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/kernel.h>
  44 #include <sys/lock.h>
  45 #include <sys/mbuf.h>
  46 #include <sys/mutex.h>
  47 #include <sys/protosw.h>
  48 #include <sys/socket.h>
  49 #include <sys/socketvar.h>
  50 #include <sys/sysctl.h>
  51
  52 #include <net/if.h>
  53 #include <net/route.h>
  54 #include <net/vnet.h>
  55
  56 #include <netinet/in.h>
  57 #include <netinet/in_systm.h>
  58 #include <netinet/ip.h>
  59 #include <netinet/in_pcb.h>
  60 #include <netinet/ip_var.h>
  61 #include <netinet/ip_options.h>
  62 #ifdef INET6
  63 #include <netinet6/in6_pcb.h>
  64 #include <netinet/ip6.h>
  65 #include <netinet6/ip6_var.h>
  66 #endif
  67 #include <netinet/tcp.h>
  68 #define TCPOUTFLAGS
  69 #include <netinet/tcp_fsm.h>
  70 #include <netinet/tcp_seq.h>
  71 #include <netinet/tcp_timer.h>
  72 #include <netinet/tcp_var.h>
  73 #include <netinet/tcpip.h>
  74 #ifdef TCPDEBUG
  75 #include <netinet/tcp_debug.h>
  76 #endif
  77
  78 #ifdef IPSEC
  79 #include <netipsec/ipsec.h>
  80 #endif /*IPSEC*/
  81
  82 #include <machine/in_cksum.h>
  83
  84 #include <security/mac/mac_framework.h>
  85
  86 #ifdef notyet
  87 extern struct mbuf *m_copypack();
  88 #endif
  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, ss_fltsz) = 1;
  96 SYSCTL_VNET_INT(_net_inet_tcp, OID_AUTO, slowstart_flightsize, CTLFLAG_RW,
  97         &VNET_NAME(ss_fltsz), 1,
  98         "Slow start flight size");
  99
 100 VNET_DEFINE(int, ss_fltsz_local) = 4;
 101 SYSCTL_VNET_INT(_net_inet_tcp, OID_AUTO, local_slowstart_flightsize,
 102         CTLFLAG_RW, &VNET_NAME(ss_fltsz_local), 1,
 103         "Slow start flight size for local networks");
 104
 105 VNET_DEFINE(int, tcp_do_newreno) = 1;
 106 SYSCTL_VNET_INT(_net_inet_tcp, OID_AUTO, newreno, CTLFLAG_RW,
 107         &VNET_NAME(tcp_do_newreno), 0,
 108         "Enable NewReno Algorithms");
 109
 110 VNET_DEFINE(int, tcp_do_tso) = 1;
 111 #define V_tcp_do_tso            VNET(tcp_do_tso)
 112 SYSCTL_VNET_INT(_net_inet_tcp, OID_AUTO, tso, CTLFLAG_RW,
 113         &VNET_NAME(tcp_do_tso), 0,
 114         "Enable TCP Segmentation Offload");
 115
 116 VNET_DEFINE(int, tcp_do_autosndbuf) = 1;
 117 #define V_tcp_do_autosndbuf     VNET(tcp_do_autosndbuf)
 118 SYSCTL_VNET_INT(_net_inet_tcp, OID_AUTO, sendbuf_auto, CTLFLAG_RW,
 119         &VNET_NAME(tcp_do_autosndbuf), 0,
 120         "Enable automatic send buffer sizing");
 121
 122 VNET_DEFINE(int, tcp_autosndbuf_inc) = 8*1024;
 123 #define V_tcp_autosndbuf_inc    VNET(tcp_autosndbuf_inc)
 124 SYSCTL_VNET_INT(_net_inet_tcp, OID_AUTO, sendbuf_inc, CTLFLAG_RW,
 125         &VNET_NAME(tcp_autosndbuf_inc), 0,
 126         "Incrementor step size of automatic send buffer");
 127
 128 VNET_DEFINE(int, tcp_autosndbuf_max) = 256*1024;
 129 #define V_tcp_autosndbuf_max    VNET(tcp_autosndbuf_max)
 130 SYSCTL_VNET_INT(_net_inet_tcp, OID_AUTO, sendbuf_max, CTLFLAG_RW,
 131         &VNET_NAME(tcp_autosndbuf_max), 0,
 132         "Max size of automatic send buffer");
 133
 134
 135 /*
 136  * Tcp output routine: figure out what should be sent and send it.
 137  */
 138 int
 139 tcp_output(struct tcpcb *tp)
 140 {
 141         struct socket *so = tp->t_inpcb->inp_socket;
 142         long len, recwin, sendwin;
 143         int off, flags, error;
 144         struct mbuf *m;
 145         struct ip *ip = NULL;
 146         struct ipovly *ipov = NULL;
 147         struct tcphdr *th;
 148         u_char opt[TCP_MAXOLEN];
 149         unsigned ipoptlen, optlen, hdrlen;
 150 #ifdef IPSEC
 151         unsigned ipsec_optlen = 0;
 152 #endif
 153         int idle, sendalot;
 154         int sack_rxmit, sack_bytes_rxmt;
 155         struct sackhole *p;
 156         int tso = 0;
 157         struct tcpopt to;
 158 #if 0
 159         int maxburst = TCP_MAXBURST;
 160 #endif
 161 #ifdef INET6
 162         struct ip6_hdr *ip6 = NULL;
 163         int isipv6;
 164
 165         isipv6 = (tp->t_inpcb->inp_vflag & INP_IPV6) != 0;
 166 #endif
 167
 168         INP_WLOCK_ASSERT(tp->t_inpcb);
 169
 170         /*
 171          * Determine length of data that should be transmitted,
 172          * and flags that will be used.
 173          * If there is some data or critical controls (SYN, RST)
 174          * to send, then transmit; otherwise, investigate further.
 175          */
 176         idle = (tp->t_flags & TF_LASTIDLE) || (tp->snd_max == tp->snd_una);
 177         if (idle && ticks - tp->t_rcvtime >= tp->t_rxtcur) {
 178                 /*
 179                  * We have been idle for "a while" and no acks are
 180                  * expected to clock out any data we send --
 181                  * slow start to get ack "clock" running again.
 182                  *
 183                  * Set the slow-start flight size depending on whether
 184                  * this is a local network or not.
 185                  */
 186                 int ss = V_ss_fltsz;
 187 #ifdef INET6
 188                 if (isipv6) {
 189                         if (in6_localaddr(&tp->t_inpcb->in6p_faddr))
 190                                 ss = V_ss_fltsz_local;
 191                 } else
 192 #endif /* INET6 */
 193                 if (in_localaddr(tp->t_inpcb->inp_faddr))
 194                         ss = V_ss_fltsz_local;
 195                 tp->snd_cwnd = tp->t_maxseg * ss;
 196         }
 197         tp->t_flags &= ~TF_LASTIDLE;
 198         if (idle) {
 199                 if (tp->t_flags & TF_MORETOCOME) {
 200                         tp->t_flags |= TF_LASTIDLE;
 201                         idle = 0;
 202                 }
 203         }
 204 again:
 205         /*
 206          * If we've recently taken a timeout, snd_max will be greater than
 207          * snd_nxt.  There may be SACK information that allows us to avoid
 208          * resending already delivered data.  Adjust snd_nxt accordingly.
