sys/netinet/tcp_output.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 1982, 1986, 1988, 1990, 1993, 1995
   3  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
   4  *
   5  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   6  * modification, are permitted provided that the following conditions
   7  * are met:
   8  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
   9  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  10  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  11  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  12  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  13  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  14  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  15  *    without specific prior written permission.
  16  *
  17  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  18  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  19  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  20  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  21  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  22  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  23  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  24  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  25  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  26  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  27  * SUCH DAMAGE.
  28  *
  29  *      @(#)tcp_output.c        8.4 (Berkeley) 5/24/95
  30  */
  31
  32 #include <sys/cdefs.h>
  33 __FBSDID("$FreeBSD$");
  34
  35 #include "opt_inet.h"
  36 #include "opt_inet6.h"
  37 #include "opt_ipsec.h"
  38 #include "opt_tcpdebug.h"
  39
  40 #include <sys/param.h>
  41 #include <sys/systm.h>
  42 #include <sys/domain.h>
  43 #include <sys/hhook.h>
  44 #include <sys/kernel.h>
  45 #include <sys/lock.h>
  46 #include <sys/mbuf.h>
  47 #include <sys/mutex.h>
  48 #include <sys/protosw.h>
  49 #include <sys/socket.h>
  50 #include <sys/socketvar.h>
  51 #include <sys/sysctl.h>
  52
  53 #include <net/if.h>
  54 #include <net/route.h>
  55 #include <net/vnet.h>
  56
  57 #include <netinet/cc.h>
  58 #include <netinet/in.h>
  59 #include <netinet/in_systm.h>
  60 #include <netinet/ip.h>
  61 #include <netinet/in_pcb.h>
  62 #include <netinet/ip_var.h>
  63 #include <netinet/ip_options.h>
  64 #ifdef INET6
  65 #include <netinet6/in6_pcb.h>
  66 #include <netinet/ip6.h>
  67 #include <netinet6/ip6_var.h>
  68 #endif
  69 #define TCPOUTFLAGS
  70 #include <netinet/tcp_fsm.h>
  71 #include <netinet/tcp_seq.h>
  72 #include <netinet/tcp_timer.h>
  73 #include <netinet/tcp_var.h>
  74 #include <netinet/tcpip.h>
  75 #ifdef TCPDEBUG
  76 #include <netinet/tcp_debug.h>
  77 #endif
  78 #ifdef TCP_OFFLOAD
  79 #include <netinet/tcp_offload.h>
  80 #endif
  81
  82 #ifdef IPSEC
  83 #include <netipsec/ipsec.h>
  84 #endif /*IPSEC*/
  85
  86 #include <machine/in_cksum.h>
  87
  88 #include <security/mac/mac_framework.h>
  89
  90 VNET_DEFINE(int, path_mtu_discovery) = 1;
  91 SYSCTL_VNET_INT(_net_inet_tcp, OID_AUTO, path_mtu_discovery, CTLFLAG_RW,
  92         &VNET_NAME(path_mtu_discovery), 1,
  93         "Enable Path MTU Discovery");
  94
  95 VNET_DEFINE(int, tcp_do_tso) = 1;
  96 #define V_tcp_do_tso            VNET(tcp_do_tso)
  97 SYSCTL_VNET_INT(_net_inet_tcp, OID_AUTO, tso, CTLFLAG_RW,
  98         &VNET_NAME(tcp_do_tso), 0,
  99         "Enable TCP Segmentation Offload");
 100
 101 VNET_DEFINE(int, tcp_sendspace) = 1024*32;
 102 #define V_tcp_sendspace VNET(tcp_sendspace)
 103 SYSCTL_VNET_INT(_net_inet_tcp, TCPCTL_SENDSPACE, sendspace, CTLFLAG_RW,
 104         &VNET_NAME(tcp_sendspace), 0, "Initial send socket buffer size");
 105
 106 VNET_DEFINE(int, tcp_do_autosndbuf) = 1;
 107 #define V_tcp_do_autosndbuf     VNET(tcp_do_autosndbuf)
 108 SYSCTL_VNET_INT(_net_inet_tcp, OID_AUTO, sendbuf_auto, CTLFLAG_RW,
 109         &VNET_NAME(tcp_do_autosndbuf), 0,
 110         "Enable automatic send buffer sizing");
 111
 112 VNET_DEFINE(int, tcp_autosndbuf_inc) = 8*1024;
 113 #define V_tcp_autosndbuf_inc    VNET(tcp_autosndbuf_inc)
 114 SYSCTL_VNET_INT(_net_inet_tcp, OID_AUTO, sendbuf_inc, CTLFLAG_RW,
 115         &VNET_NAME(tcp_autosndbuf_inc), 0,
 116         "Incrementor step size of automatic send buffer");
 117
 118 VNET_DEFINE(int, tcp_autosndbuf_max) = 2*1024*1024;
 119 #define V_tcp_autosndbuf_max    VNET(tcp_autosndbuf_max)
 120 SYSCTL_VNET_INT(_net_inet_tcp, OID_AUTO, sendbuf_max, CTLFLAG_RW,
 121         &VNET_NAME(tcp_autosndbuf_max), 0,
 122         "Max size of automatic send buffer");
 123
 124 static void inline      hhook_run_tcp_est_out(struct tcpcb *tp,
 125                             struct tcphdr *th, struct tcpopt *to,
 126                             long len, int tso);
 127 static void inline      cc_after_idle(struct tcpcb *tp);
 128
 129 /*
 130  * Wrapper for the TCP established output helper hook.
 131  */
 132 static void inline
 133 hhook_run_tcp_est_out(struct tcpcb *tp, struct tcphdr *th,
 134     struct tcpopt *to, long len, int tso)
 135 {
 136         struct tcp_hhook_data hhook_data;
 137
 138         if (V_tcp_hhh[HHOOK_TCP_EST_OUT]->hhh_nhooks > 0) {
 139                 hhook_data.tp = tp;
 140                 hhook_data.th = th;
 141                 hhook_data.to = to;
 142                 hhook_data.len = len;
 143                 hhook_data.tso = tso;
 144
 145                 hhook_run_hooks(V_tcp_hhh[HHOOK_TCP_EST_OUT], &hhook_data,
 146                     tp->osd);
 147         }
 148 }
 149
 150 /*
 151  * CC wrapper hook functions
 152  */
 153 static void inline
 154 cc_after_idle(struct tcpcb *tp)
 155 {
 156         INP_WLOCK_ASSERT(tp->t_inpcb);
 157
 158         if (CC_ALGO(tp)->after_idle != NULL)
 159                 CC_ALGO(tp)->after_idle(tp->ccv);
 160 }
 161
 162 /*
 163  * Tcp output routine: figure out what should be sent and send it.
 164  */
 165 int
 166 tcp_output(struct tcpcb *tp)
 167 {
 168         struct socket *so = tp->t_inpcb->inp_socket;
 169         long len, recwin, sendwin;
 170         int off, flags, error = 0;      /* Keep compiler happy */
 171         struct mbuf *m;
 172         struct ip *ip = NULL;
 173         struct ipovly *ipov = NULL;
 174         struct tcphdr *th;
 175         u_char opt[TCP_MAXOLEN];
 176         unsigned ipoptlen, optlen, hdrlen;
 177 #ifdef IPSEC
 178         unsigned ipsec_optlen = 0;
 179 #endif
 180         int idle, sendalot;
 181         int sack_rxmit, sack_bytes_rxmt;
 182         struct sackhole *p;
 183         int tso, mtu;
 184         struct tcpopt to;
 185 #if 0
 186         int maxburst = TCP_MAXBURST;
 187 #endif
 188 #ifdef INET6
 189         struct ip6_hdr *ip6 = NULL;
 190         int isipv6;
 191
 192         isipv6 = (tp->t_inpcb->inp_vflag & INP_IPV6) != 0;
 193 #endif
 194
 195         INP_WLOCK_ASSERT(tp->t_inpcb);
 196
 197 #ifdef TCP_OFFLOAD
 198         if (tp->t_flags & TF_TOE)
 199                 return (tcp_offload_output(tp));
 200 #endif
 201
 202         /*
 203          * Determine length of data that should be transmitted,
 204          * and flags that will be used.
 205          * If there is some data or critical controls (SYN, RST)
 206          * to send, then transmit; otherwise, investigate further.
