
 197         struct tcpcb *tp = xtp;
 198         int s;
 199 #ifdef TCPDEBUG
 200         int ostate;
 201
 202         ostate = tp->t_state;
 203 #endif
 204         s = splnet();
 205         if (callout_pending(tp->tt_2msl) || !callout_active(tp->tt_2msl)) {
 206                 splx(s);
 207                 return;
 208         }
 209         callout_deactivate(tp->tt_2msl);
 210         /*
 211          * 2 MSL timeout in shutdown went off.  If we're closed but
 212          * still waiting for peer to close and connection has been idle
 213          * too long, or if 2MSL time is up from TIME_WAIT, delete connection
 214          * control block.  Otherwise, check again in a bit.
 215          */
 216         if (tp->t_state != TCPS_TIME_WAIT &&
 217             (ticks - tp->t_rcvtime) <= tcp_maxidle)
 218                 callout_reset(tp->tt_2msl, tcp_keepintvl,
 219                               tcp_timer_2msl, tp);
 220         else
 221                 tp = tcp_close(tp);
 222
 223 #ifdef TCPDEBUG
 224         if (tp && (tp->t_inpcb->inp_socket->so_options & SO_DEBUG))
 225                 tcp_trace(TA_USER, ostate, tp, (void *)0, (struct tcphdr *)0,
 226                           PRU_SLOWTIMO);
 227 #endif
 228         splx(s);
 229 }
 230
 231 void
 232 tcp_timer_keep(xtp)
 233         void *xtp;
 234 {
 235         struct tcpcb *tp = xtp;
 236         struct tcptemp *t_template;
 237         int s;
 238 #ifdef TCPDEBUG
 239         int ostate;
 240
 241         ostate = tp->t_state;
 242 #endif
 243         s = splnet();
 244         if (callout_pending(tp->tt_keep) || !callout_active(tp->tt_keep)) {
 245                 splx(s);
 246                 return;
 247         }
 248         callout_deactivate(tp->tt_keep);
 249         /*
 250          * Keep-alive timer went off; send something
 251          * or drop connection if idle for too long.
 252          */
 253         tcpstat.tcps_keeptimeo++;
 254         if (tp->t_state < TCPS_ESTABLISHED)
 255                 goto dropit;
 256         if ((always_keepalive ||
 257              tp->t_inpcb->inp_socket->so_options & SO_KEEPALIVE) &&
 258             tp->t_state <= TCPS_CLOSING) {
 259                 if ((ticks - tp->t_rcvtime) >= tcp_keepidle + tcp_maxidle)
 260                         goto dropit;
 261                 /*
 262                  * Send a packet designed to force a response
 263                  * if the peer is up and reachable:
 264                  * either an ACK if the connection is still alive,
 265                  * or an RST if the peer has closed the connection
 266                  * due to timeout or reboot.
 267                  * Using sequence number tp->snd_una-1
 268                  * causes the transmitted zero-length segment
 269                  * to lie outside the receive window;
 270                  * by the protocol spec, this requires the
 271                  * correspondent TCP to respond.
 272                  */
 273                 tcpstat.tcps_keepprobe++;
 274                 t_template = tcp_maketemplate(tp);
 275                 if (t_template) {
 276                         tcp_respond(tp, t_template->tt_ipgen,
 277                                     &t_template->tt_t, (struct mbuf *)NULL,
 278                                     tp->rcv_nxt, tp->snd_una - 1, 0);
 279                         (void) m_free(dtom(t_template));
 280                 }
 281                 callout_reset(tp->tt_keep, tcp_keepintvl, tcp_timer_keep, tp);
 282         } else
 283                 callout_reset(tp->tt_keep, tcp_keepidle, tcp_timer_keep, tp);
 284
 285 #ifdef TCPDEBUG
 286         if (tp->t_inpcb->inp_socket->so_options & SO_DEBUG)
 287                 tcp_trace(TA_USER, ostate, tp, (void *)0, (struct tcphdr *)0,
 288                           PRU_SLOWTIMO);
 289 #endif
 290         splx(s);
 291         return;
 292
 293 dropit:
 294         tcpstat.tcps_keepdrops++;
 295         tp = tcp_drop(tp, ETIMEDOUT);
 296
 297 #ifdef TCPDEBUG
 298         if (tp && (tp->t_inpcb->inp_socket->so_options & SO_DEBUG))
 299                 tcp_trace(TA_USER, ostate, tp, (void *)0, (struct tcphdr *)0,
 300                           PRU_SLOWTIMO);
 301 #endif
 302         splx(s);
 303 }
 304
 305 void
 306 tcp_timer_persist(xtp)
 307         void *xtp;
 308 {
 309         struct tcpcb *tp = xtp;
 310         int s;
 311 #ifdef TCPDEBUG
 312         int ostate;
 313
 314         ostate = tp->t_state;
 315 #endif
 316         s = splnet();
 317         if (callout_pending(tp->tt_persist) || !callout_active(tp->tt_persist)){
 318                 splx(s);
 319                 return;
 320         }
 321         callout_deactivate(tp->tt_persist);
 322         /*
 323          * Persistance timer into zero window.