 209          */
 210         if ((tp->t_flags & TF_SACK_PERMIT) &&
 211             SEQ_LT(tp->snd_nxt, tp->snd_max))
 212                 tcp_sack_adjust(tp);
 213         sendalot = 0;
 214         off = tp->snd_nxt - tp->snd_una;
 215         sendwin = min(tp->snd_wnd, tp->snd_cwnd);
 216         sendwin = min(sendwin, tp->snd_bwnd);
 217
 218         flags = tcp_outflags[tp->t_state];
 219         /*
 220          * Send any SACK-generated retransmissions.  If we're explicitly trying
 221          * to send out new data (when sendalot is 1), bypass this function.
 222          * If we retransmit in fast recovery mode, decrement snd_cwnd, since
 223          * we're replacing a (future) new transmission with a retransmission
 224          * now, and we previously incremented snd_cwnd in tcp_input().
 225          */
 226         /*
 227          * Still in sack recovery , reset rxmit flag to zero.
 228          */
 229         sack_rxmit = 0;
 230         sack_bytes_rxmt = 0;
 231         len = 0;
 232         p = NULL;
 233         if ((tp->t_flags & TF_SACK_PERMIT) && IN_FASTRECOVERY(tp) &&
 234             (p = tcp_sack_output(tp, &sack_bytes_rxmt))) {
 235                 long cwin;
 236
 237                 cwin = min(tp->snd_wnd, tp->snd_cwnd) - sack_bytes_rxmt;
 238                 if (cwin < 0)
 239                         cwin = 0;
 240                 /* Do not retransmit SACK segments beyond snd_recover */
 241                 if (SEQ_GT(p->end, tp->snd_recover)) {
 242                         /*
 243                          * (At least) part of sack hole extends beyond
 244                          * snd_recover. Check to see if we can rexmit data
 245                          * for this hole.
 246                          */
 247                         if (SEQ_GEQ(p->rxmit, tp->snd_recover)) {
 248                                 /*
 249                                  * Can't rexmit any more data for this hole.
 250                                  * That data will be rexmitted in the next
 251                                  * sack recovery episode, when snd_recover
 252                                  * moves past p->rxmit.
 253                                  */
 254                                 p = NULL;
 255                                 goto after_sack_rexmit;
 256                         } else
 257                                 /* Can rexmit part of the current hole */
 258                                 len = ((long)ulmin(cwin,
 259                                                    tp->snd_recover - p->rxmit));
 260                 } else
 261                         len = ((long)ulmin(cwin, p->end - p->rxmit));
 262                 off = p->rxmit - tp->snd_una;
 263                 KASSERT(off >= 0,("%s: sack block to the left of una : %d",
 264                     __func__, off));
 265                 if (len > 0) {
 266                         sack_rxmit = 1;
 267                         sendalot = 1;
 268                         TCPSTAT_INC(tcps_sack_rexmits);
 269                         TCPSTAT_ADD(tcps_sack_rexmit_bytes,
 270                             min(len, tp->t_maxseg));
 271                 }
 272         }
 273 after_sack_rexmit:
 274         /*
 275          * Get standard flags, and add SYN or FIN if requested by 'hidden'
 276          * state flags.
 277          */
 278         if (tp->t_flags & TF_NEEDFIN)
 279                 flags |= TH_FIN;
 280         if (tp->t_flags & TF_NEEDSYN)
 281                 flags |= TH_SYN;
 282
 283         SOCKBUF_LOCK(&so->so_snd);
 284         /*
 285          * If in persist timeout with window of 0, send 1 byte.
 286          * Otherwise, if window is small but nonzero
 287          * and timer expired, we will send what we can
 288          * and go to transmit state.
 289          */
 290         if (tp->t_flags & TF_FORCEDATA) {
 291                 if (sendwin == 0) {
 292                         /*
 293                          * If we still have some data to send, then
 294                          * clear the FIN bit.  Usually this would
 295                          * happen below when it realizes that we
 296                          * aren't sending all the data.  However,
 297                          * if we have exactly 1 byte of unsent data,
 298                          * then it won't clear the FIN bit below,
 299                          * and if we are in persist state, we wind
 300                          * up sending the packet without recording
 301                          * that we sent the FIN bit.
 302                          *
 303                          * We can't just blindly clear the FIN bit,
 304                          * because if we don't have any more data
 305                          * to send then the probe will be the FIN
 306                          * itself.
 307                          */
 308                         if (off < so->so_snd.sb_cc)
 309                                 flags &= ~TH_FIN;
 310                         sendwin = 1;
 311                 } else {
 312                         tcp_timer_activate(tp, TT_PERSIST, 0);
 313                         tp->t_rxtshift = 0;
 314                 }
 315         }
 316
 317         /*
 318          * If snd_nxt == snd_max and we have transmitted a FIN, the
 319          * offset will be > 0 even if so_snd.sb_cc is 0, resulting in
 320          * a negative length.  This can also occur when TCP opens up
 321          * its congestion window while receiving additional duplicate
 322          * acks after fast-retransmit because TCP will reset snd_nxt
 323          * to snd_max after the fast-retransmit.
 324          *
 325          * In the normal retransmit-FIN-only case, however, snd_nxt will
 326          * be set to snd_una, the offset will be 0, and the length may
 327          * wind up 0.
 328          *
 329          * If sack_rxmit is true we are retransmitting from the scoreboard
 330          * in which case len is already set.
 331          */
 332         if (sack_rxmit == 0) {
 333                 if (sack_bytes_rxmt == 0)
 334                         len = ((long)ulmin(so->so_snd.sb_cc, sendwin) - off);
 335                 else {
 336                         long cwin;
 337
 338                         /*
 339                          * We are inside of a SACK recovery episode and are
 340                          * sending new data, having retransmitted all the
 341                          * data possible in the scoreboard.
 342                          */
 343                         len = ((long)ulmin(so->so_snd.sb_cc, tp->snd_wnd)
 344                                - off);
 345                         /*
 346                          * Don't remove this (len > 0) check !
 347                          * We explicitly check for len > 0 here (although it
 348                          * isn't really necessary), to work around a gcc
 349                          * optimization issue - to force gcc to compute
 350                          * len above. Without this check, the computation
 351                          * of len is bungled by the optimizer.
 352                          */
 353                         if (len > 0) {
 354                                 cwin = tp->snd_cwnd -
 355                                         (tp->snd_nxt - tp->sack_newdata) -
 356                                         sack_bytes_rxmt;
 357                                 if (cwin < 0)
 358                                         cwin = 0;
 359                                 len = lmin(len, cwin);
 360                         }
 361                 }
 362         }
 363
 364         /*
 365          * Lop off SYN bit if it has already been sent.  However, if this
 366          * is SYN-SENT state and if segment contains data and if we don't
 367          * know that foreign host supports TAO, suppress sending segment.
