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/sdt.h>
  50 #include <sys/socket.h>
  51 #include <sys/socketvar.h>
  52 #include <sys/sysctl.h>
  53
  54 #include <net/if.h>
  55 #include <net/route.h>
  56 #include <net/vnet.h>
  57
  58 #include <netinet/cc.h>
  59 #include <netinet/in.h>
  60 #include <netinet/in_kdtrace.h>
  61 #include <netinet/in_systm.h>
  62 #include <netinet/ip.h>
  63 #include <netinet/in_pcb.h>
  64 #include <netinet/ip_var.h>
  65 #include <netinet/ip_options.h>
  66 #ifdef INET6
  67 #include <netinet6/in6_pcb.h>
  68 #include <netinet/ip6.h>
  69 #include <netinet6/ip6_var.h>
  70 #endif
  71 #define TCPOUTFLAGS
  72 #include <netinet/tcp_fsm.h>
  73 #include <netinet/tcp_seq.h>
  74 #include <netinet/tcp_timer.h>
  75 #include <netinet/tcp_var.h>
  76 #include <netinet/tcpip.h>
  77 #ifdef TCPDEBUG
  78 #include <netinet/tcp_debug.h>
  79 #endif
  80 #ifdef TCP_OFFLOAD
  81 #include <netinet/tcp_offload.h>
  82 #endif
  83
  84 #ifdef IPSEC
  85 #include <netipsec/ipsec.h>
  86 #endif /*IPSEC*/
  87
  88 #include <machine/in_cksum.h>
  89
  90 #include <security/mac/mac_framework.h>
  91
  92 VNET_DEFINE(int, path_mtu_discovery) = 1;
  93 SYSCTL_VNET_INT(_net_inet_tcp, OID_AUTO, path_mtu_discovery, CTLFLAG_RW,
  94         &VNET_NAME(path_mtu_discovery), 1,
  95         "Enable Path MTU Discovery");
  96
  97 VNET_DEFINE(int, tcp_do_tso) = 1;
  98 #define V_tcp_do_tso            VNET(tcp_do_tso)
  99 SYSCTL_VNET_INT(_net_inet_tcp, OID_AUTO, tso, CTLFLAG_RW,
 100         &VNET_NAME(tcp_do_tso), 0,
 101         "Enable TCP Segmentation Offload");
 102
 103 VNET_DEFINE(int, tcp_sendspace) = 1024*32;
 104 #define V_tcp_sendspace VNET(tcp_sendspace)
 105 SYSCTL_VNET_INT(_net_inet_tcp, TCPCTL_SENDSPACE, sendspace, CTLFLAG_RW,
 106         &VNET_NAME(tcp_sendspace), 0, "Initial send socket buffer size");
 107
 108 VNET_DEFINE(int, tcp_do_autosndbuf) = 1;
 109 #define V_tcp_do_autosndbuf     VNET(tcp_do_autosndbuf)
 110 SYSCTL_VNET_INT(_net_inet_tcp, OID_AUTO, sendbuf_auto, CTLFLAG_RW,
 111         &VNET_NAME(tcp_do_autosndbuf), 0,
 112         "Enable automatic send buffer sizing");
 113
 114 VNET_DEFINE(int, tcp_autosndbuf_inc) = 8*1024;
 115 #define V_tcp_autosndbuf_inc    VNET(tcp_autosndbuf_inc)
 116 SYSCTL_VNET_INT(_net_inet_tcp, OID_AUTO, sendbuf_inc, CTLFLAG_RW,
 117         &VNET_NAME(tcp_autosndbuf_inc), 0,
 118         "Incrementor step size of automatic send buffer");
 119
 120 VNET_DEFINE(int, tcp_autosndbuf_max) = 2*1024*1024;
 121 #define V_tcp_autosndbuf_max    VNET(tcp_autosndbuf_max)
 122 SYSCTL_VNET_INT(_net_inet_tcp, OID_AUTO, sendbuf_max, CTLFLAG_RW,
 123         &VNET_NAME(tcp_autosndbuf_max), 0,
 124         "Max size of automatic send buffer");
 125
 126 static void inline      hhook_run_tcp_est_out(struct tcpcb *tp,
 127                             struct tcphdr *th, struct tcpopt *to,
 128                             long len, int tso);
 129 static void inline      cc_after_idle(struct tcpcb *tp);
 130
 131 /*
 132  * Wrapper for the TCP established output helper hook.
 133  */
 134 static void inline
 135 hhook_run_tcp_est_out(struct tcpcb *tp, struct tcphdr *th,
 136     struct tcpopt *to, long len, int tso)
 137 {
 138         struct tcp_hhook_data hhook_data;
 139
 140         if (V_tcp_hhh[HHOOK_TCP_EST_OUT]->hhh_nhooks > 0) {
 141                 hhook_data.tp = tp;
 142                 hhook_data.th = th;
 143                 hhook_data.to = to;
 144                 hhook_data.len = len;
 145                 hhook_data.tso = tso;
 146
 147                 hhook_run_hooks(V_tcp_hhh[HHOOK_TCP_EST_OUT], &hhook_data,
 148                     tp->osd);
 149         }
 150 }
 151
 152 /*
 153  * CC wrapper hook functions
 154  */
 155 static void inline
 156 cc_after_idle(struct tcpcb *tp)
 157 {
 158         INP_WLOCK_ASSERT(tp->t_inpcb);
 159
 160         if (CC_ALGO(tp)->after_idle != NULL)
 161                 CC_ALGO(tp)->after_idle(tp->ccv);
 162 }
 163
 164 /*
 165  * Tcp output routine: figure out what should be sent and send it.
 166  */
 167 int
 168 tcp_output(struct tcpcb *tp)
 169 {
 170         struct socket *so = tp->t_inpcb->inp_socket;
 171         long len, recwin, sendwin;
 172         int off, flags, error = 0;      /* Keep compiler happy */
 173         struct mbuf *m;
 174         struct ip *ip = NULL;
 175         struct ipovly *ipov = NULL;
 176         struct tcphdr *th;
 177         u_char opt[TCP_MAXOLEN];
 178         unsigned ipoptlen, optlen, hdrlen;
 179 #ifdef IPSEC
 180         unsigned ipsec_optlen = 0;
 181 #endif
 182         int idle, sendalot;
 183         int sack_rxmit, sack_bytes_rxmt;
 184         struct sackhole *p;
 185         int tso, mtu;
 186         struct tcpopt to;
 187 #if 0
 188         int maxburst = TCP_MAXBURST;
 189 #endif
 190 #ifdef INET6
 191         struct ip6_hdr *ip6 = NULL;
 192         int isipv6;
 193
 194         isipv6 = (tp->t_inpcb->inp_vflag & INP_IPV6) != 0;
 195 #endif
 196
 197         INP_WLOCK_ASSERT(tp->t_inpcb);
 198
 199 #ifdef TCP_OFFLOAD
 200         if (tp->t_flags & TF_TOE)
 201                 return (tcp_offload_output(tp));
 202 #endif
 203
 204         /*
 205          * Determine length of data that should be transmitted,
 206          * and flags that will be used.
 207          * If there is some data or critical controls (SYN, RST)
 208          * to send, then transmit; otherwise, investigate further.
 209          */
 210         idle = (tp->t_flags & TF_LASTIDLE) || (tp->snd_max == tp->snd_una);
 211         if (idle && ticks - tp->t_rcvtime >= tp->t_rxtcur)
 212                 cc_after_idle(tp);
 213         tp->t_flags &= ~TF_LASTIDLE;
 214         if (idle) {
 215                 if (tp->t_flags & TF_MORETOCOME) {
 216                         tp->t_flags |= TF_LASTIDLE;
 217                         idle = 0;
 218                 }
 219         }
 220 again:
 221         /*
 222          * If we've recently taken a timeout, snd_max will be greater than
 223          * snd_nxt.  There may be SACK information that allows us to avoid
 224          * resending already delivered data.  Adjust snd_nxt accordingly.
 225          */
 226         if ((tp->t_flags & TF_SACK_PERMIT) &&
 227             SEQ_LT(tp->snd_nxt, tp->snd_max))
 228                 tcp_sack_adjust(tp);
 229         sendalot = 0;
 230         tso = 0;
 231         mtu = 0;
 232         off = tp->snd_nxt - tp->snd_una;
 233         sendwin = min(tp->snd_wnd, tp->snd_cwnd);
 234
 235         flags = tcp_outflags[tp->t_state];
 236         /*
 237          * Send any SACK-generated retransmissions.  If we're explicitly trying
 238          * to send out new data (when sendalot is 1), bypass this function.
 239          * If we retransmit in fast recovery mode, decrement snd_cwnd, since
 240          * we're replacing a (future) new transmission with a retransmission
 241          * now, and we previously incremented snd_cwnd in tcp_input().
 242          */
 243         /*
 244          * Still in sack recovery , reset rxmit flag to zero.