 324          * Force a byte to be output, if possible.
 325          */
 326         tcpstat.tcps_persisttimeo++;
 327         /*
 328          * Hack: if the peer is dead/unreachable, we do not
 329          * time out if the window is closed.  After a full
 330          * backoff, drop the connection if the idle time
 331          * (no responses to probes) reaches the maximum
 332          * backoff that we would use if retransmitting.
 333          */
 334         if (tp->t_rxtshift == TCP_MAXRXTSHIFT &&
 335             ((ticks - tp->t_rcvtime) >= tcp_maxpersistidle ||
 336              (ticks - tp->t_rcvtime) >= TCP_REXMTVAL(tp) * tcp_totbackoff)) {
 337                 tcpstat.tcps_persistdrop++;
 338                 tp = tcp_drop(tp, ETIMEDOUT);
 339                 goto out;
 340         }
 341         tcp_setpersist(tp);
 342         tp->t_force = 1;
 343         (void) tcp_output(tp);
 344         tp->t_force = 0;
 345
 346 out:
 347 #ifdef TCPDEBUG
 348         if (tp && tp->t_inpcb->inp_socket->so_options & SO_DEBUG)
 349                 tcp_trace(TA_USER, ostate, tp, (void *)0, (struct tcphdr *)0,
 350                           PRU_SLOWTIMO);
 351 #endif
 352         splx(s);
 353 }
 354
 355 void
 356 tcp_save_congestion_state(struct tcpcb *tp)
 357 {
 358         tp->snd_cwnd_prev = tp->snd_cwnd;
 359         tp->snd_ssthresh_prev = tp->snd_ssthresh;
 360         tp->snd_recover_prev = tp->snd_recover;
 361         if (IN_FASTRECOVERY(tp))
 362           tp->t_flags |= TF_WASFRECOVERY;
 363         else
 364           tp->t_flags &= ~TF_WASFRECOVERY;
 365         if (tp->t_flags & TF_RCVD_TSTMP) {
 366                 tp->t_rexmtTS = ticks;
 367                 tp->t_flags |= TF_FIRSTACCACK;
 368         }
 369 }
 370
 371 void
 372 tcp_revert_congestion_state(struct tcpcb *tp)
 373 {
 374         tp->snd_cwnd = tp->snd_cwnd_prev;
 375         tp->snd_ssthresh = tp->snd_ssthresh_prev;
 376         tp->snd_recover = tp->snd_recover_prev;
 377         if (tp->t_flags & TF_WASFRECOVERY)
 378             ENTER_FASTRECOVERY(tp);
 379         if (tp->t_flags & TF_FASTREXMT) {
 380                 ++tcpstat.tcps_sndfastrexmitbad;
 381                 if (tp->t_flags & TF_EARLYREXMT)
 382                         ++tcpstat.tcps_sndearlyrexmitbad;
 383         } else
 384                 ++tcpstat.tcps_sndrtobad;
 385         tp->t_badrxtwin = 0;
 386         tp->t_rxtshift = 0;
 387         tp->snd_nxt = tp->snd_max;
 388 }
 389
 390 void
 391 tcp_timer_rexmt(xtp)
 392         void *xtp;
 393 {
 394         struct tcpcb *tp = xtp;
 395         int s;
 396         int rexmt;
 397 #ifdef TCPDEBUG
 398         int ostate;
 399
 400         ostate = tp->t_state;
 401 #endif
 402         s = splnet();
 403         if (callout_pending(tp->tt_rexmt) || !callout_active(tp->tt_rexmt)) {
 404                 splx(s);
 405                 return;
 406         }
 407         callout_deactivate(tp->tt_rexmt);
 408         /*
 409          * Retransmission timer went off.  Message has not
 410          * been acked within retransmit interval.  Back off
 411          * to a longer retransmit interval and retransmit one segment.
 412          */
 413         if (++tp->t_rxtshift > TCP_MAXRXTSHIFT) {
 414                 tp->t_rxtshift = TCP_MAXRXTSHIFT;
 415                 tcpstat.tcps_timeoutdrop++;
 416                 tp = tcp_drop(tp, tp->t_softerror ?
 417                               tp->t_softerror : ETIMEDOUT);
 418                 goto out;
 419         }
 420         if (tp->t_rxtshift == 1) {
 421                 /*
 422                  * first retransmit; record ssthresh and cwnd so they can
 423                  * be recovered if this turns out to be a "bad" retransmit.