 368          */
 369         if ((flags & TH_SYN) && SEQ_GT(tp->snd_nxt, tp->snd_una)) {
 370                 if (tp->t_state != TCPS_SYN_RECEIVED)
 371                         flags &= ~TH_SYN;
 372                 off--, len++;
 373         }
 374
 375         /*
 376          * Be careful not to send data and/or FIN on SYN segments.
 377          * This measure is needed to prevent interoperability problems
 378          * with not fully conformant TCP implementations.
 379          */
 380         if ((flags & TH_SYN) && (tp->t_flags & TF_NOOPT)) {
 381                 len = 0;
 382                 flags &= ~TH_FIN;
 383         }
 384
 385         if (len < 0) {
 386                 /*
 387                  * If FIN has been sent but not acked,
 388                  * but we haven't been called to retransmit,
 389                  * len will be < 0.  Otherwise, window shrank
 390                  * after we sent into it.  If window shrank to 0,
 391                  * cancel pending retransmit, pull snd_nxt back
 392                  * to (closed) window, and set the persist timer
 393                  * if it isn't already going.  If the window didn't
 394                  * close completely, just wait for an ACK.
 395                  */
 396                 len = 0;
 397                 if (sendwin == 0) {
 398                         tcp_timer_activate(tp, TT_REXMT, 0);
 399                         tp->t_rxtshift = 0;
 400                         tp->snd_nxt = tp->snd_una;
 401                         if (!tcp_timer_active(tp, TT_PERSIST))
 402                                 tcp_setpersist(tp);
 403                 }
 404         }
 405
 406         /* len will be >= 0 after this point. */
 407         KASSERT(len >= 0, ("[%s:%d]: len < 0", __func__, __LINE__));
 408
 409         /*
 410          * Automatic sizing of send socket buffer.  Often the send buffer
 411          * size is not optimally adjusted to the actual network conditions
 412          * at hand (delay bandwidth product).  Setting the buffer size too
 413          * small limits throughput on links with high bandwidth and high
 414          * delay (eg. trans-continental/oceanic links).  Setting the
 415          * buffer size too big consumes too much real kernel memory,
 416          * especially with many connections on busy servers.
 417          *
 418          * The criteria to step up the send buffer one notch are:
 419          *  1. receive window of remote host is larger than send buffer
 420          *     (with a fudge factor of 5/4th);
 421          *  2. send buffer is filled to 7/8th with data (so we actually
 422          *     have data to make use of it);
 423          *  3. send buffer fill has not hit maximal automatic size;
 424          *  4. our send window (slow start and cogestion controlled) is
 425          *     larger than sent but unacknowledged data in send buffer.
 426          *
 427          * The remote host receive window scaling factor may limit the
 428          * growing of the send buffer before it reaches its allowed
 429          * maximum.
 430          *
 431          * It scales directly with slow start or congestion window
 432          * and does at most one step per received ACK.  This fast
 433          * scaling has the drawback of growing the send buffer beyond
 434          * what is strictly necessary to make full use of a given
 435          * delay*bandwith product.  However testing has shown this not
 436          * to be much of an problem.  At worst we are trading wasting
 437          * of available bandwith (the non-use of it) for wasting some
 438          * socket buffer memory.
 439          *
 440          * TODO: Shrink send buffer during idle periods together
 441          * with congestion window.  Requires another timer.  Has to
 442          * wait for upcoming tcp timer rewrite.
 443          */
 444         if (V_tcp_do_autosndbuf && so->so_snd.sb_flags & SB_AUTOSIZE) {
 445                 if ((tp->snd_wnd / 4 * 5) >= so->so_snd.sb_hiwat &&
 446                     so->so_snd.sb_cc >= (so->so_snd.sb_hiwat / 8 * 7) &&
 447                     so->so_snd.sb_cc < V_tcp_autosndbuf_max &&
 448                     sendwin >= (so->so_snd.sb_cc - (tp->snd_nxt - tp->snd_una))) {
 449                         if (!sbreserve_locked(&so->so_snd,
 450                             min(so->so_snd.sb_hiwat + V_tcp_autosndbuf_inc,
 451                              V_tcp_autosndbuf_max), so, curthread))
 452                                 so->so_snd.sb_flags &= ~SB_AUTOSIZE;
 453                 }
 454         }
 455
 456         /*
 457          * Truncate to the maximum segment length or enable TCP Segmentation
 458          * Offloading (if supported by hardware) and ensure that FIN is removed
 459          * if the length no longer contains the last data byte.
 460          *
 461          * TSO may only be used if we are in a pure bulk sending state.  The
 462          * presence of TCP-MD5, SACK retransmits, SACK advertizements and
 463          * IP options prevent using TSO.  With TSO the TCP header is the same
 464          * (except for the sequence number) for all generated packets.  This
 465          * makes it impossible to transmit any options which vary per generated
 466          * segment or packet.
 467          *
 468          * The length of TSO bursts is limited to TCP_MAXWIN.  That limit and
 469          * removal of FIN (if not already catched here) are handled later after
 470          * the exact length of the TCP options are known.
 471          */
 472 #ifdef IPSEC
 473         /*
 474          * Pre-calculate here as we save another lookup into the darknesses
 475          * of IPsec that way and can actually decide if TSO is ok.
 476          */
 477         ipsec_optlen = ipsec_hdrsiz_tcp(tp);
 478 #endif
 479         if (len > tp->t_maxseg) {
 480                 if ((tp->t_flags & TF_TSO) && V_tcp_do_tso &&
 481                     ((tp->t_flags & TF_SIGNATURE) == 0) &&
 482                     tp->rcv_numsacks == 0 && sack_rxmit == 0 &&
 483                     tp->t_inpcb->inp_options == NULL &&
 484                     tp->t_inpcb->in6p_options == NULL
 485 #ifdef IPSEC
 486                     && ipsec_optlen == 0
 487 #endif
 488                     ) {
 489                         tso = 1;
 490                 } else {
 491                         len = tp->t_maxseg;
 492                         sendalot = 1;
 493                         tso = 0;
 494                 }
 495         }
 496         if (sack_rxmit) {
 497                 if (SEQ_LT(p->rxmit + len, tp->snd_una + so->so_snd.sb_cc))
 498                         flags &= ~TH_FIN;
 499         } else {
 500                 if (SEQ_LT(tp->snd_nxt + len, tp->snd_una + so->so_snd.sb_cc))
 501                         flags &= ~TH_FIN;
 502         }
 503
 504         recwin = sbspace(&so->so_rcv);
 505
 506         /*
 507          * Sender silly window avoidance.   We transmit under the following
 508          * conditions when len is non-zero:
 509          *
 510          *      - We have a full segment (or more with TSO)
 511          *      - This is the last buffer in a write()/send() and we are
 512          *        either idle or running NODELAY
 513          *      - we've timed out (e.g. persist timer)
 514          *      - we have more then 1/2 the maximum send window's worth of
 515          *        data (receiver may be limited the window size)
 516          *      - we need to retransmit
 517          */
 518         if (len) {
 519                 if (len >= tp->t_maxseg)
 520                         goto send;
 521                 /*
 522                  * NOTE! on localhost connections an 'ack' from the remote
 523                  * end may occur synchronously with the output and cause
 524                  * us to flush a buffer queued with moretocome.  XXX
 525                  *
 526                  * note: the len + off check is almost certainly unnecessary.