 245          */
 246         sack_rxmit = 0;
 247         sack_bytes_rxmt = 0;
 248         len = 0;
 249         p = NULL;
 250         if ((tp->t_flags & TF_SACK_PERMIT) && IN_FASTRECOVERY(tp->t_flags) &&
 251             (p = tcp_sack_output(tp, &sack_bytes_rxmt))) {
 252                 long cwin;
 253
 254                 cwin = min(tp->snd_wnd, tp->snd_cwnd) - sack_bytes_rxmt;
 255                 if (cwin < 0)
 256                         cwin = 0;
 257                 /* Do not retransmit SACK segments beyond snd_recover */
 258                 if (SEQ_GT(p->end, tp->snd_recover)) {
 259                         /*
 260                          * (At least) part of sack hole extends beyond
 261                          * snd_recover. Check to see if we can rexmit data
 262                          * for this hole.
 263                          */
 264                         if (SEQ_GEQ(p->rxmit, tp->snd_recover)) {
 265                                 /*
 266                                  * Can't rexmit any more data for this hole.
 267                                  * That data will be rexmitted in the next
 268                                  * sack recovery episode, when snd_recover
 269                                  * moves past p->rxmit.
 270                                  */
 271                                 p = NULL;
 272                                 goto after_sack_rexmit;
 273                         } else
 274                                 /* Can rexmit part of the current hole */
 275                                 len = ((long)ulmin(cwin,
 276                                                    tp->snd_recover - p->rxmit));
 277                 } else
 278                         len = ((long)ulmin(cwin, p->end - p->rxmit));
 279                 off = p->rxmit - tp->snd_una;
 280                 KASSERT(off >= 0,("%s: sack block to the left of una : %d",
 281                     __func__, off));
 282                 if (len > 0) {
 283                         sack_rxmit = 1;
 284                         sendalot = 1;
 285                         TCPSTAT_INC(tcps_sack_rexmits);
 286                         TCPSTAT_ADD(tcps_sack_rexmit_bytes,
 287                             min(len, tp->t_maxseg));
 288                 }
 289         }
 290 after_sack_rexmit:
 291         /*
 292          * Get standard flags, and add SYN or FIN if requested by 'hidden'
 293          * state flags.
 294          */
 295         if (tp->t_flags & TF_NEEDFIN)
 296                 flags |= TH_FIN;
 297         if (tp->t_flags & TF_NEEDSYN)
 298                 flags |= TH_SYN;
 299
 300         SOCKBUF_LOCK(&so->so_snd);
 301         /*
 302          * If in persist timeout with window of 0, send 1 byte.
 303          * Otherwise, if window is small but nonzero
 304          * and timer expired, we will send what we can
 305          * and go to transmit state.
 306          */
 307         if (tp->t_flags & TF_FORCEDATA) {
 308                 if (sendwin == 0) {
 309                         /*
 310                          * If we still have some data to send, then
 311                          * clear the FIN bit.  Usually this would
 312                          * happen below when it realizes that we
 313                          * aren't sending all the data.  However,
 314                          * if we have exactly 1 byte of unsent data,
 315                          * then it won't clear the FIN bit below,
 316                          * and if we are in persist state, we wind
 317                          * up sending the packet without recording
 318                          * that we sent the FIN bit.
 319                          *
 320                          * We can't just blindly clear the FIN bit,
 321                          * because if we don't have any more data
 322                          * to send then the probe will be the FIN
 323                          * itself.
 324                          */
 325                         if (off < so->so_snd.sb_cc)
 326                                 flags &= ~TH_FIN;
 327                         sendwin = 1;
 328                 } else {
 329                         tcp_timer_activate(tp, TT_PERSIST, 0);
 330                         tp->t_rxtshift = 0;
 331                 }
 332         }
 333
 334         /*
 335          * If snd_nxt == snd_max and we have transmitted a FIN, the
 336          * offset will be > 0 even if so_snd.sb_cc is 0, resulting in
 337          * a negative length.  This can also occur when TCP opens up
 338          * its congestion window while receiving additional duplicate
 339          * acks after fast-retransmit because TCP will reset snd_nxt
 340          * to snd_max after the fast-retransmit.
 341          *
 342          * In the normal retransmit-FIN-only case, however, snd_nxt will
 343          * be set to snd_una, the offset will be 0, and the length may
 344          * wind up 0.
 345          *
 346          * If sack_rxmit is true we are retransmitting from the scoreboard
 347          * in which case len is already set.
 348          */
 349         if (sack_rxmit == 0) {
 350                 if (sack_bytes_rxmt == 0)
 351                         len = ((long)ulmin(so->so_snd.sb_cc, sendwin) - off);
 352                 else {
 353                         long cwin;
 354
 355                         /*
 356                          * We are inside of a SACK recovery episode and are
 357                          * sending new data, having retransmitted all the
 358                          * data possible in the scoreboard.
 359                          */
 360                         len = ((long)ulmin(so->so_snd.sb_cc, tp->snd_wnd)
 361                                - off);
 362                         /*
 363                          * Don't remove this (len > 0) check !
 364                          * We explicitly check for len > 0 here (although it
 365                          * isn't really necessary), to work around a gcc
 366                          * optimization issue - to force gcc to compute
 367                          * len above. Without this check, the computation
 368                          * of len is bungled by the optimizer.
 369                          */
 370                         if (len > 0) {
 371                                 cwin = tp->snd_cwnd -
 372                                         (tp->snd_nxt - tp->sack_newdata) -
 373                                         sack_bytes_rxmt;
 374                                 if (cwin < 0)
 375                                         cwin = 0;
 376                                 len = lmin(len, cwin);
 377                         }
 378                 }
 379         }
 380
 381         /*
 382          * Lop off SYN bit if it has already been sent.  However, if this
 383          * is SYN-SENT state and if segment contains data and if we don't
 384          * know that foreign host supports TAO, suppress sending segment.
 385          */
 386         if ((flags & TH_SYN) && SEQ_GT(tp->snd_nxt, tp->snd_una)) {
 387                 if (tp->t_state != TCPS_SYN_RECEIVED)
 388                         flags &= ~TH_SYN;
 389                 off--, len++;
 390         }
 391
 392         /*
 393          * Be careful not to send data and/or FIN on SYN segments.
 394          * This measure is needed to prevent interoperability problems
 395          * with not fully conformant TCP implementations.
 396          */
 397         if ((flags & TH_SYN) && (tp->t_flags & TF_NOOPT)) {
 398                 len = 0;
 399                 flags &= ~TH_FIN;
 400         }
 401
 402         if (len < 0) {
 403                 /*
 404                  * If FIN has been sent but not acked,
 405                  * but we haven't been called to retransmit,
 406                  * len will be < 0.  Otherwise, window shrank
 407                  * after we sent into it.  If window shrank to 0,
 408                  * cancel pending retransmit, pull snd_nxt back
 409                  * to (closed) window, and set the persist timer
 410                  * if it isn't already going.  If the window didn't
 411                  * close completely, just wait for an ACK.
 412                  */
 413                 len = 0;
 414                 if (sendwin == 0) {
 415                         tcp_timer_activate(tp, TT_REXMT, 0);
 416                         tp->t_rxtshift = 0;
 417                         tp->snd_nxt = tp->snd_una;
 418                         if (!tcp_timer_active(tp, TT_PERSIST))
 419                                 tcp_setpersist(tp);
 420                 }
 421         }
 422
 423         /* len will be >= 0 after this point. */
 424         KASSERT(len >= 0, ("[%s:%d]: len < 0", __func__, __LINE__));
 425
 426         /*
 427          * Automatic sizing of send socket buffer.  Often the send buffer
 428          * size is not optimally adjusted to the actual network conditions
 429          * at hand (delay bandwidth product).  Setting the buffer size too
 430          * small limits throughput on links with high bandwidth and high
 431          * delay (eg. trans-continental/oceanic links).  Setting the
 432          * buffer size too big consumes too much real kernel memory,
 433          * especially with many connections on busy servers.
 434          *
 435          * The criteria to step up the send buffer one notch are:
 436          *  1. receive window of remote host is larger than send buffer
 437          *     (with a fudge factor of 5/4th);
 438          *  2. send buffer is filled to 7/8th with data (so we actually
 439          *     have data to make use of it);
 440          *  3. send buffer fill has not hit maximal automatic size;
 441          *  4. our send window (slow start and cogestion controlled) is
 442          *     larger than sent but unacknowledged data in send buffer.
 443          *
 444          * The remote host receive window scaling factor may limit the
 445          * growing of the send buffer before it reaches its allowed
 446          * maximum.
 447          *
 448          * It scales directly with slow start or congestion window
 449          * and does at most one step per received ACK.  This fast
 450          * scaling has the drawback of growing the send buffer beyond
 451          * what is strictly necessary to make full use of a given
 452          * delay*bandwith product.  However testing has shown this not
 453          * to be much of an problem.  At worst we are trading wasting
 454          * of available bandwith (the non-use of it) for wasting some
 455          * socket buffer memory.