 207          */
 208         idle = (tp->t_flags & TF_LASTIDLE) || (tp->snd_max == tp->snd_una);
 209         if (idle && ticks - tp->t_rcvtime >= tp->t_rxtcur)
 210                 cc_after_idle(tp);
 211         tp->t_flags &= ~TF_LASTIDLE;
 212         if (idle) {
 213                 if (tp->t_flags & TF_MORETOCOME) {
 214                         tp->t_flags |= TF_LASTIDLE;
 215                         idle = 0;
 216                 }
 217         }
 218 again:
 219         /*
 220          * If we've recently taken a timeout, snd_max will be greater than
 221          * snd_nxt.  There may be SACK information that allows us to avoid
 222          * resending already delivered data.  Adjust snd_nxt accordingly.
 223          */
 224         if ((tp->t_flags & TF_SACK_PERMIT) &&
 225             SEQ_LT(tp->snd_nxt, tp->snd_max))
 226                 tcp_sack_adjust(tp);
 227         sendalot = 0;
 228         tso = 0;
 229         mtu = 0;
 230         off = tp->snd_nxt - tp->snd_una;
 231         sendwin = min(tp->snd_wnd, tp->snd_cwnd);
 232
 233         flags = tcp_outflags[tp->t_state];
 234         /*
 235          * Send any SACK-generated retransmissions.  If we're explicitly trying
 236          * to send out new data (when sendalot is 1), bypass this function.
 237          * If we retransmit in fast recovery mode, decrement snd_cwnd, since
 238          * we're replacing a (future) new transmission with a retransmission
 239          * now, and we previously incremented snd_cwnd in tcp_input().
 240          */
 241         /*
 242          * Still in sack recovery , reset rxmit flag to zero.
 243          */
 244         sack_rxmit = 0;
 245         sack_bytes_rxmt = 0;
 246         len = 0;
 247         p = NULL;
 248         if ((tp->t_flags & TF_SACK_PERMIT) && IN_FASTRECOVERY(tp->t_flags) &&
 249             (p = tcp_sack_output(tp, &sack_bytes_rxmt))) {
 250                 long cwin;
 251
 252                 cwin = min(tp->snd_wnd, tp->snd_cwnd) - sack_bytes_rxmt;
 253                 if (cwin < 0)
 254                         cwin = 0;
 255                 /* Do not retransmit SACK segments beyond snd_recover */
 256                 if (SEQ_GT(p->end, tp->snd_recover)) {
 257                         /*
 258                          * (At least) part of sack hole extends beyond
 259                          * snd_recover. Check to see if we can rexmit data
 260                          * for this hole.
 261                          */
 262                         if (SEQ_GEQ(p->rxmit, tp->snd_recover)) {
 263                                 /*
 264                                  * Can't rexmit any more data for this hole.
 265                                  * That data will be rexmitted in the next
 266                                  * sack recovery episode, when snd_recover
 267                                  * moves past p->rxmit.
 268                                  */
 269                                 p = NULL;
 270                                 goto after_sack_rexmit;
 271                         } else
 272                                 /* Can rexmit part of the current hole */
 273                                 len = ((long)ulmin(cwin,
 274                                                    tp->snd_recover - p->rxmit));
 275                 } else
 276                         len = ((long)ulmin(cwin, p->end - p->rxmit));
 277                 off = p->rxmit - tp->snd_una;
 278                 KASSERT(off >= 0,("%s: sack block to the left of una : %d",
 279                     __func__, off));
 280                 if (len > 0) {
 281                         sack_rxmit = 1;
 282                         sendalot = 1;
 283                         TCPSTAT_INC(tcps_sack_rexmits);
 284                         TCPSTAT_ADD(tcps_sack_rexmit_bytes,
 285                             min(len, tp->t_maxseg));
 286                 }
 287         }
 288 after_sack_rexmit:
 289         /*
 290          * Get standard flags, and add SYN or FIN if requested by 'hidden'
 291          * state flags.
 292          */
 293         if (tp->t_flags & TF_NEEDFIN)
 294                 flags |= TH_FIN;
 295         if (tp->t_flags & TF_NEEDSYN)
 296                 flags |= TH_SYN;
 297
 298         SOCKBUF_LOCK(&so->so_snd);
 299         /*
 300          * If in persist timeout with window of 0, send 1 byte.
 301          * Otherwise, if window is small but nonzero
 302          * and timer expired, we will send what we can
 303          * and go to transmit state.
 304          */
 305         if (tp->t_flags & TF_FORCEDATA) {
 306                 if (sendwin == 0) {
 307                         /*
 308                          * If we still have some data to send, then
 309                          * clear the FIN bit.  Usually this would
 310                          * happen below when it realizes that we
 311                          * aren't sending all the data.  However,
 312                          * if we have exactly 1 byte of unsent data,
 313                          * then it won't clear the FIN bit below,
 314                          * and if we are in persist state, we wind
 315                          * up sending the packet without recording
 316                          * that we sent the FIN bit.
 317                          *
 318                          * We can't just blindly clear the FIN bit,
 319                          * because if we don't have any more data
 320                          * to send then the probe will be the FIN
 321                          * itself.
 322                          */
 323                         if (off < so->so_snd.sb_cc)
 324                                 flags &= ~TH_FIN;
 325                         sendwin = 1;
 326                 } else {
 327                         tcp_timer_activate(tp, TT_PERSIST, 0);
 328                         tp->t_rxtshift = 0;
 329                 }
 330         }
 331
 332         /*
 333          * If snd_nxt == snd_max and we have transmitted a FIN, the
 334          * offset will be > 0 even if so_snd.sb_cc is 0, resulting in
 335          * a negative length.  This can also occur when TCP opens up
 336          * its congestion window while receiving additional duplicate
 337          * acks after fast-retransmit because TCP will reset snd_nxt
 338          * to snd_max after the fast-retransmit.
 339          *
 340          * In the normal retransmit-FIN-only case, however, snd_nxt will
 341          * be set to snd_una, the offset will be 0, and the length may
 342          * wind up 0.
 343          *
 344          * If sack_rxmit is true we are retransmitting from the scoreboard
 345          * in which case len is already set.
 346          */
 347         if (sack_rxmit == 0) {
 348                 if (sack_bytes_rxmt == 0)
 349                         len = ((long)ulmin(so->so_snd.sb_cc, sendwin) - off);
 350                 else {
 351                         long cwin;
 352
 353                         /*
 354                          * We are inside of a SACK recovery episode and are
 355                          * sending new data, having retransmitted all the
 356                          * data possible in the scoreboard.
 357                          */
 358                         len = ((long)ulmin(so->so_snd.sb_cc, tp->snd_wnd)
 359                                - off);
 360                         /*
 361                          * Don't remove this (len > 0) check !
 362                          * We explicitly check for len > 0 here (although it
 363                          * isn't really necessary), to work around a gcc
 364                          * optimization issue - to force gcc to compute
 365                          * len above. Without this check, the computation
 366                          * of len is bungled by the optimizer.
 367                          */
 368                         if (len > 0) {
 369                                 cwin = tp->snd_cwnd -
 370                                         (tp->snd_nxt - tp->sack_newdata) -
 371                                         sack_bytes_rxmt;
 372                                 if (cwin < 0)
 373                                         cwin = 0;
 374                                 len = lmin(len, cwin);
 375                         }
 376                 }
 377         }
 378
 379         /*
 380          * Lop off SYN bit if it has already been sent.  However, if this
 381          * is SYN-SENT state and if segment contains data and if we don't
 382          * know that foreign host supports TAO, suppress sending segment.
 383          */
 384         if ((flags & TH_SYN) && SEQ_GT(tp->snd_nxt, tp->snd_una)) {
 385                 if (tp->t_state != TCPS_SYN_RECEIVED)
 386                         flags &= ~TH_SYN;
 387                 off--, len++;
 388         }
 389
 390         /*
 391          * Be careful not to send data and/or FIN on SYN segments.
 392          * This measure is needed to prevent interoperability problems
 393          * with not fully conformant TCP implementations.
 394          */
 395         if ((flags & TH_SYN) && (tp->t_flags & TF_NOOPT)) {
 396                 len = 0;
 397                 flags &= ~TH_FIN;
 398         }
 399
 400         if (len < 0) {
 401                 /*
 402                  * If FIN has been sent but not acked,
 403                  * but we haven't been called to retransmit,
 404                  * len will be < 0.  Otherwise, window shrank
 405                  * after we sent into it.  If window shrank to 0,
 406                  * cancel pending retransmit, pull snd_nxt back
 407                  * to (closed) window, and set the persist timer
 408                  * if it isn't already going.  If the window didn't
 409                  * close completely, just wait for an ACK.