 527                  */
 528                 if (!(tp->t_flags & TF_MORETOCOME) &&   /* normal case */
 529                     (idle || (tp->t_flags & TF_NODELAY)) &&
 530                     len + off >= so->so_snd.sb_cc &&
 531                     (tp->t_flags & TF_NOPUSH) == 0) {
 532                         goto send;
 533                 }
 534                 if (tp->t_flags & TF_FORCEDATA)         /* typ. timeout case */
 535                         goto send;
 536                 if (len >= tp->max_sndwnd / 2 && tp->max_sndwnd > 0)
 537                         goto send;
 538                 if (SEQ_LT(tp->snd_nxt, tp->snd_max))   /* retransmit case */
 539                         goto send;
 540                 if (sack_rxmit)
 541                         goto send;
 542         }
 543
 544         /*
 545          * Compare available window to amount of window
 546          * known to peer (as advertised window less
 547          * next expected input).  If the difference is at least two
 548          * max size segments, or at least 50% of the maximum possible
 549          * window, then want to send a window update to peer.
 550          * Skip this if the connection is in T/TCP half-open state.
 551          * Don't send pure window updates when the peer has closed
 552          * the connection and won't ever send more data.
 553          */
 554         if (recwin > 0 && !(tp->t_flags & TF_NEEDSYN) &&
 555             !TCPS_HAVERCVDFIN(tp->t_state)) {
 556                 /*
 557                  * "adv" is the amount we can increase the window,
 558                  * taking into account that we are limited by
 559                  * TCP_MAXWIN << tp->rcv_scale.
 560                  */
 561                 long adv = min(recwin, (long)TCP_MAXWIN << tp->rcv_scale) -
 562                         (tp->rcv_adv - tp->rcv_nxt);
 563
 564                 if (adv >= (long) (2 * tp->t_maxseg))
 565                         goto send;
 566                 if (2 * adv >= (long) so->so_rcv.sb_hiwat)
 567                         goto send;
 568         }
 569
 570         /*
 571          * Send if we owe the peer an ACK, RST, SYN, or urgent data.  ACKNOW
 572          * is also a catch-all for the retransmit timer timeout case.
 573          */
 574         if (tp->t_flags & TF_ACKNOW)
 575                 goto send;
 576         if ((flags & TH_RST) ||
 577             ((flags & TH_SYN) && (tp->t_flags & TF_NEEDSYN) == 0))
 578                 goto send;
 579         if (SEQ_GT(tp->snd_up, tp->snd_una))
 580                 goto send;
 581         /*
 582          * If our state indicates that FIN should be sent
 583          * and we have not yet done so, then we need to send.
 584          */
 585         if (flags & TH_FIN &&
 586             ((tp->t_flags & TF_SENTFIN) == 0 || tp->snd_nxt == tp->snd_una))
 587                 goto send;
 588         /*
 589          * In SACK, it is possible for tcp_output to fail to send a segment
 590          * after the retransmission timer has been turned off.  Make sure
 591          * that the retransmission timer is set.
 592          */
 593         if ((tp->t_flags & TF_SACK_PERMIT) &&
 594             SEQ_GT(tp->snd_max, tp->snd_una) &&
 595             !tcp_timer_active(tp, TT_REXMT) &&
 596             !tcp_timer_active(tp, TT_PERSIST)) {
 597                 tcp_timer_activate(tp, TT_REXMT, tp->t_rxtcur);
 598                 goto just_return;
 599         }
 600         /*
 601          * TCP window updates are not reliable, rather a polling protocol
 602          * using ``persist'' packets is used to insure receipt of window
 603          * updates.  The three ``states'' for the output side are:
 604          *      idle                    not doing retransmits or persists
 605          *      persisting              to move a small or zero window
 606          *      (re)transmitting        and thereby not persisting
 607          *
 608          * tcp_timer_active(tp, TT_PERSIST)
 609          *      is true when we are in persist state.
 610          * (tp->t_flags & TF_FORCEDATA)
 611          *      is set when we are called to send a persist packet.
 612          * tcp_timer_active(tp, TT_REXMT)
 613          *      is set when we are retransmitting
 614          * The output side is idle when both timers are zero.
 615          *
 616          * If send window is too small, there is data to transmit, and no
 617          * retransmit or persist is pending, then go to persist state.
 618          * If nothing happens soon, send when timer expires:
 619          * if window is nonzero, transmit what we can,
 620          * otherwise force out a byte.
 621          */
 622         if (so->so_snd.sb_cc && !tcp_timer_active(tp, TT_REXMT) &&
 623             !tcp_timer_active(tp, TT_PERSIST)) {
 624                 tp->t_rxtshift = 0;
 625                 tcp_setpersist(tp);
 626         }
 627
 628         /*
 629          * No reason to send a segment, just return.
 630          */
 631 just_return:
 632         SOCKBUF_UNLOCK(&so->so_snd);
 633         return (0);
 634
 635 send:
 636         SOCKBUF_LOCK_ASSERT(&so->so_snd);
 637         /*
 638          * Before ESTABLISHED, force sending of initial options
 639          * unless TCP set not to do any options.
 640          * NOTE: we assume that the IP/TCP header plus TCP options
 641          * always fit in a single mbuf, leaving room for a maximum
 642          * link header, i.e.
 643          *      max_linkhdr + sizeof (struct tcpiphdr) + optlen <= MCLBYTES
 644          */
 645         optlen = 0;
 646 #ifdef INET6
 647         if (isipv6)
 648                 hdrlen = sizeof (struct ip6_hdr) + sizeof (struct tcphdr);
 649         else
 650 #endif
 651         hdrlen = sizeof (struct tcpiphdr);
 652
 653         /*
 654          * Compute options for segment.
 655          * We only have to care about SYN and established connection
 656          * segments.  Options for SYN-ACK segments are handled in TCP
 657          * syncache.