 456          *
 457          * TODO: Shrink send buffer during idle periods together
 458          * with congestion window.  Requires another timer.  Has to
 459          * wait for upcoming tcp timer rewrite.
 460          */
 461         if (V_tcp_do_autosndbuf && so->so_snd.sb_flags & SB_AUTOSIZE) {
 462                 if ((tp->snd_wnd / 4 * 5) >= so->so_snd.sb_hiwat &&
 463                     so->so_snd.sb_cc >= (so->so_snd.sb_hiwat / 8 * 7) &&
 464                     so->so_snd.sb_cc < V_tcp_autosndbuf_max &&
 465                     sendwin >= (so->so_snd.sb_cc - (tp->snd_nxt - tp->snd_una))) {
 466                         if (!sbreserve_locked(&so->so_snd,
 467                             min(so->so_snd.sb_hiwat + V_tcp_autosndbuf_inc,
 468                              V_tcp_autosndbuf_max), so, curthread))
 469                                 so->so_snd.sb_flags &= ~SB_AUTOSIZE;
 470                 }
 471         }
 472
 473         /*
 474          * Decide if we can use TCP Segmentation Offloading (if supported by
 475          * hardware).
 476          *
 477          * TSO may only be used if we are in a pure bulk sending state.  The
 478          * presence of TCP-MD5, SACK retransmits, SACK advertizements and
 479          * IP options prevent using TSO.  With TSO the TCP header is the same
 480          * (except for the sequence number) for all generated packets.  This
 481          * makes it impossible to transmit any options which vary per generated
 482          * segment or packet.
 483          */
 484 #ifdef IPSEC
 485         /*
 486          * Pre-calculate here as we save another lookup into the darknesses
 487          * of IPsec that way and can actually decide if TSO is ok.
 488          */
 489         ipsec_optlen = ipsec_hdrsiz_tcp(tp);
 490 #endif
 491         if ((tp->t_flags & TF_TSO) && V_tcp_do_tso && len > tp->t_maxseg &&
 492             ((tp->t_flags & TF_SIGNATURE) == 0) &&
 493             tp->rcv_numsacks == 0 && sack_rxmit == 0 &&
 494 #ifdef IPSEC
 495             ipsec_optlen == 0 &&
 496 #endif
 497             tp->t_inpcb->inp_options == NULL &&
 498             tp->t_inpcb->in6p_options == NULL)
 499                 tso = 1;
 500
 501         if (sack_rxmit) {
 502                 if (SEQ_LT(p->rxmit + len, tp->snd_una + so->so_snd.sb_cc))
 503                         flags &= ~TH_FIN;
 504         } else {
 505                 if (SEQ_LT(tp->snd_nxt + len, tp->snd_una + so->so_snd.sb_cc))
 506                         flags &= ~TH_FIN;
 507         }
 508
 509         recwin = sbspace(&so->so_rcv);
 510
 511         /*
 512          * Sender silly window avoidance.   We transmit under the following
 513          * conditions when len is non-zero:
 514          *
 515          *      - We have a full segment (or more with TSO)
 516          *      - This is the last buffer in a write()/send() and we are
 517          *        either idle or running NODELAY
 518          *      - we've timed out (e.g. persist timer)
 519          *      - we have more then 1/2 the maximum send window's worth of
 520          *        data (receiver may be limited the window size)
 521          *      - we need to retransmit
 522          */
 523         if (len) {
 524                 if (len >= tp->t_maxseg)
 525                         goto send;
 526                 /*
 527                  * NOTE! on localhost connections an 'ack' from the remote
 528                  * end may occur synchronously with the output and cause
 529                  * us to flush a buffer queued with moretocome.  XXX
 530                  *
 531                  * note: the len + off check is almost certainly unnecessary.
 532                  */
 533                 if (!(tp->t_flags & TF_MORETOCOME) &&   /* normal case */
 534                     (idle || (tp->t_flags & TF_NODELAY)) &&
 535                     len + off >= so->so_snd.sb_cc &&
 536                     (tp->t_flags & TF_NOPUSH) == 0) {
 537                         goto send;
 538                 }
 539                 if (tp->t_flags & TF_FORCEDATA)         /* typ. timeout case */
 540                         goto send;
 541                 if (len >= tp->max_sndwnd / 2 && tp->max_sndwnd > 0)
 542                         goto send;
 543                 if (SEQ_LT(tp->snd_nxt, tp->snd_max))   /* retransmit case */
 544                         goto send;
 545                 if (sack_rxmit)
 546                         goto send;
 547         }
 548
 549         /*
 550          * Sending of standalone window updates.
 551          *
 552          * Window updates are important when we close our window due to a
 553          * full socket buffer and are opening it again after the application
 554          * reads data from it.  Once the window has opened again and the
 555          * remote end starts to send again the ACK clock takes over and
 556          * provides the most current window information.
 557          *
 558          * We must avoid the silly window syndrome whereas every read
 559          * from the receive buffer, no matter how small, causes a window
 560          * update to be sent.  We also should avoid sending a flurry of
 561          * window updates when the socket buffer had queued a lot of data
 562          * and the application is doing small reads.
 563          *
 564          * Prevent a flurry of pointless window updates by only sending
 565          * an update when we can increase the advertized window by more
 566          * than 1/4th of the socket buffer capacity.  When the buffer is
 567          * getting full or is very small be more aggressive and send an
 568          * update whenever we can increase by two mss sized segments.
 569          * In all other situations the ACK's to new incoming data will
 570          * carry further window increases.
 571          *
 572          * Don't send an independent window update if a delayed
 573          * ACK is pending (it will get piggy-backed on it) or the
 574          * remote side already has done a half-close and won't send
 575          * more data.  Skip this if the connection is in T/TCP
 576          * half-open state.
 577          */
 578         if (recwin > 0 && !(tp->t_flags & TF_NEEDSYN) &&
 579             !(tp->t_flags & TF_DELACK) &&
 580             !TCPS_HAVERCVDFIN(tp->t_state)) {
 581                 /*
 582                  * "adv" is the amount we could increase the window,
 583                  * taking into account that we are limited by
 584                  * TCP_MAXWIN << tp->rcv_scale.
 585                  */
 586                 long adv;
 587                 int oldwin;
 588
 589                 adv = min(recwin, (long)TCP_MAXWIN << tp->rcv_scale);
 590                 if (SEQ_GT(tp->rcv_adv, tp->rcv_nxt)) {
 591                         oldwin = (tp->rcv_adv - tp->rcv_nxt);
 592                         adv -= oldwin;
 593                 } else
 594                         oldwin = 0;
 595
 596                 /*
 597                  * If the new window size ends up being the same as the old
 598                  * size when it is scaled, then don't force a window update.
 599                  */
 600                 if (oldwin >> tp->rcv_scale == (adv + oldwin) >> tp->rcv_scale)
 601                         goto dontupdate;
 602
 603                 if (adv >= (long)(2 * tp->t_maxseg) &&
 604                     (adv >= (long)(so->so_rcv.sb_hiwat / 4) ||
 605                      recwin <= (long)(so->so_rcv.sb_hiwat / 8) ||
 606                      so->so_rcv.sb_hiwat <= 8 * tp->t_maxseg))
 607                         goto send;
 608         }
 609 dontupdate:
 610
 611         /*
 612          * Send if we owe the peer an ACK, RST, SYN, or urgent data.  ACKNOW
 613          * is also a catch-all for the retransmit timer timeout case.
 614          */
 615         if (tp->t_flags & TF_ACKNOW)
 616                 goto send;
 617         if ((flags & TH_RST) ||
 618             ((flags & TH_SYN) && (tp->t_flags & TF_NEEDSYN) == 0))
 619                 goto send;
 620         if (SEQ_GT(tp->snd_up, tp->snd_una))
 621                 goto send;
 622         /*
 623          * If our state indicates that FIN should be sent
 624          * and we have not yet done so, then we need to send.
 625          */
 626         if (flags & TH_FIN &&
 627             ((tp->t_flags & TF_SENTFIN) == 0 || tp->snd_nxt == tp->snd_una))
 628                 goto send;
 629         /*
 630          * In SACK, it is possible for tcp_output to fail to send a segment
 631          * after the retransmission timer has been turned off.  Make sure
 632          * that the retransmission timer is set.
 633          */
 634         if ((tp->t_flags & TF_SACK_PERMIT) &&
 635             SEQ_GT(tp->snd_max, tp->snd_una) &&
 636             !tcp_timer_active(tp, TT_REXMT) &&
 637             !tcp_timer_active(tp, TT_PERSIST)) {
 638                 tcp_timer_activate(tp, TT_REXMT, tp->t_rxtcur);
 639                 goto just_return;
 640         }
 641         /*
 642          * TCP window updates are not reliable, rather a polling protocol
 643          * using ``persist'' packets is used to insure receipt of window
 644          * updates.  The three ``states'' for the output side are:
 645          *      idle                    not doing retransmits or persists
 646          *      persisting              to move a small or zero window
 647          *      (re)transmitting        and thereby not persisting
 648          *
 649          * tcp_timer_active(tp, TT_PERSIST)
 650          *      is true when we are in persist state.