 410                  */
 411                 len = 0;
 412                 if (sendwin == 0) {
 413                         tcp_timer_activate(tp, TT_REXMT, 0);
 414                         tp->t_rxtshift = 0;
 415                         tp->snd_nxt = tp->snd_una;
 416                         if (!tcp_timer_active(tp, TT_PERSIST))
 417                                 tcp_setpersist(tp);
 418                 }
 419         }
 420
 421         /* len will be >= 0 after this point. */
 422         KASSERT(len >= 0, ("[%s:%d]: len < 0", __func__, __LINE__));
 423
 424         /*
 425          * Automatic sizing of send socket buffer.  Often the send buffer
 426          * size is not optimally adjusted to the actual network conditions
 427          * at hand (delay bandwidth product).  Setting the buffer size too
 428          * small limits throughput on links with high bandwidth and high
 429          * delay (eg. trans-continental/oceanic links).  Setting the
 430          * buffer size too big consumes too much real kernel memory,
 431          * especially with many connections on busy servers.
 432          *
 433          * The criteria to step up the send buffer one notch are:
 434          *  1. receive window of remote host is larger than send buffer
 435          *     (with a fudge factor of 5/4th);
 436          *  2. send buffer is filled to 7/8th with data (so we actually
 437          *     have data to make use of it);
 438          *  3. send buffer fill has not hit maximal automatic size;
 439          *  4. our send window (slow start and cogestion controlled) is
 440          *     larger than sent but unacknowledged data in send buffer.
 441          *
 442          * The remote host receive window scaling factor may limit the
 443          * growing of the send buffer before it reaches its allowed
 444          * maximum.
 445          *
 446          * It scales directly with slow start or congestion window
 447          * and does at most one step per received ACK.  This fast
 448          * scaling has the drawback of growing the send buffer beyond
 449          * what is strictly necessary to make full use of a given
 450          * delay*bandwith product.  However testing has shown this not
 451          * to be much of an problem.  At worst we are trading wasting
 452          * of available bandwith (the non-use of it) for wasting some
 453          * socket buffer memory.
 454          *
 455          * TODO: Shrink send buffer during idle periods together
 456          * with congestion window.  Requires another timer.  Has to
 457          * wait for upcoming tcp timer rewrite.
 458          */
 459         if (V_tcp_do_autosndbuf && so->so_snd.sb_flags & SB_AUTOSIZE) {
 460                 if ((tp->snd_wnd / 4 * 5) >= so->so_snd.sb_hiwat &&
 461                     so->so_snd.sb_cc >= (so->so_snd.sb_hiwat / 8 * 7) &&
 462                     so->so_snd.sb_cc < V_tcp_autosndbuf_max &&
 463                     sendwin >= (so->so_snd.sb_cc - (tp->snd_nxt - tp->snd_una))) {
 464                         if (!sbreserve_locked(&so->so_snd,
 465                             min(so->so_snd.sb_hiwat + V_tcp_autosndbuf_inc,
 466                              V_tcp_autosndbuf_max), so, curthread))
 467                                 so->so_snd.sb_flags &= ~SB_AUTOSIZE;
 468                 }
 469         }
 470
 471         /*
 472          * Decide if we can use TCP Segmentation Offloading (if supported by
 473          * hardware).
 474          *
 475          * TSO may only be used if we are in a pure bulk sending state.  The
 476          * presence of TCP-MD5, SACK retransmits, SACK advertizements and
 477          * IP options prevent using TSO.  With TSO the TCP header is the same
 478          * (except for the sequence number) for all generated packets.  This
 479          * makes it impossible to transmit any options which vary per generated
 480          * segment or packet.
 481          */
 482 #ifdef IPSEC
 483         /*
 484          * Pre-calculate here as we save another lookup into the darknesses
 485          * of IPsec that way and can actually decide if TSO is ok.
 486          */
 487         ipsec_optlen = ipsec_hdrsiz_tcp(tp);
 488 #endif
 489         if ((tp->t_flags & TF_TSO) && V_tcp_do_tso && len > tp->t_maxseg &&
 490             ((tp->t_flags & TF_SIGNATURE) == 0) &&
 491             tp->rcv_numsacks == 0 && sack_rxmit == 0 &&
 492 #ifdef IPSEC
 493             ipsec_optlen == 0 &&
 494 #endif
 495             tp->t_inpcb->inp_options == NULL &&
 496             tp->t_inpcb->in6p_options == NULL)
 497                 tso = 1;
 498
 499         if (sack_rxmit) {
 500                 if (SEQ_LT(p->rxmit + len, tp->snd_una + so->so_snd.sb_cc))
 501                         flags &= ~TH_FIN;
 502         } else {
 503                 if (SEQ_LT(tp->snd_nxt + len, tp->snd_una + so->so_snd.sb_cc))
 504                         flags &= ~TH_FIN;
 505         }
 506
 507         recwin = sbspace(&so->so_rcv);
 508
 509         /*
 510          * Sender silly window avoidance.   We transmit under the following
 511          * conditions when len is non-zero:
 512          *
 513          *      - We have a full segment (or more with TSO)
 514          *      - This is the last buffer in a write()/send() and we are
 515          *        either idle or running NODELAY
 516          *      - we've timed out (e.g. persist timer)
 517          *      - we have more then 1/2 the maximum send window's worth of
 518          *        data (receiver may be limited the window size)
 519          *      - we need to retransmit
 520          */
 521         if (len) {
 522                 if (len >= tp->t_maxseg)
 523                         goto send;
 524                 /*
 525                  * NOTE! on localhost connections an 'ack' from the remote
 526                  * end may occur synchronously with the output and cause
 527                  * us to flush a buffer queued with moretocome.  XXX
 528                  *
 529                  * note: the len + off check is almost certainly unnecessary.
 530                  */
 531                 if (!(tp->t_flags & TF_MORETOCOME) &&   /* normal case */
 532                     (idle || (tp->t_flags & TF_NODELAY)) &&
 533                     len + off >= so->so_snd.sb_cc &&
 534                     (tp->t_flags & TF_NOPUSH) == 0) {
 535                         goto send;
 536                 }
 537                 if (tp->t_flags & TF_FORCEDATA)         /* typ. timeout case */
 538                         goto send;
 539                 if (len >= tp->max_sndwnd / 2 && tp->max_sndwnd > 0)
 540                         goto send;
 541                 if (SEQ_LT(tp->snd_nxt, tp->snd_max))   /* retransmit case */
 542                         goto send;
 543                 if (sack_rxmit)
 544                         goto send;
 545         }
 546
 547         /*
 548          * Sending of standalone window updates.
 549          *
 550          * Window updates are important when we close our window due to a
 551          * full socket buffer and are opening it again after the application
 552          * reads data from it.  Once the window has opened again and the
 553          * remote end starts to send again the ACK clock takes over and
 554          * provides the most current window information.
 555          *
 556          * We must avoid the silly window syndrome whereas every read
 557          * from the receive buffer, no matter how small, causes a window
 558          * update to be sent.  We also should avoid sending a flurry of
 559          * window updates when the socket buffer had queued a lot of data
 560          * and the application is doing small reads.
 561          *
 562          * Prevent a flurry of pointless window updates by only sending
 563          * an update when we can increase the advertized window by more
 564          * than 1/4th of the socket buffer capacity.  When the buffer is
 565          * getting full or is very small be more aggressive and send an
 566          * update whenever we can increase by two mss sized segments.
 567          * In all other situations the ACK's to new incoming data will
 568          * carry further window increases.
 569          *
 570          * Don't send an independent window update if a delayed
 571          * ACK is pending (it will get piggy-backed on it) or the
 572          * remote side already has done a half-close and won't send
 573          * more data.  Skip this if the connection is in T/TCP
 574          * half-open state.
 575          */
 576         if (recwin > 0 && !(tp->t_flags & TF_NEEDSYN) &&
 577             !(tp->t_flags & TF_DELACK) &&
 578             !TCPS_HAVERCVDFIN(tp->t_state)) {
 579                 /*
 580                  * "adv" is the amount we could increase the window,
 581                  * taking into account that we are limited by
 582                  * TCP_MAXWIN << tp->rcv_scale.
 583                  */
 584                 long adv;
 585                 int oldwin;
 586
 587                 adv = min(recwin, (long)TCP_MAXWIN << tp->rcv_scale);
 588                 if (SEQ_GT(tp->rcv_adv, tp->rcv_nxt)) {
 589                         oldwin = (tp->rcv_adv - tp->rcv_nxt);
 590                         adv -= oldwin;
 591                 } else
 592                         oldwin = 0;
 593
 594                 /*
 595                  * If the new window size ends up being the same as the old
 596                  * size when it is scaled, then don't force a window update.