 658          */
 659         if ((tp->t_flags & TF_NOOPT) == 0) {
 660                 to.to_flags = 0;
 661                 /* Maximum segment size. */
 662                 if (flags & TH_SYN) {
 663                         tp->snd_nxt = tp->iss;
 664                         to.to_mss = tcp_mssopt(&tp->t_inpcb->inp_inc);
 665                         to.to_flags |= TOF_MSS;
 666                 }
 667                 /* Window scaling. */
 668                 if ((flags & TH_SYN) && (tp->t_flags & TF_REQ_SCALE)) {
 669                         to.to_wscale = tp->request_r_scale;
 670                         to.to_flags |= TOF_SCALE;
 671                 }
 672                 /* Timestamps. */
 673                 if ((tp->t_flags & TF_RCVD_TSTMP) ||
 674                     ((flags & TH_SYN) && (tp->t_flags & TF_REQ_TSTMP))) {
 675                         to.to_tsval = ticks + tp->ts_offset;
 676                         to.to_tsecr = tp->ts_recent;
 677                         to.to_flags |= TOF_TS;
 678                         /* Set receive buffer autosizing timestamp. */
 679                         if (tp->rfbuf_ts == 0 &&
 680                             (so->so_rcv.sb_flags & SB_AUTOSIZE))
 681                                 tp->rfbuf_ts = ticks;
 682                 }
 683                 /* Selective ACK's. */
 684                 if (tp->t_flags & TF_SACK_PERMIT) {
 685                         if (flags & TH_SYN)
 686                                 to.to_flags |= TOF_SACKPERM;
 687                         else if (TCPS_HAVEESTABLISHED(tp->t_state) &&
 688                             (tp->t_flags & TF_SACK_PERMIT) &&
 689                             tp->rcv_numsacks > 0) {
 690                                 to.to_flags |= TOF_SACK;
 691                                 to.to_nsacks = tp->rcv_numsacks;
 692                                 to.to_sacks = (u_char *)tp->sackblks;
 693                         }
 694                 }
 695 #ifdef TCP_SIGNATURE
 696                 /* TCP-MD5 (RFC2385). */
 697                 if (tp->t_flags & TF_SIGNATURE)
 698                         to.to_flags |= TOF_SIGNATURE;
 699 #endif /* TCP_SIGNATURE */
 700
 701                 /* Processing the options. */
 702                 hdrlen += optlen = tcp_addoptions(&to, opt);
 703         }
 704
 705 #ifdef INET6
 706         if (isipv6)
 707                 ipoptlen = ip6_optlen(tp->t_inpcb);
 708         else
 709 #endif
 710         if (tp->t_inpcb->inp_options)
 711                 ipoptlen = tp->t_inpcb->inp_options->m_len -
 712                                 offsetof(struct ipoption, ipopt_list);
 713         else
 714                 ipoptlen = 0;
 715 #ifdef IPSEC
 716         ipoptlen += ipsec_optlen;
 717 #endif
 718
 719         /*
 720          * Adjust data length if insertion of options will
 721          * bump the packet length beyond the t_maxopd length.
 722          * Clear the FIN bit because we cut off the tail of
 723          * the segment.
 724          *
 725          * When doing TSO limit a burst to TCP_MAXWIN minus the
 726          * IP, TCP and Options length to keep ip->ip_len from
 727          * overflowing.  Prevent the last segment from being
 728          * fractional thus making them all equal sized and set
 729          * the flag to continue sending.  TSO is disabled when
 730          * IP options or IPSEC are present.
 731          */
 732         if (len + optlen + ipoptlen > tp->t_maxopd) {
 733                 flags &= ~TH_FIN;
 734                 if (tso) {
 735                         if (len > TCP_MAXWIN - hdrlen - optlen) {
 736                                 len = TCP_MAXWIN - hdrlen - optlen;
 737                                 len = len - (len % (tp->t_maxopd - optlen));
 738                                 sendalot = 1;
 739                         } else if (tp->t_flags & TF_NEEDFIN)
 740                                 sendalot = 1;
 741                 } else {
 742                         len = tp->t_maxopd - optlen - ipoptlen;
 743                         sendalot = 1;
 744                 }
 745         }
 746
 747 /*#ifdef DIAGNOSTIC*/
 748 #ifdef INET6
 749         if (max_linkhdr + hdrlen > MCLBYTES)
 750 #else
 751         if (max_linkhdr + hdrlen > MHLEN)
 752 #endif
 753                 panic("tcphdr too big");
 754 /*#endif*/
 755
 756         /*
 757          * This KASSERT is here to catch edge cases at a well defined place.
 758          * Before, those had triggered (random) panic conditions further down.
 759          */
 760         KASSERT(len >= 0, ("[%s:%d]: len < 0", __func__, __LINE__));
 761
 762         /*
 763          * Grab a header mbuf, attaching a copy of data to
 764          * be transmitted, and initialize the header from
 765          * the template for sends on this connection.
 766          */
 767         if (len) {
 768                 struct mbuf *mb;
 769                 u_int moff;
 770
 771                 if ((tp->t_flags & TF_FORCEDATA) && len == 1)
 772                         TCPSTAT_INC(tcps_sndprobe);
 773                 else if (SEQ_LT(tp->snd_nxt, tp->snd_max) || sack_rxmit) {
 774                         TCPSTAT_INC(tcps_sndrexmitpack);
 775                         TCPSTAT_ADD(tcps_sndrexmitbyte, len);
 776                 } else {
 777                         TCPSTAT_INC(tcps_sndpack);
 778                         TCPSTAT_ADD(tcps_sndbyte, len);
 779                 }
 780 #ifdef notyet
 781                 if ((m = m_copypack(so->so_snd.sb_mb, off,
 782                     (int)len, max_linkhdr + hdrlen)) == 0) {
 783                         SOCKBUF_UNLOCK(&so->so_snd);
 784                         error = ENOBUFS;
 785                         goto out;
 786                 }
 787                 /*
 788                  * m_copypack left space for our hdr; use it.
 789                  */
 790                 m->m_len += hdrlen;
 791                 m->m_data -= hdrlen;
 792 #else
 793                 MGETHDR(m, M_DONTWAIT, MT_DATA);
 794                 if (m == NULL) {
 795                         SOCKBUF_UNLOCK(&so->so_snd);
 796                         error = ENOBUFS;
 797                         goto out;
 798                 }
 799 #ifdef INET6
 800                 if (MHLEN < hdrlen + max_linkhdr) {
 801                         MCLGET(m, M_DONTWAIT);
 802                         if ((m->m_flags & M_EXT) == 0) {
 803                                 SOCKBUF_UNLOCK(&so->so_snd);
 804                                 m_freem(m);
 805                                 error = ENOBUFS;
 806                                 goto out;
 807                         }
 808                 }
 809 #endif
 810                 m->m_data += max_linkhdr;
 811                 m->m_len = hdrlen;
 812
 813                 /*
 814                  * Start the m_copy functions from the closest mbuf
 815                  * to the offset in the socket buffer chain.