 651          * (tp->t_flags & TF_FORCEDATA)
 652          *      is set when we are called to send a persist packet.
 653          * tcp_timer_active(tp, TT_REXMT)
 654          *      is set when we are retransmitting
 655          * The output side is idle when both timers are zero.
 656          *
 657          * If send window is too small, there is data to transmit, and no
 658          * retransmit or persist is pending, then go to persist state.
 659          * If nothing happens soon, send when timer expires:
 660          * if window is nonzero, transmit what we can,
 661          * otherwise force out a byte.
 662          */
 663         if (so->so_snd.sb_cc && !tcp_timer_active(tp, TT_REXMT) &&
 664             !tcp_timer_active(tp, TT_PERSIST)) {
 665                 tp->t_rxtshift = 0;
 666                 tcp_setpersist(tp);
 667         }
 668
 669         /*
 670          * No reason to send a segment, just return.
 671          */
 672 just_return:
 673         SOCKBUF_UNLOCK(&so->so_snd);
 674         return (0);
 675
 676 send:
 677         SOCKBUF_LOCK_ASSERT(&so->so_snd);
 678         /*
 679          * Before ESTABLISHED, force sending of initial options
 680          * unless TCP set not to do any options.
 681          * NOTE: we assume that the IP/TCP header plus TCP options
 682          * always fit in a single mbuf, leaving room for a maximum
 683          * link header, i.e.
 684          *      max_linkhdr + sizeof (struct tcpiphdr) + optlen <= MCLBYTES
 685          */
 686         optlen = 0;
 687 #ifdef INET6
 688         if (isipv6)
 689                 hdrlen = sizeof (struct ip6_hdr) + sizeof (struct tcphdr);
 690         else
 691 #endif
 692                 hdrlen = sizeof (struct tcpiphdr);
 693
 694         /*
 695          * Compute options for segment.
 696          * We only have to care about SYN and established connection
 697          * segments.  Options for SYN-ACK segments are handled in TCP
 698          * syncache.
 699          */
 700         if ((tp->t_flags & TF_NOOPT) == 0) {
 701                 to.to_flags = 0;
 702                 /* Maximum segment size. */
 703                 if (flags & TH_SYN) {
 704                         tp->snd_nxt = tp->iss;
 705                         to.to_mss = tcp_mssopt(&tp->t_inpcb->inp_inc);
 706                         to.to_flags |= TOF_MSS;
 707                 }
 708                 /* Window scaling. */
 709                 if ((flags & TH_SYN) && (tp->t_flags & TF_REQ_SCALE)) {
 710                         to.to_wscale = tp->request_r_scale;
 711                         to.to_flags |= TOF_SCALE;
 712                 }
 713                 /* Timestamps. */
 714                 if ((tp->t_flags & TF_RCVD_TSTMP) ||
 715                     ((flags & TH_SYN) && (tp->t_flags & TF_REQ_TSTMP))) {
 716                         to.to_tsval = tcp_ts_getticks() + tp->ts_offset;
 717                         to.to_tsecr = tp->ts_recent;
 718                         to.to_flags |= TOF_TS;
 719                         /* Set receive buffer autosizing timestamp. */
 720                         if (tp->rfbuf_ts == 0 &&
 721                             (so->so_rcv.sb_flags & SB_AUTOSIZE))
 722                                 tp->rfbuf_ts = tcp_ts_getticks();
 723                 }
 724                 /* Selective ACK's. */
 725                 if (tp->t_flags & TF_SACK_PERMIT) {
 726                         if (flags & TH_SYN)
 727                                 to.to_flags |= TOF_SACKPERM;
 728                         else if (TCPS_HAVEESTABLISHED(tp->t_state) &&
 729                             (tp->t_flags & TF_SACK_PERMIT) &&
 730                             tp->rcv_numsacks > 0) {
 731                                 to.to_flags |= TOF_SACK;
 732                                 to.to_nsacks = tp->rcv_numsacks;
 733                                 to.to_sacks = (u_char *)tp->sackblks;
 734                         }
 735                 }
 736 #ifdef TCP_SIGNATURE
 737                 /* TCP-MD5 (RFC2385). */
 738                 if (tp->t_flags & TF_SIGNATURE)
 739                         to.to_flags |= TOF_SIGNATURE;
 740 #endif /* TCP_SIGNATURE */
 741
 742                 /* Processing the options. */
 743                 hdrlen += optlen = tcp_addoptions(&to, opt);
 744         }
 745
 746 #ifdef INET6
 747         if (isipv6)
 748                 ipoptlen = ip6_optlen(tp->t_inpcb);
 749         else
 750 #endif
 751         if (tp->t_inpcb->inp_options)
 752                 ipoptlen = tp->t_inpcb->inp_options->m_len -
 753                                 offsetof(struct ipoption, ipopt_list);
 754         else
 755                 ipoptlen = 0;
 756 #ifdef IPSEC
 757         ipoptlen += ipsec_optlen;
 758 #endif
 759
 760         /*
 761          * Adjust data length if insertion of options will
 762          * bump the packet length beyond the t_maxopd length.
 763          * Clear the FIN bit because we cut off the tail of
 764          * the segment.
 765          */
 766         if (len + optlen + ipoptlen > tp->t_maxopd) {
 767                 flags &= ~TH_FIN;
 768
 769                 if (tso) {
 770                         u_int if_hw_tsomax;
 771                         u_int if_hw_tsomaxsegcount;
 772                         u_int if_hw_tsomaxsegsize;
 773                         struct mbuf *mb;
 774                         u_int moff;
 775                         int max_len;
 776
 777                         /* extract TSO information */
 778                         if_hw_tsomax = tp->t_tsomax;
 779                         if_hw_tsomaxsegcount = tp->t_tsomaxsegcount;
 780                         if_hw_tsomaxsegsize = tp->t_tsomaxsegsize;
 781
 782                         /*
 783                          * Limit a TSO burst to prevent it from
 784                          * overflowing or exceeding the maximum length
 785                          * allowed by the network interface:
 786                          */
 787                         KASSERT(ipoptlen == 0,
 788                             ("%s: TSO can't do IP options", __func__));
 789
 790                         /*
 791                          * Check if we should limit by maximum payload
 792                          * length:
 793                          */
 794                         if (if_hw_tsomax != 0) {
 795                                 /* compute maximum TSO length */
 796                                 max_len = (if_hw_tsomax - hdrlen);
 797                                 if (max_len <= 0) {
 798                                         len = 0;
 799                                 } else if (len > (u_int)max_len) {
 800                                         sendalot = 1;
 801                                         len = (u_int)max_len;
 802                                 }
 803                         }
 804
 805                         /*
 806                          * Check if we should limit by maximum segment
 807                          * size and count:
 808                          */
 809                         if (if_hw_tsomaxsegcount != 0 && if_hw_tsomaxsegsize != 0) {
 810                                 max_len = 0;
 811                                 mb = sbsndmbuf(&so->so_snd, off, &moff);
 812
 813                                 while (mb != NULL && (u_int)max_len < len) {
 814                                         u_int cur_length;
 815                                         u_int cur_frags;
 816
 817                                         /*
 818                                          * Get length of mbuf fragment
 819                                          * and how many hardware
 820                                          * frags, rounded up, it would
 821                                          * use:
 822                                          */
 823                                         cur_length = (mb->m_len - moff);
 824                                         cur_frags = (cur_length + if_hw_tsomaxsegsize -
 825                                             1) / if_hw_tsomaxsegsize;
 826
 827                                         /* Handle special case: Zero Length Mbuf */
 828                                         if (cur_frags == 0)
 829                                                 cur_frags = 1;
 830
 831                                         /*
 832                                          * Check if the fragment limit
 833                                          * will be reached or
 834                                          * exceeded:
 835                                          */
 836                                         if (cur_frags >= if_hw_tsomaxsegcount) {
 837                                                 max_len += min(cur_length,
 838                                                     if_hw_tsomaxsegcount *
 839                                                     if_hw_tsomaxsegsize);
 840                                                 break;
 841                                         }
 842                                         max_len += cur_length;
 843                                         if_hw_tsomaxsegcount -= cur_frags;
 844                                         moff = 0;
 845                                         mb = mb->m_next;
 846                                 }
 847                                 if (max_len <= 0) {
 848                                         len = 0;
 849                                 } else if (len > (u_int)max_len) {
 850                                         sendalot = 1;
 851                                         len = (u_int)max_len;
 852                                 }
 853                         }
 854
 855                         /*
 856                          * Prevent the last segment from being
 857                          * fractional unless the send sockbuf can be
 858                          * emptied:
 859                          */
 860                         max_len = (tp->t_maxopd - optlen);
 861                         if ((off + len) < so->so_snd.sb_cc) {
 862                                 moff = len % (u_int)max_len;
 863                                 if (moff != 0) {
 864                                         len -= moff;
 865                                         sendalot = 1;
 866                                 }
 867                         }
 868
 869                         /*
 870                          * In case there are too many small fragments
 871                          * don't use TSO:
 872                          */
 873                         if (len <= (u_int)max_len) {
 874                                 len = (u_int)max_len;
 875                                 sendalot = 1;
 876                                 tso = 0;
 877                         }
 878
 879                         /*
 880                          * Send the FIN in a separate segment
 881                          * after the bulk sending is done.