 597                  */
 598                 if (oldwin >> tp->rcv_scale == (adv + oldwin) >> tp->rcv_scale)
 599                         goto dontupdate;
 600
 601                 if (adv >= (long)(2 * tp->t_maxseg) &&
 602                     (adv >= (long)(so->so_rcv.sb_hiwat / 4) ||
 603                      recwin <= (long)(so->so_rcv.sb_hiwat / 8) ||
 604                      so->so_rcv.sb_hiwat <= 8 * tp->t_maxseg))
 605                         goto send;
 606         }
 607 dontupdate:
 608
 609         /*
 610          * Send if we owe the peer an ACK, RST, SYN, or urgent data.  ACKNOW
 611          * is also a catch-all for the retransmit timer timeout case.
 612          */
 613         if (tp->t_flags & TF_ACKNOW)
 614                 goto send;
 615         if ((flags & TH_RST) ||
 616             ((flags & TH_SYN) && (tp->t_flags & TF_NEEDSYN) == 0))
 617                 goto send;
 618         if (SEQ_GT(tp->snd_up, tp->snd_una))
 619                 goto send;
 620         /*
 621          * If our state indicates that FIN should be sent
 622          * and we have not yet done so, then we need to send.
 623          */
 624         if (flags & TH_FIN &&
 625             ((tp->t_flags & TF_SENTFIN) == 0 || tp->snd_nxt == tp->snd_una))
 626                 goto send;
 627         /*
 628          * In SACK, it is possible for tcp_output to fail to send a segment
 629          * after the retransmission timer has been turned off.  Make sure
 630          * that the retransmission timer is set.
 631          */
 632         if ((tp->t_flags & TF_SACK_PERMIT) &&
 633             SEQ_GT(tp->snd_max, tp->snd_una) &&
 634             !tcp_timer_active(tp, TT_REXMT) &&
 635             !tcp_timer_active(tp, TT_PERSIST)) {
 636                 tcp_timer_activate(tp, TT_REXMT, tp->t_rxtcur);
 637                 goto just_return;
 638         }
 639         /*
 640          * TCP window updates are not reliable, rather a polling protocol
 641          * using ``persist'' packets is used to insure receipt of window
 642          * updates.  The three ``states'' for the output side are:
 643          *      idle                    not doing retransmits or persists
 644          *      persisting              to move a small or zero window
 645          *      (re)transmitting        and thereby not persisting
 646          *
 647          * tcp_timer_active(tp, TT_PERSIST)
 648          *      is true when we are in persist state.
 649          * (tp->t_flags & TF_FORCEDATA)
 650          *      is set when we are called to send a persist packet.
 651          * tcp_timer_active(tp, TT_REXMT)
 652          *      is set when we are retransmitting
 653          * The output side is idle when both timers are zero.
 654          *
 655          * If send window is too small, there is data to transmit, and no
 656          * retransmit or persist is pending, then go to persist state.
 657          * If nothing happens soon, send when timer expires:
 658          * if window is nonzero, transmit what we can,
 659          * otherwise force out a byte.
 660          */
 661         if (so->so_snd.sb_cc && !tcp_timer_active(tp, TT_REXMT) &&
 662             !tcp_timer_active(tp, TT_PERSIST)) {
 663                 tp->t_rxtshift = 0;
 664                 tcp_setpersist(tp);
 665         }
 666
 667         /*
 668          * No reason to send a segment, just return.
 669          */
 670 just_return:
 671         SOCKBUF_UNLOCK(&so->so_snd);
 672         return (0);
 673
 674 send:
 675         SOCKBUF_LOCK_ASSERT(&so->so_snd);
 676         /*
 677          * Before ESTABLISHED, force sending of initial options
 678          * unless TCP set not to do any options.
 679          * NOTE: we assume that the IP/TCP header plus TCP options
 680          * always fit in a single mbuf, leaving room for a maximum
 681          * link header, i.e.
 682          *      max_linkhdr + sizeof (struct tcpiphdr) + optlen <= MCLBYTES
 683          */
 684         optlen = 0;
 685 #ifdef INET6
 686         if (isipv6)
 687                 hdrlen = sizeof (struct ip6_hdr) + sizeof (struct tcphdr);
 688         else
 689 #endif
 690                 hdrlen = sizeof (struct tcpiphdr);
 691
 692         /*
 693          * Compute options for segment.
 694          * We only have to care about SYN and established connection
 695          * segments.  Options for SYN-ACK segments are handled in TCP
 696          * syncache.
 697          */
 698         if ((tp->t_flags & TF_NOOPT) == 0) {
 699                 to.to_flags = 0;
 700                 /* Maximum segment size. */
 701                 if (flags & TH_SYN) {
 702                         tp->snd_nxt = tp->iss;
 703                         to.to_mss = tcp_mssopt(&tp->t_inpcb->inp_inc);
 704                         to.to_flags |= TOF_MSS;
 705                 }
 706                 /* Window scaling. */
 707                 if ((flags & TH_SYN) && (tp->t_flags & TF_REQ_SCALE)) {
 708                         to.to_wscale = tp->request_r_scale;
 709                         to.to_flags |= TOF_SCALE;
 710                 }
 711                 /* Timestamps. */
 712                 if ((tp->t_flags & TF_RCVD_TSTMP) ||
 713                     ((flags & TH_SYN) && (tp->t_flags & TF_REQ_TSTMP))) {
 714                         to.to_tsval = tcp_ts_getticks() + tp->ts_offset;
 715                         to.to_tsecr = tp->ts_recent;
 716                         to.to_flags |= TOF_TS;
 717                         /* Set receive buffer autosizing timestamp. */
 718                         if (tp->rfbuf_ts == 0 &&
 719                             (so->so_rcv.sb_flags & SB_AUTOSIZE))
 720                                 tp->rfbuf_ts = tcp_ts_getticks();
 721                 }
 722                 /* Selective ACK's. */
 723                 if (tp->t_flags & TF_SACK_PERMIT) {
 724                         if (flags & TH_SYN)
 725                                 to.to_flags |= TOF_SACKPERM;
 726                         else if (TCPS_HAVEESTABLISHED(tp->t_state) &&
 727                             (tp->t_flags & TF_SACK_PERMIT) &&
 728                             tp->rcv_numsacks > 0) {
 729                                 to.to_flags |= TOF_SACK;
 730                                 to.to_nsacks = tp->rcv_numsacks;
 731                                 to.to_sacks = (u_char *)tp->sackblks;
 732                         }
 733                 }
 734 #ifdef TCP_SIGNATURE
 735                 /* TCP-MD5 (RFC2385). */
 736                 if (tp->t_flags & TF_SIGNATURE)
 737                         to.to_flags |= TOF_SIGNATURE;
 738 #endif /* TCP_SIGNATURE */
 739
 740                 /* Processing the options. */
 741                 hdrlen += optlen = tcp_addoptions(&to, opt);
 742         }
 743
 744 #ifdef INET6
 745         if (isipv6)
 746                 ipoptlen = ip6_optlen(tp->t_inpcb);
 747         else
 748 #endif
 749         if (tp->t_inpcb->inp_options)
 750                 ipoptlen = tp->t_inpcb->inp_options->m_len -
 751                                 offsetof(struct ipoption, ipopt_list);
 752         else
 753                 ipoptlen = 0;
 754 #ifdef IPSEC
 755         ipoptlen += ipsec_optlen;
 756 #endif
 757
 758         /*
 759          * Adjust data length if insertion of options will
 760          * bump the packet length beyond the t_maxopd length.
 761          * Clear the FIN bit because we cut off the tail of
 762          * the segment.
 763          */
 764         if (len + optlen + ipoptlen > tp->t_maxopd) {
 765                 flags &= ~TH_FIN;
 766
 767                 if (tso) {
 768                         KASSERT(ipoptlen == 0,
 769                             ("%s: TSO can't do IP options", __func__));
 770
 771                         /*
 772                          * Limit a burst to t_tsomax minus IP,
 773                          * TCP and options length to keep ip->ip_len
 774                          * from overflowing or exceeding the maximum
 775                          * length allowed by the network interface.
 776                          */
 777                         if (len > tp->t_tsomax - hdrlen) {
 778                                 len = tp->t_tsomax - hdrlen;
 779                                 sendalot = 1;
 780                         }
 781
 782                         /*
 783                          * Prevent the last segment from being
 784                          * fractional unless the send sockbuf can
 785                          * be emptied.
 786                          */
 787                         if (sendalot && off + len < so->so_snd.sb_cc) {
 788                                 len -= len % (tp->t_maxopd - optlen);
 789                                 sendalot = 1;
 790                         }
 791
 792                         /*
 793                          * Send the FIN in a separate segment
 794                          * after the bulk sending is done.