 816                  */
 817                 mb = sbsndptr(&so->so_snd, off, len, &moff);
 818
 819                 if (len <= MHLEN - hdrlen - max_linkhdr) {
 820                         m_copydata(mb, moff, (int)len,
 821                             mtod(m, caddr_t) + hdrlen);
 822                         m->m_len += len;
 823                 } else {
 824                         m->m_next = m_copy(mb, moff, (int)len);
 825                         if (m->m_next == NULL) {
 826                                 SOCKBUF_UNLOCK(&so->so_snd);
 827                                 (void) m_free(m);
 828                                 error = ENOBUFS;
 829                                 goto out;
 830                         }
 831                 }
 832 #endif
 833                 /*
 834                  * If we're sending everything we've got, set PUSH.
 835                  * (This will keep happy those implementations which only
 836                  * give data to the user when a buffer fills or
 837                  * a PUSH comes in.)
 838                  */
 839                 if (off + len == so->so_snd.sb_cc)
 840                         flags |= TH_PUSH;
 841                 SOCKBUF_UNLOCK(&so->so_snd);
 842         } else {
 843                 SOCKBUF_UNLOCK(&so->so_snd);
 844                 if (tp->t_flags & TF_ACKNOW)
 845                         TCPSTAT_INC(tcps_sndacks);
 846                 else if (flags & (TH_SYN|TH_FIN|TH_RST))
 847                         TCPSTAT_INC(tcps_sndctrl);
 848                 else if (SEQ_GT(tp->snd_up, tp->snd_una))
 849                         TCPSTAT_INC(tcps_sndurg);
 850                 else
 851                         TCPSTAT_INC(tcps_sndwinup);
 852
 853                 MGETHDR(m, M_DONTWAIT, MT_DATA);
 854                 if (m == NULL) {
 855                         error = ENOBUFS;
 856                         goto out;
 857                 }
 858 #ifdef INET6
 859                 if (isipv6 && (MHLEN < hdrlen + max_linkhdr) &&
 860                     MHLEN >= hdrlen) {
 861                         MH_ALIGN(m, hdrlen);
 862                 } else
 863 #endif
 864                 m->m_data += max_linkhdr;
 865                 m->m_len = hdrlen;
 866         }
 867         SOCKBUF_UNLOCK_ASSERT(&so->so_snd);
 868         m->m_pkthdr.rcvif = (struct ifnet *)0;
 869 #ifdef MAC
 870         mac_inpcb_create_mbuf(tp->t_inpcb, m);
 871 #endif
 872 #ifdef INET6
 873         if (isipv6) {
 874                 ip6 = mtod(m, struct ip6_hdr *);
 875                 th = (struct tcphdr *)(ip6 + 1);
 876                 tcpip_fillheaders(tp->t_inpcb, ip6, th);
 877         } else
 878 #endif /* INET6 */
 879         {
 880                 ip = mtod(m, struct ip *);
 881                 ipov = (struct ipovly *)ip;
 882                 th = (struct tcphdr *)(ip + 1);
 883                 tcpip_fillheaders(tp->t_inpcb, ip, th);
 884         }
 885
 886         /*
 887          * Fill in fields, remembering maximum advertised
 888          * window for use in delaying messages about window sizes.
 889          * If resending a FIN, be sure not to use a new sequence number.
 890          */
 891         if (flags & TH_FIN && tp->t_flags & TF_SENTFIN &&
 892             tp->snd_nxt == tp->snd_max)
 893                 tp->snd_nxt--;
 894         /*
 895          * If we are starting a connection, send ECN setup
 896          * SYN packet. If we are on a retransmit, we may
 897          * resend those bits a number of times as per
 898          * RFC 3168.
 899          */
 900         if (tp->t_state == TCPS_SYN_SENT && V_tcp_do_ecn) {
 901                 if (tp->t_rxtshift >= 1) {
 902                         if (tp->t_rxtshift <= V_tcp_ecn_maxretries)
 903                                 flags |= TH_ECE|TH_CWR;
 904                 } else
 905                         flags |= TH_ECE|TH_CWR;
 906         }
 907
 908         if (tp->t_state == TCPS_ESTABLISHED &&
 909             (tp->t_flags & TF_ECN_PERMIT)) {
 910                 /*
 911                  * If the peer has ECN, mark data packets with
 912                  * ECN capable transmission (ECT).
 913                  * Ignore pure ack packets, retransmissions and window probes.
 914                  */
 915                 if (len > 0 && SEQ_GEQ(tp->snd_nxt, tp->snd_max) &&
 916                     !((tp->t_flags & TF_FORCEDATA) && len == 1)) {
 917 #ifdef INET6
 918                         if (isipv6)
 919                                 ip6->ip6_flow |= htonl(IPTOS_ECN_ECT0 << 20);
 920                         else
 921 #endif
 922                                 ip->ip_tos |= IPTOS_ECN_ECT0;
 923                         TCPSTAT_INC(tcps_ecn_ect0);
 924                 }
 925
 926                 /*
 927                  * Reply with proper ECN notifications.
 928                  */
 929                 if (tp->t_flags & TF_ECN_SND_CWR) {
 930                         flags |= TH_CWR;
 931                         tp->t_flags &= ~TF_ECN_SND_CWR;
 932                 }
 933                 if (tp->t_flags & TF_ECN_SND_ECE)
 934                         flags |= TH_ECE;
 935         }
 936
 937         /*
 938          * If we are doing retransmissions, then snd_nxt will
 939          * not reflect the first unsent octet.  For ACK only
 940          * packets, we do not want the sequence number of the
 941          * retransmitted packet, we want the sequence number
 942          * of the next unsent octet.  So, if there is no data
 943          * (and no SYN or FIN), use snd_max instead of snd_nxt
 944          * when filling in ti_seq.  But if we are in persist
 945          * state, snd_max might reflect one byte beyond the
 946          * right edge of the window, so use snd_nxt in that
 947          * case, since we know we aren't doing a retransmission.
 948          * (retransmit and persist are mutually exclusive...)
 949          */
 950         if (sack_rxmit == 0) {
 951                 if (len || (flags & (TH_SYN|TH_FIN)) ||
 952                     tcp_timer_active(tp, TT_PERSIST))
 953                         th->th_seq = htonl(tp->snd_nxt);
 954                 else
 955                         th->th_seq = htonl(tp->snd_max);
 956         } else {
 957                 th->th_seq = htonl(p->rxmit);
 958                 p->rxmit += len;
 959                 tp->sackhint.sack_bytes_rexmit += len;
 960         }
 961         th->th_ack = htonl(tp->rcv_nxt);
 962         if (optlen) {
 963                 bcopy(opt, th + 1, optlen);
 964                 th->th_off = (sizeof (struct tcphdr) + optlen) >> 2;
 965         }
 966         th->th_flags = flags;
 967         /*
 968          * Calculate receive window.  Don't shrink window,
 969          * but avoid silly window syndrome.