 882                          * We don't trust the TSO implementations
 883                          * to clear the FIN flag on all but the
 884                          * last segment.
 885                          */
 886                         if (tp->t_flags & TF_NEEDFIN)
 887                                 sendalot = 1;
 888
 889                 } else {
 890                         len = tp->t_maxopd - optlen - ipoptlen;
 891                         sendalot = 1;
 892                 }
 893         } else
 894                 tso = 0;
 895
 896         KASSERT(len + hdrlen + ipoptlen <= IP_MAXPACKET,
 897             ("%s: len > IP_MAXPACKET", __func__));
 898
 899 /*#ifdef DIAGNOSTIC*/
 900 #ifdef INET6
 901         if (max_linkhdr + hdrlen > MCLBYTES)
 902 #else
 903         if (max_linkhdr + hdrlen > MHLEN)
 904 #endif
 905                 panic("tcphdr too big");
 906 /*#endif*/
 907
 908         /*
 909          * This KASSERT is here to catch edge cases at a well defined place.
 910          * Before, those had triggered (random) panic conditions further down.
 911          */
 912         KASSERT(len >= 0, ("[%s:%d]: len < 0", __func__, __LINE__));
 913
 914         /*
 915          * Grab a header mbuf, attaching a copy of data to
 916          * be transmitted, and initialize the header from
 917          * the template for sends on this connection.
 918          */
 919         if (len) {
 920                 struct mbuf *mb;
 921                 u_int moff;
 922
 923                 if ((tp->t_flags & TF_FORCEDATA) && len == 1)
 924                         TCPSTAT_INC(tcps_sndprobe);
 925                 else if (SEQ_LT(tp->snd_nxt, tp->snd_max) || sack_rxmit) {
 926                         tp->t_sndrexmitpack++;
 927                         TCPSTAT_INC(tcps_sndrexmitpack);
 928                         TCPSTAT_ADD(tcps_sndrexmitbyte, len);
 929                 } else {
 930                         TCPSTAT_INC(tcps_sndpack);
 931                         TCPSTAT_ADD(tcps_sndbyte, len);
 932                 }
 933 #ifdef INET6
 934                 if (MHLEN < hdrlen + max_linkhdr)
 935                         m = m_getcl(M_NOWAIT, MT_DATA, M_PKTHDR);
 936                 else
 937 #endif
 938                         m = m_gethdr(M_NOWAIT, MT_DATA);
 939
 940                 if (m == NULL) {
 941                         SOCKBUF_UNLOCK(&so->so_snd);
 942                         error = ENOBUFS;
 943                         sack_rxmit = 0;
 944                         goto out;
 945                 }
 946
 947                 m->m_data += max_linkhdr;
 948                 m->m_len = hdrlen;
 949
 950                 /*
 951                  * Start the m_copy functions from the closest mbuf
 952                  * to the offset in the socket buffer chain.
 953                  */
 954                 mb = sbsndptr(&so->so_snd, off, len, &moff);
 955
 956                 if (len <= MHLEN - hdrlen - max_linkhdr) {
 957                         m_copydata(mb, moff, (int)len,
 958                             mtod(m, caddr_t) + hdrlen);
 959                         m->m_len += len;
 960                 } else {
 961                         m->m_next = m_copy(mb, moff, (int)len);
 962                         if (m->m_next == NULL) {
 963                                 SOCKBUF_UNLOCK(&so->so_snd);
 964                                 (void) m_free(m);
 965                                 error = ENOBUFS;
 966                                 sack_rxmit = 0;
 967                                 goto out;
 968                         }
 969                 }
 970
 971                 /*
 972                  * If we're sending everything we've got, set PUSH.
 973                  * (This will keep happy those implementations which only
 974                  * give data to the user when a buffer fills or
 975                  * a PUSH comes in.)
 976                  */
 977                 if (off + len == so->so_snd.sb_cc)
 978                         flags |= TH_PUSH;
 979                 SOCKBUF_UNLOCK(&so->so_snd);
 980         } else {
 981                 SOCKBUF_UNLOCK(&so->so_snd);
 982                 if (tp->t_flags & TF_ACKNOW)
 983                         TCPSTAT_INC(tcps_sndacks);
 984                 else if (flags & (TH_SYN|TH_FIN|TH_RST))
 985                         TCPSTAT_INC(tcps_sndctrl);
 986                 else if (SEQ_GT(tp->snd_up, tp->snd_una))
 987                         TCPSTAT_INC(tcps_sndurg);
 988                 else
 989                         TCPSTAT_INC(tcps_sndwinup);
 990
 991                 m = m_gethdr(M_NOWAIT, MT_DATA);
 992                 if (m == NULL) {
 993                         error = ENOBUFS;
 994                         sack_rxmit = 0;
 995                         goto out;
 996                 }
 997 #ifdef INET6
 998                 if (isipv6 && (MHLEN < hdrlen + max_linkhdr) &&
 999                     MHLEN >= hdrlen) {
1000                         MH_ALIGN(m, hdrlen);
1001                 } else
1002 #endif
1003                 m->m_data += max_linkhdr;
1004                 m->m_len = hdrlen;
1005         }
1006         SOCKBUF_UNLOCK_ASSERT(&so->so_snd);
1007         m->m_pkthdr.rcvif = (struct ifnet *)0;
1008 #ifdef MAC
1009         mac_inpcb_create_mbuf(tp->t_inpcb, m);
1010 #endif
1011 #ifdef INET6
1012         if (isipv6) {
1013                 ip6 = mtod(m, struct ip6_hdr *);
1014                 th = (struct tcphdr *)(ip6 + 1);
1015                 tcpip_fillheaders(tp->t_inpcb, ip6, th);
1016         } else
1017 #endif /* INET6 */
1018         {
1019                 ip = mtod(m, struct ip *);
1020                 ipov = (struct ipovly *)ip;
1021                 th = (struct tcphdr *)(ip + 1);
1022                 tcpip_fillheaders(tp->t_inpcb, ip, th);
1023         }
1024
1025         /*
1026          * Fill in fields, remembering maximum advertised
1027          * window for use in delaying messages about window sizes.
1028          * If resending a FIN, be sure not to use a new sequence number.
1029          */
1030         if (flags & TH_FIN && tp->t_flags & TF_SENTFIN &&
1031             tp->snd_nxt == tp->snd_max)
1032                 tp->snd_nxt--;
1033         /*
1034          * If we are starting a connection, send ECN setup
1035          * SYN packet. If we are on a retransmit, we may
1036          * resend those bits a number of times as per
1037          * RFC 3168.
1038          */
1039         if (tp->t_state == TCPS_SYN_SENT && V_tcp_do_ecn) {
1040                 if (tp->t_rxtshift >= 1) {
1041                         if (tp->t_rxtshift <= V_tcp_ecn_maxretries)
1042                                 flags |= TH_ECE|TH_CWR;
1043                 } else
1044                         flags |= TH_ECE|TH_CWR;
1045         }
1046
1047         if (tp->t_state == TCPS_ESTABLISHED &&
1048             (tp->t_flags & TF_ECN_PERMIT)) {
1049                 /*
1050                  * If the peer has ECN, mark data packets with
1051                  * ECN capable transmission (ECT).
1052                  * Ignore pure ack packets, retransmissions and window probes.
1053                  */
1054                 if (len > 0 && SEQ_GEQ(tp->snd_nxt, tp->snd_max) &&
1055                     !((tp->t_flags & TF_FORCEDATA) && len == 1)) {
1056 #ifdef INET6
1057                         if (isipv6)
1058                                 ip6->ip6_flow |= htonl(IPTOS_ECN_ECT0 << 20);
1059                         else
1060 #endif
1061                                 ip->ip_tos |= IPTOS_ECN_ECT0;
1062                         TCPSTAT_INC(tcps_ecn_ect0);
1063                 }
1064
1065                 /*
1066                  * Reply with proper ECN notifications.