 795                          * We don't trust the TSO implementations
 796                          * to clear the FIN flag on all but the
 797                          * last segment.
 798                          */
 799                         if (tp->t_flags & TF_NEEDFIN)
 800                                 sendalot = 1;
 801
 802                 } else {
 803                         len = tp->t_maxopd - optlen - ipoptlen;
 804                         sendalot = 1;
 805                 }
 806         } else
 807                 tso = 0;
 808
 809         KASSERT(len + hdrlen + ipoptlen <= IP_MAXPACKET,
 810             ("%s: len > IP_MAXPACKET", __func__));
 811
 812 /*#ifdef DIAGNOSTIC*/
 813 #ifdef INET6
 814         if (max_linkhdr + hdrlen > MCLBYTES)
 815 #else
 816         if (max_linkhdr + hdrlen > MHLEN)
 817 #endif
 818                 panic("tcphdr too big");
 819 /*#endif*/
 820
 821         /*
 822          * This KASSERT is here to catch edge cases at a well defined place.
 823          * Before, those had triggered (random) panic conditions further down.
 824          */
 825         KASSERT(len >= 0, ("[%s:%d]: len < 0", __func__, __LINE__));
 826
 827         /*
 828          * Grab a header mbuf, attaching a copy of data to
 829          * be transmitted, and initialize the header from
 830          * the template for sends on this connection.
 831          */
 832         if (len) {
 833                 struct mbuf *mb;
 834                 u_int moff;
 835
 836                 if ((tp->t_flags & TF_FORCEDATA) && len == 1)
 837                         TCPSTAT_INC(tcps_sndprobe);
 838                 else if (SEQ_LT(tp->snd_nxt, tp->snd_max) || sack_rxmit) {
 839                         tp->t_sndrexmitpack++;
 840                         TCPSTAT_INC(tcps_sndrexmitpack);
 841                         TCPSTAT_ADD(tcps_sndrexmitbyte, len);
 842                 } else {
 843                         TCPSTAT_INC(tcps_sndpack);
 844                         TCPSTAT_ADD(tcps_sndbyte, len);
 845                 }
 846 #ifdef INET6
 847                 if (MHLEN < hdrlen + max_linkhdr)
 848                         m = m_getcl(M_NOWAIT, MT_DATA, M_PKTHDR);
 849                 else
 850 #endif
 851                         m = m_gethdr(M_NOWAIT, MT_DATA);
 852
 853                 if (m == NULL) {
 854                         SOCKBUF_UNLOCK(&so->so_snd);
 855                         error = ENOBUFS;
 856                         sack_rxmit = 0;
 857                         goto out;
 858                 }
 859
 860                 m->m_data += max_linkhdr;
 861                 m->m_len = hdrlen;
 862
 863                 /*
 864                  * Start the m_copy functions from the closest mbuf
 865                  * to the offset in the socket buffer chain.
 866                  */
 867                 mb = sbsndptr(&so->so_snd, off, len, &moff);
 868
 869                 if (len <= MHLEN - hdrlen - max_linkhdr) {
 870                         m_copydata(mb, moff, (int)len,
 871                             mtod(m, caddr_t) + hdrlen);
 872                         m->m_len += len;
 873                 } else {
 874                         m->m_next = m_copy(mb, moff, (int)len);
 875                         if (m->m_next == NULL) {
 876                                 SOCKBUF_UNLOCK(&so->so_snd);
 877                                 (void) m_free(m);
 878                                 error = ENOBUFS;
 879                                 sack_rxmit = 0;
 880                                 goto out;
 881                         }
 882                 }
 883
 884                 /*
 885                  * If we're sending everything we've got, set PUSH.
 886                  * (This will keep happy those implementations which only
 887                  * give data to the user when a buffer fills or
 888                  * a PUSH comes in.)
 889                  */
 890                 if (off + len == so->so_snd.sb_cc)
 891                         flags |= TH_PUSH;
 892                 SOCKBUF_UNLOCK(&so->so_snd);
 893         } else {
 894                 SOCKBUF_UNLOCK(&so->so_snd);
 895                 if (tp->t_flags & TF_ACKNOW)
 896                         TCPSTAT_INC(tcps_sndacks);
 897                 else if (flags & (TH_SYN|TH_FIN|TH_RST))
 898                         TCPSTAT_INC(tcps_sndctrl);
 899                 else if (SEQ_GT(tp->snd_up, tp->snd_una))
 900                         TCPSTAT_INC(tcps_sndurg);
 901                 else
 902                         TCPSTAT_INC(tcps_sndwinup);
 903
 904                 m = m_gethdr(M_NOWAIT, MT_DATA);
 905                 if (m == NULL) {
 906                         error = ENOBUFS;
 907                         sack_rxmit = 0;
 908                         goto out;
 909                 }
 910 #ifdef INET6
 911                 if (isipv6 && (MHLEN < hdrlen + max_linkhdr) &&
 912                     MHLEN >= hdrlen) {
 913                         MH_ALIGN(m, hdrlen);
 914                 } else
 915 #endif
 916                 m->m_data += max_linkhdr;
 917                 m->m_len = hdrlen;
 918         }
 919         SOCKBUF_UNLOCK_ASSERT(&so->so_snd);
 920         m->m_pkthdr.rcvif = (struct ifnet *)0;
 921 #ifdef MAC
 922         mac_inpcb_create_mbuf(tp->t_inpcb, m);
 923 #endif
 924 #ifdef INET6
 925         if (isipv6) {
 926                 ip6 = mtod(m, struct ip6_hdr *);
 927                 th = (struct tcphdr *)(ip6 + 1);
 928                 tcpip_fillheaders(tp->t_inpcb, ip6, th);
 929         } else
 930 #endif /* INET6 */
 931         {
 932                 ip = mtod(m, struct ip *);
 933                 ipov = (struct ipovly *)ip;
 934                 th = (struct tcphdr *)(ip + 1);
 935                 tcpip_fillheaders(tp->t_inpcb, ip, th);
 936         }
 937
 938         /*
 939          * Fill in fields, remembering maximum advertised
 940          * window for use in delaying messages about window sizes.
 941          * If resending a FIN, be sure not to use a new sequence number.
 942          */
 943         if (flags & TH_FIN && tp->t_flags & TF_SENTFIN &&
 944             tp->snd_nxt == tp->snd_max)
 945                 tp->snd_nxt--;
 946         /*
 947          * If we are starting a connection, send ECN setup
 948          * SYN packet. If we are on a retransmit, we may
 949          * resend those bits a number of times as per
 950          * RFC 3168.
 951          */
 952         if (tp->t_state == TCPS_SYN_SENT && V_tcp_do_ecn) {
 953                 if (tp->t_rxtshift >= 1) {
 954                         if (tp->t_rxtshift <= V_tcp_ecn_maxretries)
 955                                 flags |= TH_ECE|TH_CWR;
 956                 } else
 957                         flags |= TH_ECE|TH_CWR;
 958         }
 959
 960         if (tp->t_state == TCPS_ESTABLISHED &&
 961             (tp->t_flags & TF_ECN_PERMIT)) {
 962                 /*
 963                  * If the peer has ECN, mark data packets with
 964                  * ECN capable transmission (ECT).
 965                  * Ignore pure ack packets, retransmissions and window probes.
 966                  */
 967                 if (len > 0 && SEQ_GEQ(tp->snd_nxt, tp->snd_max) &&
 968                     !((tp->t_flags & TF_FORCEDATA) && len == 1)) {
 969 #ifdef INET6
 970                         if (isipv6)
 971                                 ip6->ip6_flow |= htonl(IPTOS_ECN_ECT0 << 20);
 972                         else
 973 #endif
 974                                 ip->ip_tos |= IPTOS_ECN_ECT0;
 975                         TCPSTAT_INC(tcps_ecn_ect0);
 976                 }
 977
 978                 /*
 979                  * Reply with proper ECN notifications.
 980                  */
 981                 if (tp->t_flags & TF_ECN_SND_CWR) {
 982                         flags |= TH_CWR;
 983                         tp->t_flags &= ~TF_ECN_SND_CWR;
 984                 }
 985                 if (tp->t_flags & TF_ECN_SND_ECE)
 986                         flags |= TH_ECE;
 987         }
 988
 989         /*
 990          * If we are doing retransmissions, then snd_nxt will
 991          * not reflect the first unsent octet.  For ACK only
 992          * packets, we do not want the sequence number of the
 993          * retransmitted packet, we want the sequence number
 994          * of the next unsent octet.  So, if there is no data
 995          * (and no SYN or FIN), use snd_max instead of snd_nxt
 996          * when filling in ti_seq.  But if we are in persist
 997          * state, snd_max might reflect one byte beyond the
 998          * right edge of the window, so use snd_nxt in that
 999          * case, since we know we aren't doing a retransmission.