 970          */
 971         if (recwin < (long)(so->so_rcv.sb_hiwat / 4) &&
 972             recwin < (long)tp->t_maxseg)
 973                 recwin = 0;
 974         if (recwin < (long)(tp->rcv_adv - tp->rcv_nxt))
 975                 recwin = (long)(tp->rcv_adv - tp->rcv_nxt);
 976         if (recwin > (long)TCP_MAXWIN << tp->rcv_scale)
 977                 recwin = (long)TCP_MAXWIN << tp->rcv_scale;
 978
 979         /*
 980          * According to RFC1323 the window field in a SYN (i.e., a <SYN>
 981          * or <SYN,ACK>) segment itself is never scaled.  The <SYN,ACK>
 982          * case is handled in syncache.
 983          */
 984         if (flags & TH_SYN)
 985                 th->th_win = htons((u_short)
 986                                 (min(sbspace(&so->so_rcv), TCP_MAXWIN)));
 987         else
 988                 th->th_win = htons((u_short)(recwin >> tp->rcv_scale));
 989
 990         /*
 991          * Adjust the RXWIN0SENT flag - indicate that we have advertised
 992          * a 0 window.  This may cause the remote transmitter to stall.  This
 993          * flag tells soreceive() to disable delayed acknowledgements when
 994          * draining the buffer.  This can occur if the receiver is attempting
 995          * to read more data than can be buffered prior to transmitting on
 996          * the connection.
 997          */
 998         if (th->th_win == 0)
 999                 tp->t_flags |= TF_RXWIN0SENT;
1000         else
1001                 tp->t_flags &= ~TF_RXWIN0SENT;
1002         if (SEQ_GT(tp->snd_up, tp->snd_nxt)) {
1003                 th->th_urp = htons((u_short)(tp->snd_up - tp->snd_nxt));
1004                 th->th_flags |= TH_URG;
1005         } else
1006                 /*
1007                  * If no urgent pointer to send, then we pull
1008                  * the urgent pointer to the left edge of the send window
1009                  * so that it doesn't drift into the send window on sequence
1010                  * number wraparound.
1011                  */
1012                 tp->snd_up = tp->snd_una;               /* drag it along */
1013
1014 #ifdef TCP_SIGNATURE
1015         if (tp->t_flags & TF_SIGNATURE) {
1016                 int sigoff = to.to_signature - opt;
1017                 tcp_signature_compute(m, 0, len, optlen,
1018                     (u_char *)(th + 1) + sigoff, IPSEC_DIR_OUTBOUND);
1019         }
1020 #endif
1021
1022         /*
1023          * Put TCP length in extended header, and then
1024          * checksum extended header and data.
1025          */
1026         m->m_pkthdr.len = hdrlen + len; /* in6_cksum() need this */
1027 #ifdef INET6
1028         if (isipv6)
1029                 /*
1030                  * ip6_plen is not need to be filled now, and will be filled
1031                  * in ip6_output.
1032                  */
1033                 th->th_sum = in6_cksum(m, IPPROTO_TCP, sizeof(struct ip6_hdr),
1034                                        sizeof(struct tcphdr) + optlen + len);
1035         else
1036 #endif /* INET6 */
1037         {
1038                 m->m_pkthdr.csum_flags = CSUM_TCP;
1039                 m->m_pkthdr.csum_data = offsetof(struct tcphdr, th_sum);
1040                 th->th_sum = in_pseudo(ip->ip_src.s_addr, ip->ip_dst.s_addr,
1041                     htons(sizeof(struct tcphdr) + IPPROTO_TCP + len + optlen));
1042
1043                 /* IP version must be set here for ipv4/ipv6 checking later */
1044                 KASSERT(ip->ip_v == IPVERSION,
1045                     ("%s: IP version incorrect: %d", __func__, ip->ip_v));
1046         }
1047
1048         /*
1049          * Enable TSO and specify the size of the segments.
1050          * The TCP pseudo header checksum is always provided.
1051          * XXX: Fixme: This is currently not the case for IPv6.
1052          */
1053         if (tso) {
1054                 m->m_pkthdr.csum_flags |= CSUM_TSO;
1055                 m->m_pkthdr.tso_segsz = tp->t_maxopd - optlen;
1056         }
1057
1058         /*
1059          * In transmit state, time the transmission and arrange for
1060          * the retransmit.  In persist state, just set snd_max.
1061          */
1062         if ((tp->t_flags & TF_FORCEDATA) == 0 ||
1063             !tcp_timer_active(tp, TT_PERSIST)) {
1064                 tcp_seq startseq = tp->snd_nxt;
1065
1066                 /*
1067                  * Advance snd_nxt over sequence space of this segment.
1068                  */
1069                 if (flags & (TH_SYN|TH_FIN)) {
1070                         if (flags & TH_SYN)
1071                                 tp->snd_nxt++;
1072                         if (flags & TH_FIN) {
1073                                 tp->snd_nxt++;
1074                                 tp->t_flags |= TF_SENTFIN;
1075                         }
1076                 }
1077                 if (sack_rxmit)
1078                         goto timer;
1079                 tp->snd_nxt += len;
1080                 if (SEQ_GT(tp->snd_nxt, tp->snd_max)) {
1081                         tp->snd_max = tp->snd_nxt;
1082                         /*
1083                          * Time this transmission if not a retransmission and
1084                          * not currently timing anything.
1085                          */
1086                         if (tp->t_rtttime == 0) {
1087                                 tp->t_rtttime = ticks;
1088                                 tp->t_rtseq = startseq;
1089                                 TCPSTAT_INC(tcps_segstimed);
1090                         }
1091                 }
1092
1093                 /*
1094                  * Set retransmit timer if not currently set,
1095                  * and not doing a pure ack or a keep-alive probe.
1096                  * Initial value for retransmit timer is smoothed
1097                  * round-trip time + 2 * round-trip time variance.
1098                  * Initialize shift counter which is used for backoff
1099                  * of retransmit time.
1100                  */
1101 timer:
1102                 if (!tcp_timer_active(tp, TT_REXMT) &&
1103                     ((sack_rxmit && tp->snd_nxt != tp->snd_max) ||
1104                      (tp->snd_nxt != tp->snd_una))) {
1105                         if (tcp_timer_active(tp, TT_PERSIST)) {
1106                                 tcp_timer_activate(tp, TT_PERSIST, 0);
1107                                 tp->t_rxtshift = 0;
1108                         }
1109                         tcp_timer_activate(tp, TT_REXMT, tp->t_rxtcur);
1110                 }
1111         } else {
1112                 /*
1113                  * Persist case, update snd_max but since we are in
1114                  * persist mode (no window) we do not update snd_nxt.
1115                  */
1116                 int xlen = len;
1117                 if (flags & TH_SYN)
1118                         ++xlen;
1119                 if (flags & TH_FIN) {
1120                         ++xlen;
1121                         tp->t_flags |= TF_SENTFIN;
1122                 }
1123                 if (SEQ_GT(tp->snd_nxt + xlen, tp->snd_max))
1124                         tp->snd_max = tp->snd_nxt + len;
1125         }
1126
1127 #ifdef TCPDEBUG
1128         /*
1129          * Trace.