1067                  */
1068                 if (tp->t_flags & TF_ECN_SND_CWR) {
1069                         flags |= TH_CWR;
1070                         tp->t_flags &= ~TF_ECN_SND_CWR;
1071                 }
1072                 if (tp->t_flags & TF_ECN_SND_ECE)
1073                         flags |= TH_ECE;
1074         }
1075
1076         /*
1077          * If we are doing retransmissions, then snd_nxt will
1078          * not reflect the first unsent octet.  For ACK only
1079          * packets, we do not want the sequence number of the
1080          * retransmitted packet, we want the sequence number
1081          * of the next unsent octet.  So, if there is no data
1082          * (and no SYN or FIN), use snd_max instead of snd_nxt
1083          * when filling in ti_seq.  But if we are in persist
1084          * state, snd_max might reflect one byte beyond the
1085          * right edge of the window, so use snd_nxt in that
1086          * case, since we know we aren't doing a retransmission.
1087          * (retransmit and persist are mutually exclusive...)
1088          */
1089         if (sack_rxmit == 0) {
1090                 if (len || (flags & (TH_SYN|TH_FIN)) ||
1091                     tcp_timer_active(tp, TT_PERSIST))
1092                         th->th_seq = htonl(tp->snd_nxt);
1093                 else
1094                         th->th_seq = htonl(tp->snd_max);
1095         } else {
1096                 th->th_seq = htonl(p->rxmit);
1097                 p->rxmit += len;
1098                 tp->sackhint.sack_bytes_rexmit += len;
1099         }
1100         th->th_ack = htonl(tp->rcv_nxt);
1101         if (optlen) {
1102                 bcopy(opt, th + 1, optlen);
1103                 th->th_off = (sizeof (struct tcphdr) + optlen) >> 2;
1104         }
1105         th->th_flags = flags;
1106         /*
1107          * Calculate receive window.  Don't shrink window,
1108          * but avoid silly window syndrome.
1109          */
1110         if (recwin < (long)(so->so_rcv.sb_hiwat / 4) &&
1111             recwin < (long)tp->t_maxseg)
1112                 recwin = 0;
1113         if (SEQ_GT(tp->rcv_adv, tp->rcv_nxt) &&
1114             recwin < (long)(tp->rcv_adv - tp->rcv_nxt))
1115                 recwin = (long)(tp->rcv_adv - tp->rcv_nxt);
1116         if (recwin > (long)TCP_MAXWIN << tp->rcv_scale)
1117                 recwin = (long)TCP_MAXWIN << tp->rcv_scale;
1118
1119         /*
1120          * According to RFC1323 the window field in a SYN (i.e., a <SYN>
1121          * or <SYN,ACK>) segment itself is never scaled.  The <SYN,ACK>
1122          * case is handled in syncache.
1123          */
1124         if (flags & TH_SYN)
1125                 th->th_win = htons((u_short)
1126                                 (min(sbspace(&so->so_rcv), TCP_MAXWIN)));
1127         else
1128                 th->th_win = htons((u_short)(recwin >> tp->rcv_scale));
1129
1130         /*
1131          * Adjust the RXWIN0SENT flag - indicate that we have advertised
1132          * a 0 window.  This may cause the remote transmitter to stall.  This
1133          * flag tells soreceive() to disable delayed acknowledgements when
1134          * draining the buffer.  This can occur if the receiver is attempting
1135          * to read more data than can be buffered prior to transmitting on
1136          * the connection.
1137          */
1138         if (th->th_win == 0) {
1139                 tp->t_sndzerowin++;
1140                 tp->t_flags |= TF_RXWIN0SENT;
1141         } else
1142                 tp->t_flags &= ~TF_RXWIN0SENT;
1143         if (SEQ_GT(tp->snd_up, tp->snd_nxt)) {
1144                 th->th_urp = htons((u_short)(tp->snd_up - tp->snd_nxt));
1145                 th->th_flags |= TH_URG;
1146         } else
1147                 /*
1148                  * If no urgent pointer to send, then we pull
1149                  * the urgent pointer to the left edge of the send window
1150                  * so that it doesn't drift into the send window on sequence
1151                  * number wraparound.
1152                  */
1153                 tp->snd_up = tp->snd_una;               /* drag it along */
1154
1155 #ifdef TCP_SIGNATURE
1156         if (tp->t_flags & TF_SIGNATURE) {
1157                 int sigoff = to.to_signature - opt;
1158                 tcp_signature_compute(m, 0, len, optlen,
1159                     (u_char *)(th + 1) + sigoff, IPSEC_DIR_OUTBOUND);
1160         }
1161 #endif
1162
1163         /*
1164          * Put TCP length in extended header, and then
1165          * checksum extended header and data.
1166          */
1167         m->m_pkthdr.len = hdrlen + len; /* in6_cksum() need this */
1168         m->m_pkthdr.csum_data = offsetof(struct tcphdr, th_sum);
1169 #ifdef INET6
1170         if (isipv6) {
1171                 /*
1172                  * ip6_plen is not need to be filled now, and will be filled
1173                  * in ip6_output.
1174                  */
1175                 m->m_pkthdr.csum_flags = CSUM_TCP_IPV6;
1176                 th->th_sum = in6_cksum_pseudo(ip6, sizeof(struct tcphdr) +
1177                     optlen + len, IPPROTO_TCP, 0);
1178         }
1179 #endif
1180 #if defined(INET6) && defined(INET)
1181         else
1182 #endif
1183 #ifdef INET
1184         {
1185                 m->m_pkthdr.csum_flags = CSUM_TCP;
1186                 th->th_sum = in_pseudo(ip->ip_src.s_addr, ip->ip_dst.s_addr,
1187                     htons(sizeof(struct tcphdr) + IPPROTO_TCP + len + optlen));
1188
1189                 /* IP version must be set here for ipv4/ipv6 checking later */
1190                 KASSERT(ip->ip_v == IPVERSION,
1191                     ("%s: IP version incorrect: %d", __func__, ip->ip_v));
1192         }
1193 #endif
1194
1195         /*
1196          * Enable TSO and specify the size of the segments.
1197          * The TCP pseudo header checksum is always provided.
1198          * XXX: Fixme: This is currently not the case for IPv6.
1199          */
1200         if (tso) {
1201                 KASSERT(len > tp->t_maxopd - optlen,
1202                     ("%s: len <= tso_segsz", __func__));
1203                 m->m_pkthdr.csum_flags |= CSUM_TSO;
1204                 m->m_pkthdr.tso_segsz = tp->t_maxopd - optlen;
1205         }
1206
1207 #ifdef IPSEC
1208         KASSERT(len + hdrlen + ipoptlen - ipsec_optlen == m_length(m, NULL),
1209             ("%s: mbuf chain shorter than expected: %ld + %u + %u - %u != %u",
1210             __func__, len, hdrlen, ipoptlen, ipsec_optlen, m_length(m, NULL)));
1211 #else
1212         KASSERT(len + hdrlen + ipoptlen == m_length(m, NULL),
1213             ("%s: mbuf chain shorter than expected: %ld + %u + %u != %u",
1214             __func__, len, hdrlen, ipoptlen, m_length(m, NULL)));
1215 #endif
1216
1217         /* Run HHOOK_TCP_ESTABLISHED_OUT helper hooks. */
1218         hhook_run_tcp_est_out(tp, th, &to, len, tso);
1219
1220 #ifdef TCPDEBUG
1221         /*
1222          * Trace.
1223          */
1224         if (so->so_options & SO_DEBUG) {
1225                 u_short save = 0;
1226 #ifdef INET6
1227                 if (!isipv6)
1228 #endif
1229                 {
1230                         save = ipov->ih_len;
1231                         ipov->ih_len = htons(m->m_pkthdr.len /* - hdrlen + (th->th_off << 2) */);
1232                 }
1233                 tcp_trace(TA_OUTPUT, tp->t_state, tp, mtod(m, void *), th, 0);
1234 #ifdef INET6
1235                 if (!isipv6)
1236 #endif
1237                 ipov->ih_len = save;
1238         }
1239 #endif /* TCPDEBUG */
1240
1241         /*
1242          * Fill in IP length and desired time to live and
1243          * send to IP level.  There should be a better way
1244          * to handle ttl and tos; we could keep them in
1245          * the template, but need a way to checksum without them.
1246          */
1247         /*
1248          * m->m_pkthdr.len should have been set before checksum calculation,
1249          * because in6_cksum() need it.
1250          */
1251 #ifdef INET6
1252         if (isipv6) {
1253                 struct route_in6 ro;
1254
1255                 bzero(&ro, sizeof(ro));
1256                 /*
1257                  * we separately set hoplimit for every segment, since the
1258                  * user might want to change the value via setsockopt.
1259                  * Also, desired default hop limit might be changed via
1260                  * Neighbor Discovery.
1261                  */
1262                 ip6->ip6_hlim = in6_selecthlim(tp->t_inpcb, NULL);
1263
1264                 /*
1265                  * Set the packet size here for the benefit of DTrace probes.
1266                  * ip6_output() will set it properly; it's supposed to include
1267                  * the option header lengths as well.