1000          * (retransmit and persist are mutually exclusive...)
1001          */
1002         if (sack_rxmit == 0) {
1003                 if (len || (flags & (TH_SYN|TH_FIN)) ||
1004                     tcp_timer_active(tp, TT_PERSIST))
1005                         th->th_seq = htonl(tp->snd_nxt);
1006                 else
1007                         th->th_seq = htonl(tp->snd_max);
1008         } else {
1009                 th->th_seq = htonl(p->rxmit);
1010                 p->rxmit += len;
1011                 tp->sackhint.sack_bytes_rexmit += len;
1012         }
1013         th->th_ack = htonl(tp->rcv_nxt);
1014         if (optlen) {
1015                 bcopy(opt, th + 1, optlen);
1016                 th->th_off = (sizeof (struct tcphdr) + optlen) >> 2;
1017         }
1018         th->th_flags = flags;
1019         /*
1020          * Calculate receive window.  Don't shrink window,
1021          * but avoid silly window syndrome.
1022          */
1023         if (recwin < (long)(so->so_rcv.sb_hiwat / 4) &&
1024             recwin < (long)tp->t_maxseg)
1025                 recwin = 0;
1026         if (SEQ_GT(tp->rcv_adv, tp->rcv_nxt) &&
1027             recwin < (long)(tp->rcv_adv - tp->rcv_nxt))
1028                 recwin = (long)(tp->rcv_adv - tp->rcv_nxt);
1029         if (recwin > (long)TCP_MAXWIN << tp->rcv_scale)
1030                 recwin = (long)TCP_MAXWIN << tp->rcv_scale;
1031
1032         /*
1033          * According to RFC1323 the window field in a SYN (i.e., a <SYN>
1034          * or <SYN,ACK>) segment itself is never scaled.  The <SYN,ACK>
1035          * case is handled in syncache.
1036          */
1037         if (flags & TH_SYN)
1038                 th->th_win = htons((u_short)
1039                                 (min(sbspace(&so->so_rcv), TCP_MAXWIN)));
1040         else
1041                 th->th_win = htons((u_short)(recwin >> tp->rcv_scale));
1042
1043         /*
1044          * Adjust the RXWIN0SENT flag - indicate that we have advertised
1045          * a 0 window.  This may cause the remote transmitter to stall.  This
1046          * flag tells soreceive() to disable delayed acknowledgements when
1047          * draining the buffer.  This can occur if the receiver is attempting
1048          * to read more data than can be buffered prior to transmitting on
1049          * the connection.
1050          */
1051         if (th->th_win == 0) {
1052                 tp->t_sndzerowin++;
1053                 tp->t_flags |= TF_RXWIN0SENT;
1054         } else
1055                 tp->t_flags &= ~TF_RXWIN0SENT;
1056         if (SEQ_GT(tp->snd_up, tp->snd_nxt)) {
1057                 th->th_urp = htons((u_short)(tp->snd_up - tp->snd_nxt));
1058                 th->th_flags |= TH_URG;
1059         } else
1060                 /*
1061                  * If no urgent pointer to send, then we pull
1062                  * the urgent pointer to the left edge of the send window
1063                  * so that it doesn't drift into the send window on sequence
1064                  * number wraparound.
1065                  */
1066                 tp->snd_up = tp->snd_una;               /* drag it along */
1067
1068 #ifdef TCP_SIGNATURE
1069         if (tp->t_flags & TF_SIGNATURE) {
1070                 int sigoff = to.to_signature - opt;
1071                 tcp_signature_compute(m, 0, len, optlen,
1072                     (u_char *)(th + 1) + sigoff, IPSEC_DIR_OUTBOUND);
1073         }
1074 #endif
1075
1076         /*
1077          * Put TCP length in extended header, and then
1078          * checksum extended header and data.
1079          */
1080         m->m_pkthdr.len = hdrlen + len; /* in6_cksum() need this */
1081         m->m_pkthdr.csum_data = offsetof(struct tcphdr, th_sum);
1082 #ifdef INET6
1083         if (isipv6) {
1084                 /*
1085                  * ip6_plen is not need to be filled now, and will be filled
1086                  * in ip6_output.
1087                  */
1088                 m->m_pkthdr.csum_flags = CSUM_TCP_IPV6;
1089                 th->th_sum = in6_cksum_pseudo(ip6, sizeof(struct tcphdr) +
1090                     optlen + len, IPPROTO_TCP, 0);
1091         }
1092 #endif
1093 #if defined(INET6) && defined(INET)
1094         else
1095 #endif
1096 #ifdef INET
1097         {
1098                 m->m_pkthdr.csum_flags = CSUM_TCP;
1099                 th->th_sum = in_pseudo(ip->ip_src.s_addr, ip->ip_dst.s_addr,
1100                     htons(sizeof(struct tcphdr) + IPPROTO_TCP + len + optlen));
1101
1102                 /* IP version must be set here for ipv4/ipv6 checking later */
1103                 KASSERT(ip->ip_v == IPVERSION,
1104                     ("%s: IP version incorrect: %d", __func__, ip->ip_v));
1105         }
1106 #endif
1107
1108         /*
1109          * Enable TSO and specify the size of the segments.
1110          * The TCP pseudo header checksum is always provided.
1111          * XXX: Fixme: This is currently not the case for IPv6.
1112          */
1113         if (tso) {
1114                 KASSERT(len > tp->t_maxopd - optlen,
1115                     ("%s: len <= tso_segsz", __func__));
1116                 m->m_pkthdr.csum_flags |= CSUM_TSO;
1117                 m->m_pkthdr.tso_segsz = tp->t_maxopd - optlen;
1118         }
1119
1120 #ifdef IPSEC
1121         KASSERT(len + hdrlen + ipoptlen - ipsec_optlen == m_length(m, NULL),
1122             ("%s: mbuf chain shorter than expected: %ld + %u + %u - %u != %u",
1123             __func__, len, hdrlen, ipoptlen, ipsec_optlen, m_length(m, NULL)));
1124 #else
1125         KASSERT(len + hdrlen + ipoptlen == m_length(m, NULL),
1126             ("%s: mbuf chain shorter than expected: %ld + %u + %u != %u",
1127             __func__, len, hdrlen, ipoptlen, m_length(m, NULL)));
1128 #endif
1129
1130         /* Run HHOOK_TCP_ESTABLISHED_OUT helper hooks. */
1131         hhook_run_tcp_est_out(tp, th, &to, len, tso);
1132
1133 #ifdef TCPDEBUG
1134         /*
1135          * Trace.
1136          */
1137         if (so->so_options & SO_DEBUG) {
1138                 u_short save = 0;
1139 #ifdef INET6
1140                 if (!isipv6)
1141 #endif
1142                 {
1143                         save = ipov->ih_len;
1144                         ipov->ih_len = htons(m->m_pkthdr.len /* - hdrlen + (th->th_off << 2) */);
1145                 }
1146                 tcp_trace(TA_OUTPUT, tp->t_state, tp, mtod(m, void *), th, 0);
1147 #ifdef INET6
1148                 if (!isipv6)
1149 #endif
1150                 ipov->ih_len = save;
1151         }
1152 #endif /* TCPDEBUG */
1153
1154         /*
1155          * Fill in IP length and desired time to live and
1156          * send to IP level.  There should be a better way
1157          * to handle ttl and tos; we could keep them in
1158          * the template, but need a way to checksum without them.
1159          */
1160         /*
1161          * m->m_pkthdr.len should have been set before cksum calcuration,
1162          * because in6_cksum() need it.
1163          */
1164 #ifdef INET6
1165         if (isipv6) {
1166                 struct route_in6 ro;
1167
1168                 bzero(&ro, sizeof(ro));
1169                 /*
1170                  * we separately set hoplimit for every segment, since the
1171                  * user might want to change the value via setsockopt.
1172                  * Also, desired default hop limit might be changed via
1173                  * Neighbor Discovery.