 424                  * A retransmit is considered "bad" if an ACK for this
 425                  * segment is received within RTT/2 interval; the assumption
 426                  * here is that the ACK was already in flight.  See
 427                  * "On Estimating End-to-End Network Path Properties" by
 428                  * Allman and Paxson for more details.
 429                  */
 430                 tp->t_badrxtwin = ticks + (tp->t_srtt >> (TCP_RTT_SHIFT + 1));
 431                 tcp_save_congestion_state(tp);
 432                 tp->t_flags &= ~(TF_FASTREXMT | TF_EARLYREXMT);
 433         }
 434         tcpstat.tcps_rexmttimeo++;
 435         if (tp->t_state == TCPS_SYN_SENT)
 436                 rexmt = TCP_REXMTVAL(tp) * tcp_syn_backoff[tp->t_rxtshift];
 437         else
 438                 rexmt = TCP_REXMTVAL(tp) * tcp_backoff[tp->t_rxtshift];
 439         TCPT_RANGESET(tp->t_rxtcur, rexmt,
 440                       tp->t_rttmin, TCPTV_REXMTMAX);
 441         /*
 442          * Disable rfc1323 and rfc1644 if we havn't got any response to
 443          * our third SYN to work-around some broken terminal servers
 444          * (most of which have hopefully been retired) that have bad VJ
 445          * header compression code which trashes TCP segments containing
 446          * unknown-to-them TCP options.
 447          */
 448         if ((tp->t_state == TCPS_SYN_SENT) && (tp->t_rxtshift == 3))
 449                 tp->t_flags &= ~(TF_REQ_SCALE|TF_REQ_TSTMP|TF_REQ_CC);
 450         /*
 451          * If losing, let the lower level know and try for
 452          * a better route.  Also, if we backed off this far,
 453          * our srtt estimate is probably bogus.  Clobber it
 454          * so we'll take the next rtt measurement as our srtt;
 455          * move the current srtt into rttvar to keep the current
 456          * retransmit times until then.
 457          */
 458         if (tp->t_rxtshift > TCP_MAXRXTSHIFT / 4) {
 459 #ifdef INET6
 460                 if ((tp->t_inpcb->inp_vflag & INP_IPV6) != 0)
 461                         in6_losing(tp->t_inpcb);
 462                 else
 463 #endif
 464                 in_losing(tp->t_inpcb);
 465                 tp->t_rttvar += (tp->t_srtt >> TCP_RTT_SHIFT);
 466                 tp->t_srtt = 0;
 467         }
 468         tp->snd_nxt = tp->snd_una;
 469         tp->snd_recover = tp->snd_max;
 470         /*
 471          * Force a segment to be sent.
 472          */
 473         tp->t_flags |= TF_ACKNOW;
 474         /*
 475          * If timing a segment in this window, stop the timer.
 476          */
 477         tp->t_rtttime = 0;
 478         /*
 479          * Close the congestion window down to one segment
 480          * (we'll open it by one segment for each ack we get).
 481          * Since we probably have a window's worth of unacked
 482          * data accumulated, this "slow start" keeps us from
 483          * dumping all that data as back-to-back packets (which
 484          * might overwhelm an intermediate gateway).
 485          *
 486          * There are two phases to the opening: Initially we
 487          * open by one mss on each ack.  This makes the window
 488          * size increase exponentially with time.  If the
 489          * window is larger than the path can handle, this
 490          * exponential growth results in dropped packet(s)
 491          * almost immediately.  To get more time between
 492          * drops but still "push" the network to take advantage
 493          * of improving conditions, we switch from exponential
 494          * to linear window opening at some threshhold size.
 495          * For a threshhold, we use half the current window
 496          * size, truncated to a multiple of the mss.
 497          *
 498          * (the minimum cwnd that will give us exponential
 499          * growth is 2 mss.  We don't allow the threshhold
 500          * to go below this.)
 501          */
 502         {
 503                 u_int win = min(tp->snd_wnd, tp->snd_cwnd) / 2 / tp->t_maxseg;
 504                 if (win < 2)
 505                         win = 2;
 506                 tp->snd_cwnd = tp->t_maxseg;
 507                 tp->snd_ssthresh = win * tp->t_maxseg;
 508                 tp->t_dupacks = 0;
 509         }
 510         EXIT_FASTRECOVERY(tp);
 511         (void) tcp_output(tp);
 512
 513 out:
 514 #ifdef TCPDEBUG
 515         if (tp && (tp->t_inpcb->inp_socket->so_options & SO_DEBUG))
 516                 tcp_trace(TA_USER, ostate, tp, (void *)0, (struct tcphdr *)0,
 517                           PRU_SLOWTIMO);
 518 #endif
 519         splx(s);
 520 }