1268                  */
1269                 ip6->ip6_plen = htons(m->m_pkthdr.len - sizeof(*ip6));
1270
1271                 if (tp->t_state == TCPS_SYN_SENT)
1272                         TCP_PROBE5(connect__request, NULL, tp, ip6, tp, th);
1273
1274                 TCP_PROBE5(send, NULL, tp, ip6, tp, th);
1275
1276                 /* TODO: IPv6 IP6TOS_ECT bit on */
1277                 error = ip6_output(m, tp->t_inpcb->in6p_outputopts, &ro,
1278                     ((so->so_options & SO_DONTROUTE) ?  IP_ROUTETOIF : 0),
1279                     NULL, NULL, tp->t_inpcb);
1280
1281                 if (error == EMSGSIZE && ro.ro_rt != NULL)
1282                         mtu = ro.ro_rt->rt_mtu;
1283                 RO_RTFREE(&ro);
1284         }
1285 #endif /* INET6 */
1286 #if defined(INET) && defined(INET6)
1287         else
1288 #endif
1289 #ifdef INET
1290     {
1291         struct route ro;
1292
1293         bzero(&ro, sizeof(ro));
1294         ip->ip_len = htons(m->m_pkthdr.len);
1295 #ifdef INET6
1296         if (tp->t_inpcb->inp_vflag & INP_IPV6PROTO)
1297                 ip->ip_ttl = in6_selecthlim(tp->t_inpcb, NULL);
1298 #endif /* INET6 */
1299         /*
1300          * If we do path MTU discovery, then we set DF on every packet.
1301          * This might not be the best thing to do according to RFC3390
1302          * Section 2. However the tcp hostcache migitates the problem
1303          * so it affects only the first tcp connection with a host.
1304          *
1305          * NB: Don't set DF on small MTU/MSS to have a safe fallback.
1306          */
1307         if (V_path_mtu_discovery && tp->t_maxopd > V_tcp_minmss)
1308                 ip->ip_off |= htons(IP_DF);
1309
1310         if (tp->t_state == TCPS_SYN_SENT)
1311                 TCP_PROBE5(connect__request, NULL, tp, ip, tp, th);
1312
1313         TCP_PROBE5(send, NULL, tp, ip, tp, th);
1314
1315         error = ip_output(m, tp->t_inpcb->inp_options, &ro,
1316             ((so->so_options & SO_DONTROUTE) ? IP_ROUTETOIF : 0), 0,
1317             tp->t_inpcb);
1318
1319         if (error == EMSGSIZE && ro.ro_rt != NULL)
1320                 mtu = ro.ro_rt->rt_mtu;
1321         RO_RTFREE(&ro);
1322     }
1323 #endif /* INET */
1324
1325 out:
1326         /*
1327          * In transmit state, time the transmission and arrange for
1328          * the retransmit.  In persist state, just set snd_max.
1329          */
1330         if ((tp->t_flags & TF_FORCEDATA) == 0 ||
1331             !tcp_timer_active(tp, TT_PERSIST)) {
1332                 tcp_seq startseq = tp->snd_nxt;
1333
1334                 /*
1335                  * Advance snd_nxt over sequence space of this segment.
1336                  */
1337                 if (flags & (TH_SYN|TH_FIN)) {
1338                         if (flags & TH_SYN)
1339                                 tp->snd_nxt++;
1340                         if (flags & TH_FIN) {
1341                                 tp->snd_nxt++;
1342                                 tp->t_flags |= TF_SENTFIN;
1343                         }
1344                 }
1345                 if (sack_rxmit)
1346                         goto timer;
1347                 tp->snd_nxt += len;
1348                 if (SEQ_GT(tp->snd_nxt, tp->snd_max)) {
1349                         tp->snd_max = tp->snd_nxt;
1350                         /*
1351                          * Time this transmission if not a retransmission and
1352                          * not currently timing anything.
1353                          */
1354                         if (tp->t_rtttime == 0) {
1355                                 tp->t_rtttime = ticks;
1356                                 tp->t_rtseq = startseq;
1357                                 TCPSTAT_INC(tcps_segstimed);
1358                         }
1359                 }
1360
1361                 /*
1362                  * Set retransmit timer if not currently set,
1363                  * and not doing a pure ack or a keep-alive probe.
1364                  * Initial value for retransmit timer is smoothed
1365                  * round-trip time + 2 * round-trip time variance.
1366                  * Initialize shift counter which is used for backoff
1367                  * of retransmit time.
1368                  */
1369 timer:
1370                 if (!tcp_timer_active(tp, TT_REXMT) &&
1371                     ((sack_rxmit && tp->snd_nxt != tp->snd_max) ||
1372                      (tp->snd_nxt != tp->snd_una))) {
1373                         if (tcp_timer_active(tp, TT_PERSIST)) {
1374                                 tcp_timer_activate(tp, TT_PERSIST, 0);
1375                                 tp->t_rxtshift = 0;
1376                         }
1377                         tcp_timer_activate(tp, TT_REXMT, tp->t_rxtcur);
1378                 }
1379         } else {
1380                 /*
1381                  * Persist case, update snd_max but since we are in
1382                  * persist mode (no window) we do not update snd_nxt.
1383                  */
1384                 int xlen = len;
1385                 if (flags & TH_SYN)
1386                         ++xlen;
1387                 if (flags & TH_FIN) {
1388                         ++xlen;
1389                         tp->t_flags |= TF_SENTFIN;
1390                 }
1391                 if (SEQ_GT(tp->snd_nxt + xlen, tp->snd_max))
1392                         tp->snd_max = tp->snd_nxt + len;
1393         }
1394
1395         if (error) {
1396
1397                 /*
1398                  * We know that the packet was lost, so back out the
1399                  * sequence number advance, if any.
1400                  *
1401                  * If the error is EPERM the packet got blocked by the
1402                  * local firewall.  Normally we should terminate the
1403                  * connection but the blocking may have been spurious
1404                  * due to a firewall reconfiguration cycle.  So we treat
1405                  * it like a packet loss and let the retransmit timer and
1406                  * timeouts do their work over time.
1407                  * XXX: It is a POLA question whether calling tcp_drop right
1408                  * away would be the really correct behavior instead.
1409                  */
1410                 if (((tp->t_flags & TF_FORCEDATA) == 0 ||
1411                     !tcp_timer_active(tp, TT_PERSIST)) &&
1412                     ((flags & TH_SYN) == 0) &&
1413                     (error != EPERM)) {
1414                         if (sack_rxmit) {
1415                                 p->rxmit -= len;
1416                                 tp->sackhint.sack_bytes_rexmit -= len;
1417                                 KASSERT(tp->sackhint.sack_bytes_rexmit >= 0,
1418                                     ("sackhint bytes rtx >= 0"));
1419                         } else
1420                                 tp->snd_nxt -= len;
1421                 }
1422                 SOCKBUF_UNLOCK_ASSERT(&so->so_snd);     /* Check gotos. */
1423                 switch (error) {
1424                 case EPERM:
1425                         tp->t_softerror = error;
1426                         return (error);
1427                 case ENOBUFS:
1428                         if (!tcp_timer_active(tp, TT_REXMT) &&
1429                             !tcp_timer_active(tp, TT_PERSIST))
1430                                 tcp_timer_activate(tp, TT_REXMT, tp->t_rxtcur);
1431                         tp->snd_cwnd = tp->t_maxseg;
1432                         return (0);
1433                 case EMSGSIZE:
1434                         /*
1435                          * For some reason the interface we used initially
1436                          * to send segments changed to another or lowered
1437                          * its MTU.
1438                          * If TSO was active we either got an interface
1439                          * without TSO capabilits or TSO was turned off.
1440                          * If we obtained mtu from ip_output() then update
1441                          * it and try again.
1442                          */
1443                         if (tso)
1444                                 tp->t_flags &= ~TF_TSO;
1445                         if (mtu != 0) {
1446                                 tcp_mss_update(tp, -1, mtu, NULL, NULL);
1447                                 goto again;
1448                         }
1449                         return (error);
1450                 case EHOSTDOWN:
1451                 case EHOSTUNREACH:
1452                 case ENETDOWN:
1453                 case ENETUNREACH:
1454                         if (TCPS_HAVERCVDSYN(tp->t_state)) {
1455                                 tp->t_softerror = error;
1456                                 return (0);
1457                         }
1458                         /* FALLTHROUGH */
1459                 default:
1460                         return (error);
1461                 }
1462         }
1463         TCPSTAT_INC(tcps_sndtotal);
1464
1465         /*
1466          * Data sent (as far as we can tell).
1467          * If this advertises a larger window than any other segment,
1468          * then remember the size of the advertised window.
1469          * Any pending ACK has now been sent.