1174                  */
1175                 ip6->ip6_hlim = in6_selecthlim(tp->t_inpcb, NULL);
1176
1177                 /* TODO: IPv6 IP6TOS_ECT bit on */
1178                 error = ip6_output(m, tp->t_inpcb->in6p_outputopts, &ro,
1179                     ((so->so_options & SO_DONTROUTE) ?  IP_ROUTETOIF : 0),
1180                     NULL, NULL, tp->t_inpcb);
1181
1182                 if (error == EMSGSIZE && ro.ro_rt != NULL)
1183                         mtu = ro.ro_rt->rt_rmx.rmx_mtu;
1184                 RO_RTFREE(&ro);
1185         }
1186 #endif /* INET6 */
1187 #if defined(INET) && defined(INET6)
1188         else
1189 #endif
1190 #ifdef INET
1191     {
1192         struct route ro;
1193
1194         bzero(&ro, sizeof(ro));
1195         ip->ip_len = htons(m->m_pkthdr.len);
1196 #ifdef INET6
1197         if (tp->t_inpcb->inp_vflag & INP_IPV6PROTO)
1198                 ip->ip_ttl = in6_selecthlim(tp->t_inpcb, NULL);
1199 #endif /* INET6 */
1200         /*
1201          * If we do path MTU discovery, then we set DF on every packet.
1202          * This might not be the best thing to do according to RFC3390
1203          * Section 2. However the tcp hostcache migitates the problem
1204          * so it affects only the first tcp connection with a host.
1205          *
1206          * NB: Don't set DF on small MTU/MSS to have a safe fallback.
1207          */
1208         if (V_path_mtu_discovery && tp->t_maxopd > V_tcp_minmss)
1209                 ip->ip_off |= htons(IP_DF);
1210
1211         error = ip_output(m, tp->t_inpcb->inp_options, &ro,
1212             ((so->so_options & SO_DONTROUTE) ? IP_ROUTETOIF : 0), 0,
1213             tp->t_inpcb);
1214
1215         if (error == EMSGSIZE && ro.ro_rt != NULL)
1216                 mtu = ro.ro_rt->rt_rmx.rmx_mtu;
1217         RO_RTFREE(&ro);
1218     }
1219 #endif /* INET */
1220
1221 out:
1222         /*
1223          * In transmit state, time the transmission and arrange for
1224          * the retransmit.  In persist state, just set snd_max.
1225          */
1226         if ((tp->t_flags & TF_FORCEDATA) == 0 ||
1227             !tcp_timer_active(tp, TT_PERSIST)) {
1228                 tcp_seq startseq = tp->snd_nxt;
1229
1230                 /*
1231                  * Advance snd_nxt over sequence space of this segment.
1232                  */
1233                 if (flags & (TH_SYN|TH_FIN)) {
1234                         if (flags & TH_SYN)
1235                                 tp->snd_nxt++;
1236                         if (flags & TH_FIN) {
1237                                 tp->snd_nxt++;
1238                                 tp->t_flags |= TF_SENTFIN;
1239                         }
1240                 }
1241                 if (sack_rxmit)
1242                         goto timer;
1243                 tp->snd_nxt += len;
1244                 if (SEQ_GT(tp->snd_nxt, tp->snd_max)) {
1245                         tp->snd_max = tp->snd_nxt;
1246                         /*
1247                          * Time this transmission if not a retransmission and
1248                          * not currently timing anything.
1249                          */
1250                         if (tp->t_rtttime == 0) {
1251                                 tp->t_rtttime = ticks;
1252                                 tp->t_rtseq = startseq;
1253                                 TCPSTAT_INC(tcps_segstimed);
1254                         }
1255                 }
1256
1257                 /*
1258                  * Set retransmit timer if not currently set,
1259                  * and not doing a pure ack or a keep-alive probe.
1260                  * Initial value for retransmit timer is smoothed
1261                  * round-trip time + 2 * round-trip time variance.
1262                  * Initialize shift counter which is used for backoff
1263                  * of retransmit time.
1264                  */
1265 timer:
1266                 if (!tcp_timer_active(tp, TT_REXMT) &&
1267                     ((sack_rxmit && tp->snd_nxt != tp->snd_max) ||
1268                      (tp->snd_nxt != tp->snd_una))) {
1269                         if (tcp_timer_active(tp, TT_PERSIST)) {
1270                                 tcp_timer_activate(tp, TT_PERSIST, 0);
1271                                 tp->t_rxtshift = 0;
1272                         }
1273                         tcp_timer_activate(tp, TT_REXMT, tp->t_rxtcur);
1274                 }
1275         } else {
1276                 /*
1277                  * Persist case, update snd_max but since we are in
1278                  * persist mode (no window) we do not update snd_nxt.
1279                  */
1280                 int xlen = len;
1281                 if (flags & TH_SYN)
1282                         ++xlen;
1283                 if (flags & TH_FIN) {
1284                         ++xlen;
1285                         tp->t_flags |= TF_SENTFIN;
1286                 }
1287                 if (SEQ_GT(tp->snd_nxt + xlen, tp->snd_max))
1288                         tp->snd_max = tp->snd_nxt + len;
1289         }
1290
1291         if (error) {
1292
1293                 /*
1294                  * We know that the packet was lost, so back out the
1295                  * sequence number advance, if any.
1296                  *
1297                  * If the error is EPERM the packet got blocked by the
1298                  * local firewall.  Normally we should terminate the
1299                  * connection but the blocking may have been spurious
1300                  * due to a firewall reconfiguration cycle.  So we treat
1301                  * it like a packet loss and let the retransmit timer and
1302                  * timeouts do their work over time.
1303                  * XXX: It is a POLA question whether calling tcp_drop right
1304                  * away would be the really correct behavior instead.
1305                  */
1306                 if (((tp->t_flags & TF_FORCEDATA) == 0 ||
1307                     !tcp_timer_active(tp, TT_PERSIST)) &&
1308                     ((flags & TH_SYN) == 0) &&
1309                     (error != EPERM)) {
1310                         if (sack_rxmit) {
1311                                 p->rxmit -= len;
1312                                 tp->sackhint.sack_bytes_rexmit -= len;
1313                                 KASSERT(tp->sackhint.sack_bytes_rexmit >= 0,
1314                                     ("sackhint bytes rtx >= 0"));
1315                         } else
1316                                 tp->snd_nxt -= len;
1317                 }
1318                 SOCKBUF_UNLOCK_ASSERT(&so->so_snd);     /* Check gotos. */
1319                 switch (error) {
1320                 case EPERM:
1321                         tp->t_softerror = error;
1322                         return (error);
1323                 case ENOBUFS:
1324                         if (!tcp_timer_active(tp, TT_REXMT) &&
1325                             !tcp_timer_active(tp, TT_PERSIST))
1326                                 tcp_timer_activate(tp, TT_REXMT, tp->t_rxtcur);
1327                         tp->snd_cwnd = tp->t_maxseg;
1328                         return (0);
1329                 case EMSGSIZE:
1330                         /*
1331                          * For some reason the interface we used initially
1332                          * to send segments changed to another or lowered
1333                          * its MTU.
1334                          * If TSO was active we either got an interface
1335                          * without TSO capabilits or TSO was turned off.
1336                          * If we obtained mtu from ip_output() then update
1337                          * it and try again.
1338                          */
1339                         if (tso)
1340                                 tp->t_flags &= ~TF_TSO;
1341                         if (mtu != 0) {
1342                                 tcp_mss_update(tp, -1, mtu, NULL, NULL);
1343                                 goto again;
1344                         }
1345                         return (error);
1346                 case EHOSTDOWN:
1347                 case EHOSTUNREACH:
1348                 case ENETDOWN:
1349                 case ENETUNREACH:
1350                         if (TCPS_HAVERCVDSYN(tp->t_state)) {
1351                                 tp->t_softerror = error;
1352                                 return (0);
1353                         }
1354                         /* FALLTHROUGH */
1355                 default:
1356                         return (error);
1357                 }
1358         }
1359         TCPSTAT_INC(tcps_sndtotal);
1360
1361         /*
1362          * Data sent (as far as we can tell).
1363          * If this advertises a larger window than any other segment,
1364          * then remember the size of the advertised window.
1365          * Any pending ACK has now been sent.
1366          */
1367         if (recwin >= 0 && SEQ_GT(tp->rcv_nxt + recwin, tp->rcv_adv))
1368                 tp->rcv_adv = tp->rcv_nxt + recwin;
1369         tp->last_ack_sent = tp->rcv_nxt;
1370         tp->t_flags &= ~(TF_ACKNOW | TF_DELACK);
1371         if (tcp_timer_active(tp, TT_DELACK))
1372                 tcp_timer_activate(tp, TT_DELACK, 0);
1373 #if 0
1374         /*
1375          * This completely breaks TCP if newreno is turned on.  What happens
1376          * is that if delayed-acks are turned on on the receiver, this code
1377          * on the transmitter effectively destroys the TCP window, forcing
1378          * it to four packets (1.5Kx4 = 6K window).