1470          */
1471         if (recwin >= 0 && SEQ_GT(tp->rcv_nxt + recwin, tp->rcv_adv))
1472                 tp->rcv_adv = tp->rcv_nxt + recwin;
1473         tp->last_ack_sent = tp->rcv_nxt;
1474         tp->t_flags &= ~(TF_ACKNOW | TF_DELACK);
1475         if (tcp_timer_active(tp, TT_DELACK))
1476                 tcp_timer_activate(tp, TT_DELACK, 0);
1477 #if 0
1478         /*
1479          * This completely breaks TCP if newreno is turned on.  What happens
1480          * is that if delayed-acks are turned on on the receiver, this code
1481          * on the transmitter effectively destroys the TCP window, forcing
1482          * it to four packets (1.5Kx4 = 6K window).
1483          */
1484         if (sendalot && --maxburst)
1485                 goto again;
1486 #endif
1487         if (sendalot)
1488                 goto again;
1489         return (0);
1490 }
1491
1492 void
1493 tcp_setpersist(struct tcpcb *tp)
1494 {
1495         int t = ((tp->t_srtt >> 2) + tp->t_rttvar) >> 1;
1496         int tt;
1497
1498         tp->t_flags &= ~TF_PREVVALID;
1499         if (tcp_timer_active(tp, TT_REXMT))
1500                 panic("tcp_setpersist: retransmit pending");
1501         /*
1502          * Start/restart persistance timer.
1503          */
1504         TCPT_RANGESET(tt, t * tcp_backoff[tp->t_rxtshift],
1505                       TCPTV_PERSMIN, TCPTV_PERSMAX);
1506         tcp_timer_activate(tp, TT_PERSIST, tt);
1507         if (tp->t_rxtshift < TCP_MAXRXTSHIFT)
1508                 tp->t_rxtshift++;
1509 }
1510
1511 /*
1512  * Insert TCP options according to the supplied parameters to the place
1513  * optp in a consistent way.  Can handle unaligned destinations.
1514  *
1515  * The order of the option processing is crucial for optimal packing and
1516  * alignment for the scarce option space.
1517  *
1518  * The optimal order for a SYN/SYN-ACK segment is:
1519  *   MSS (4) + NOP (1) + Window scale (3) + SACK permitted (2) +
1520  *   Timestamp (10) + Signature (18) = 38 bytes out of a maximum of 40.
1521  *
1522  * The SACK options should be last.  SACK blocks consume 8*n+2 bytes.
1523  * So a full size SACK blocks option is 34 bytes (with 4 SACK blocks).
1524  * At minimum we need 10 bytes (to generate 1 SACK block).  If both
1525  * TCP Timestamps (12 bytes) and TCP Signatures (18 bytes) are present,
1526  * we only have 10 bytes for SACK options (40 - (12 + 18)).
1527  */
1528 int
1529 tcp_addoptions(struct tcpopt *to, u_char *optp)
1530 {
1531         u_int mask, optlen = 0;
1532
1533         for (mask = 1; mask < TOF_MAXOPT; mask <<= 1) {
1534                 if ((to->to_flags & mask) != mask)
1535                         continue;
1536                 if (optlen == TCP_MAXOLEN)
1537                         break;
1538                 switch (to->to_flags & mask) {
1539                 case TOF_MSS:
1540                         while (optlen % 4) {
1541                                 optlen += TCPOLEN_NOP;
1542                                 *optp++ = TCPOPT_NOP;
1543                         }
1544                         if (TCP_MAXOLEN - optlen < TCPOLEN_MAXSEG)
1545                                 continue;
1546                         optlen += TCPOLEN_MAXSEG;
1547                         *optp++ = TCPOPT_MAXSEG;
1548                         *optp++ = TCPOLEN_MAXSEG;
1549                         to->to_mss = htons(to->to_mss);
1550                         bcopy((u_char *)&to->to_mss, optp, sizeof(to->to_mss));
1551                         optp += sizeof(to->to_mss);
1552                         break;
1553                 case TOF_SCALE:
1554                         while (!optlen || optlen % 2 != 1) {
1555                                 optlen += TCPOLEN_NOP;
1556                                 *optp++ = TCPOPT_NOP;
1557                         }
1558                         if (TCP_MAXOLEN - optlen < TCPOLEN_WINDOW)
1559                                 continue;
1560                         optlen += TCPOLEN_WINDOW;
1561                         *optp++ = TCPOPT_WINDOW;
1562                         *optp++ = TCPOLEN_WINDOW;
1563                         *optp++ = to->to_wscale;
1564                         break;
1565                 case TOF_SACKPERM:
1566                         while (optlen % 2) {
1567                                 optlen += TCPOLEN_NOP;
1568                                 *optp++ = TCPOPT_NOP;
1569                         }
1570                         if (TCP_MAXOLEN - optlen < TCPOLEN_SACK_PERMITTED)
1571                                 continue;
1572                         optlen += TCPOLEN_SACK_PERMITTED;
1573                         *optp++ = TCPOPT_SACK_PERMITTED;
1574                         *optp++ = TCPOLEN_SACK_PERMITTED;
1575                         break;
1576                 case TOF_TS:
1577                         while (!optlen || optlen % 4 != 2) {
1578                                 optlen += TCPOLEN_NOP;
1579                                 *optp++ = TCPOPT_NOP;
1580                         }
1581                         if (TCP_MAXOLEN - optlen < TCPOLEN_TIMESTAMP)
1582                                 continue;
1583                         optlen += TCPOLEN_TIMESTAMP;
1584                         *optp++ = TCPOPT_TIMESTAMP;
1585                         *optp++ = TCPOLEN_TIMESTAMP;
1586                         to->to_tsval = htonl(to->to_tsval);
1587                         to->to_tsecr = htonl(to->to_tsecr);
1588                         bcopy((u_char *)&to->to_tsval, optp, sizeof(to->to_tsval));
1589                         optp += sizeof(to->to_tsval);
1590                         bcopy((u_char *)&to->to_tsecr, optp, sizeof(to->to_tsecr));
1591                         optp += sizeof(to->to_tsecr);
1592                         break;
1593                 case TOF_SIGNATURE:
1594                         {
1595                         int siglen = TCPOLEN_SIGNATURE - 2;
1596
1597                         while (!optlen || optlen % 4 != 2) {
1598                                 optlen += TCPOLEN_NOP;
1599                                 *optp++ = TCPOPT_NOP;
1600                         }
1601                         if (TCP_MAXOLEN - optlen < TCPOLEN_SIGNATURE)
1602                                 continue;
1603                         optlen += TCPOLEN_SIGNATURE;
1604                         *optp++ = TCPOPT_SIGNATURE;
1605                         *optp++ = TCPOLEN_SIGNATURE;
1606                         to->to_signature = optp;
1607                         while (siglen--)
1608                                  *optp++ = 0;
1609                         break;
1610                         }
1611                 case TOF_SACK:
1612                         {
1613                         int sackblks = 0;
1614                         struct sackblk *sack = (struct sackblk *)to->to_sacks;
1615                         tcp_seq sack_seq;
1616
1617                         while (!optlen || optlen % 4 != 2) {
1618                                 optlen += TCPOLEN_NOP;
1619                                 *optp++ = TCPOPT_NOP;
1620                         }
1621                         if (TCP_MAXOLEN - optlen < TCPOLEN_SACKHDR + TCPOLEN_SACK)
1622                                 continue;
1623                         optlen += TCPOLEN_SACKHDR;
1624                         *optp++ = TCPOPT_SACK;
1625                         sackblks = min(to->to_nsacks,
1626                                         (TCP_MAXOLEN - optlen) / TCPOLEN_SACK);
1627                         *optp++ = TCPOLEN_SACKHDR + sackblks * TCPOLEN_SACK;
1628                         while (sackblks--) {
1629                                 sack_seq = htonl(sack->start);
1630                                 bcopy((u_char *)&sack_seq, optp, sizeof(sack_seq));
1631                                 optp += sizeof(sack_seq);
1632                                 sack_seq = htonl(sack->end);
1633                                 bcopy((u_char *)&sack_seq, optp, sizeof(sack_seq));
1634                                 optp += sizeof(sack_seq);
1635                                 optlen += TCPOLEN_SACK;
1636                                 sack++;
1637                         }
1638                         TCPSTAT_INC(tcps_sack_send_blocks);
1639                         break;
1640                         }
1641                 default:
1642                         panic("%s: unknown TCP option type", __func__);
1643                         break;
1644                 }
1645         }
1646
1647         /* Terminate and pad TCP options to a 4 byte boundary. */
1648         if (optlen % 4) {
1649                 optlen += TCPOLEN_EOL;
1650                 *optp++ = TCPOPT_EOL;
1651         }
1652         /*
1653          * According to RFC 793 (STD0007):
1654          *   "The content of the header beyond the End-of-Option option
1655          *    must be header padding (i.e., zero)."
1656          *   and later: "The padding is composed of zeros."
1657          */
1658         while (optlen % 4) {
1659                 optlen += TCPOLEN_PAD;
1660                 *optp++ = TCPOPT_PAD;
1661         }
1662
1663         KASSERT(optlen <= TCP_MAXOLEN, ("%s: TCP options too long", __func__));
1664         return (optlen);
1665 }