1379          */
1380         if (sendalot && --maxburst)
1381                 goto again;
1382 #endif
1383         if (sendalot)
1384                 goto again;
1385         return (0);
1386 }
1387
1388 void
1389 tcp_setpersist(struct tcpcb *tp)
1390 {
1391         int t = ((tp->t_srtt >> 2) + tp->t_rttvar) >> 1;
1392         int tt;
1393
1394         tp->t_flags &= ~TF_PREVVALID;
1395         if (tcp_timer_active(tp, TT_REXMT))
1396                 panic("tcp_setpersist: retransmit pending");
1397         /*
1398          * Start/restart persistance timer.
1399          */
1400         TCPT_RANGESET(tt, t * tcp_backoff[tp->t_rxtshift],
1401                       TCPTV_PERSMIN, TCPTV_PERSMAX);
1402         tcp_timer_activate(tp, TT_PERSIST, tt);
1403         if (tp->t_rxtshift < TCP_MAXRXTSHIFT)
1404                 tp->t_rxtshift++;
1405 }
1406
1407 /*
1408  * Insert TCP options according to the supplied parameters to the place
1409  * optp in a consistent way.  Can handle unaligned destinations.
1410  *
1411  * The order of the option processing is crucial for optimal packing and
1412  * alignment for the scarce option space.
1413  *
1414  * The optimal order for a SYN/SYN-ACK segment is:
1415  *   MSS (4) + NOP (1) + Window scale (3) + SACK permitted (2) +
1416  *   Timestamp (10) + Signature (18) = 38 bytes out of a maximum of 40.
1417  *
1418  * The SACK options should be last.  SACK blocks consume 8*n+2 bytes.
1419  * So a full size SACK blocks option is 34 bytes (with 4 SACK blocks).
1420  * At minimum we need 10 bytes (to generate 1 SACK block).  If both
1421  * TCP Timestamps (12 bytes) and TCP Signatures (18 bytes) are present,
1422  * we only have 10 bytes for SACK options (40 - (12 + 18)).
1423  */
1424 int
1425 tcp_addoptions(struct tcpopt *to, u_char *optp)
1426 {
1427         u_int mask, optlen = 0;
1428
1429         for (mask = 1; mask < TOF_MAXOPT; mask <<= 1) {
1430                 if ((to->to_flags & mask) != mask)
1431                         continue;
1432                 if (optlen == TCP_MAXOLEN)
1433                         break;
1434                 switch (to->to_flags & mask) {
1435                 case TOF_MSS:
1436                         while (optlen % 4) {
1437                                 optlen += TCPOLEN_NOP;
1438                                 *optp++ = TCPOPT_NOP;
1439                         }
1440                         if (TCP_MAXOLEN - optlen < TCPOLEN_MAXSEG)
1441                                 continue;
1442                         optlen += TCPOLEN_MAXSEG;
1443                         *optp++ = TCPOPT_MAXSEG;
1444                         *optp++ = TCPOLEN_MAXSEG;
1445                         to->to_mss = htons(to->to_mss);
1446                         bcopy((u_char *)&to->to_mss, optp, sizeof(to->to_mss));
1447                         optp += sizeof(to->to_mss);
1448                         break;
1449                 case TOF_SCALE:
1450                         while (!optlen || optlen % 2 != 1) {
1451                                 optlen += TCPOLEN_NOP;
1452                                 *optp++ = TCPOPT_NOP;
1453                         }
1454                         if (TCP_MAXOLEN - optlen < TCPOLEN_WINDOW)
1455                                 continue;
1456                         optlen += TCPOLEN_WINDOW;
1457                         *optp++ = TCPOPT_WINDOW;
1458                         *optp++ = TCPOLEN_WINDOW;
1459                         *optp++ = to->to_wscale;
1460                         break;
1461                 case TOF_SACKPERM:
1462                         while (optlen % 2) {
1463                                 optlen += TCPOLEN_NOP;
1464                                 *optp++ = TCPOPT_NOP;
1465                         }
1466                         if (TCP_MAXOLEN - optlen < TCPOLEN_SACK_PERMITTED)
1467                                 continue;
1468                         optlen += TCPOLEN_SACK_PERMITTED;
1469                         *optp++ = TCPOPT_SACK_PERMITTED;
1470                         *optp++ = TCPOLEN_SACK_PERMITTED;
1471                         break;
1472                 case TOF_TS:
1473                         while (!optlen || optlen % 4 != 2) {
1474                                 optlen += TCPOLEN_NOP;
1475                                 *optp++ = TCPOPT_NOP;
1476                         }
1477                         if (TCP_MAXOLEN - optlen < TCPOLEN_TIMESTAMP)
1478                                 continue;
1479                         optlen += TCPOLEN_TIMESTAMP;
1480                         *optp++ = TCPOPT_TIMESTAMP;
1481                         *optp++ = TCPOLEN_TIMESTAMP;
1482                         to->to_tsval = htonl(to->to_tsval);
1483                         to->to_tsecr = htonl(to->to_tsecr);
1484                         bcopy((u_char *)&to->to_tsval, optp, sizeof(to->to_tsval));
1485                         optp += sizeof(to->to_tsval);
1486                         bcopy((u_char *)&to->to_tsecr, optp, sizeof(to->to_tsecr));
1487                         optp += sizeof(to->to_tsecr);
1488                         break;
1489                 case TOF_SIGNATURE:
1490                         {
1491                         int siglen = TCPOLEN_SIGNATURE - 2;
1492
1493                         while (!optlen || optlen % 4 != 2) {
1494                                 optlen += TCPOLEN_NOP;
1495                                 *optp++ = TCPOPT_NOP;
1496                         }
1497                         if (TCP_MAXOLEN - optlen < TCPOLEN_SIGNATURE)
1498                                 continue;
1499                         optlen += TCPOLEN_SIGNATURE;
1500                         *optp++ = TCPOPT_SIGNATURE;
1501                         *optp++ = TCPOLEN_SIGNATURE;
1502                         to->to_signature = optp;
1503                         while (siglen--)
1504                                  *optp++ = 0;
1505                         break;
1506                         }
1507                 case TOF_SACK:
1508                         {
1509                         int sackblks = 0;
1510                         struct sackblk *sack = (struct sackblk *)to->to_sacks;
1511                         tcp_seq sack_seq;
1512
1513                         while (!optlen || optlen % 4 != 2) {
1514                                 optlen += TCPOLEN_NOP;
1515                                 *optp++ = TCPOPT_NOP;
1516                         }
1517                         if (TCP_MAXOLEN - optlen < TCPOLEN_SACKHDR + TCPOLEN_SACK)
1518                                 continue;
1519                         optlen += TCPOLEN_SACKHDR;
1520                         *optp++ = TCPOPT_SACK;
1521                         sackblks = min(to->to_nsacks,
1522                                         (TCP_MAXOLEN - optlen) / TCPOLEN_SACK);
1523                         *optp++ = TCPOLEN_SACKHDR + sackblks * TCPOLEN_SACK;
1524                         while (sackblks--) {
1525                                 sack_seq = htonl(sack->start);
1526                                 bcopy((u_char *)&sack_seq, optp, sizeof(sack_seq));
1527                                 optp += sizeof(sack_seq);
1528                                 sack_seq = htonl(sack->end);
1529                                 bcopy((u_char *)&sack_seq, optp, sizeof(sack_seq));
1530                                 optp += sizeof(sack_seq);
1531                                 optlen += TCPOLEN_SACK;
1532                                 sack++;
1533                         }
1534                         TCPSTAT_INC(tcps_sack_send_blocks);
1535                         break;
1536                         }
1537                 default:
1538                         panic("%s: unknown TCP option type", __func__);
1539                         break;
1540                 }
1541         }
1542
1543         /* Terminate and pad TCP options to a 4 byte boundary. */
1544         if (optlen % 4) {
1545                 optlen += TCPOLEN_EOL;
1546                 *optp++ = TCPOPT_EOL;
1547         }
1548         /*
1549          * According to RFC 793 (STD0007):
1550          *   "The content of the header beyond the End-of-Option option
1551          *    must be header padding (i.e., zero)."
1552          *   and later: "The padding is composed of zeros."
1553          */
1554         while (optlen % 4) {
1555                 optlen += TCPOLEN_PAD;
1556                 *optp++ = TCPOPT_PAD;
1557         }
1558
1559         KASSERT(optlen <= TCP_MAXOLEN, ("%s: TCP options too long", __func__));
1560         return (optlen);
1561 }