1130          */
1131         if (so->so_options & SO_DEBUG) {
1132                 u_short save = 0;
1133 #ifdef INET6
1134                 if (!isipv6)
1135 #endif
1136                 {
1137                         save = ipov->ih_len;
1138                         ipov->ih_len = htons(m->m_pkthdr.len /* - hdrlen + (th->th_off << 2) */);
1139                 }
1140                 tcp_trace(TA_OUTPUT, tp->t_state, tp, mtod(m, void *), th, 0);
1141 #ifdef INET6
1142                 if (!isipv6)
1143 #endif
1144                 ipov->ih_len = save;
1145         }
1146 #endif
1147
1148         /*
1149          * Fill in IP length and desired time to live and
1150          * send to IP level.  There should be a better way
1151          * to handle ttl and tos; we could keep them in
1152          * the template, but need a way to checksum without them.
1153          */
1154         /*
1155          * m->m_pkthdr.len should have been set before cksum calcuration,
1156          * because in6_cksum() need it.
1157          */
1158 #ifdef INET6
1159         if (isipv6) {
1160                 /*
1161                  * we separately set hoplimit for every segment, since the
1162                  * user might want to change the value via setsockopt.
1163                  * Also, desired default hop limit might be changed via
1164                  * Neighbor Discovery.
1165                  */
1166                 ip6->ip6_hlim = in6_selecthlim(tp->t_inpcb, NULL);
1167
1168                 /* TODO: IPv6 IP6TOS_ECT bit on */
1169                 error = ip6_output(m,
1170                             tp->t_inpcb->in6p_outputopts, NULL,
1171                             ((so->so_options & SO_DONTROUTE) ?
1172                             IP_ROUTETOIF : 0), NULL, NULL, tp->t_inpcb);
1173         } else
1174 #endif /* INET6 */
1175     {
1176         ip->ip_len = m->m_pkthdr.len;
1177 #ifdef INET6
1178         if (tp->t_inpcb->inp_vflag & INP_IPV6PROTO)
1179                 ip->ip_ttl = in6_selecthlim(tp->t_inpcb, NULL);
1180 #endif /* INET6 */
1181         /*
1182          * If we do path MTU discovery, then we set DF on every packet.
1183          * This might not be the best thing to do according to RFC3390
1184          * Section 2. However the tcp hostcache migitates the problem
1185          * so it affects only the first tcp connection with a host.
1186          */
1187         if (V_path_mtu_discovery)
1188                 ip->ip_off |= IP_DF;
1189
1190         error = ip_output(m, tp->t_inpcb->inp_options, NULL,
1191             ((so->so_options & SO_DONTROUTE) ? IP_ROUTETOIF : 0), 0,
1192             tp->t_inpcb);
1193     }
1194         if (error) {
1195
1196                 /*
1197                  * We know that the packet was lost, so back out the
1198                  * sequence number advance, if any.
1199                  *
1200                  * If the error is EPERM the packet got blocked by the
1201                  * local firewall.  Normally we should terminate the
1202                  * connection but the blocking may have been spurious
1203                  * due to a firewall reconfiguration cycle.  So we treat
1204                  * it like a packet loss and let the retransmit timer and
1205                  * timeouts do their work over time.
1206                  * XXX: It is a POLA question whether calling tcp_drop right
1207                  * away would be the really correct behavior instead.
1208                  */
1209                 if (((tp->t_flags & TF_FORCEDATA) == 0 ||
1210                     !tcp_timer_active(tp, TT_PERSIST)) &&
1211                     ((flags & TH_SYN) == 0) &&
1212                     (error != EPERM)) {
1213                         if (sack_rxmit) {
1214                                 p->rxmit -= len;
1215                                 tp->sackhint.sack_bytes_rexmit -= len;
1216                                 KASSERT(tp->sackhint.sack_bytes_rexmit >= 0,
1217                                     ("sackhint bytes rtx >= 0"));
1218                         } else
1219                                 tp->snd_nxt -= len;
1220                 }
1221 out:
1222                 SOCKBUF_UNLOCK_ASSERT(&so->so_snd);     /* Check gotos. */
1223                 switch (error) {
1224                 case EPERM:
1225                         tp->t_softerror = error;
1226                         return (error);
1227                 case ENOBUFS:
1228                         if (!tcp_timer_active(tp, TT_REXMT) &&
1229                             !tcp_timer_active(tp, TT_PERSIST))
1230                                 tcp_timer_activate(tp, TT_REXMT, tp->t_rxtcur);
1231                         tp->snd_cwnd = tp->t_maxseg;
1232                         return (0);
1233                 case EMSGSIZE:
1234                         /*
1235                          * For some reason the interface we used initially
1236                          * to send segments changed to another or lowered
1237                          * its MTU.
1238                          *
1239                          * tcp_mtudisc() will find out the new MTU and as
1240                          * its last action, initiate retransmission, so it
1241                          * is important to not do so here.
1242                          *
1243                          * If TSO was active we either got an interface
1244                          * without TSO capabilits or TSO was turned off.
1245                          * Disable it for this connection as too and
1246                          * immediatly retry with MSS sized segments generated
1247                          * by this function.
1248                          */
1249                         if (tso)
1250                                 tp->t_flags &= ~TF_TSO;
1251                         tcp_mtudisc(tp->t_inpcb, 0);
1252                         return (0);
1253                 case EHOSTDOWN:
1254                 case EHOSTUNREACH:
1255                 case ENETDOWN:
1256                 case ENETUNREACH:
1257                         if (TCPS_HAVERCVDSYN(tp->t_state)) {
1258                                 tp->t_softerror = error;
1259                                 return (0);
1260                         }
1261                         /* FALLTHROUGH */
1262                 default:
1263                         return (error);
1264                 }
1265         }
1266         TCPSTAT_INC(tcps_sndtotal);
1267
1268         /*
1269          * Data sent (as far as we can tell).
1270          * If this advertises a larger window than any other segment,
1271          * then remember the size of the advertised window.
1272          * Any pending ACK has now been sent.
1273          */
1274         if (recwin > 0 && SEQ_GT(tp->rcv_nxt + recwin, tp->rcv_adv))
1275                 tp->rcv_adv = tp->rcv_nxt + recwin;
1276         tp->last_ack_sent = tp->rcv_nxt;
1277         tp->t_flags &= ~(TF_ACKNOW | TF_DELACK);
1278         if (tcp_timer_active(tp, TT_DELACK))
1279                 tcp_timer_activate(tp, TT_DELACK, 0);
1280 #if 0
1281         /*
1282          * This completely breaks TCP if newreno is turned on.  What happens
1283          * is that if delayed-acks are turned on on the receiver, this code
1284          * on the transmitter effectively destroys the TCP window, forcing
1285          * it to four packets (1.5Kx4 = 6K window).
1286          */
1287         if (sendalot && (!V_tcp_do_newreno || --maxburst))
1288                 goto again;
1289 #endif
1290         if (sendalot)
1291                 goto again;
1292         return (0);
1293 }
1294
1295 void
1296 tcp_setpersist(struct tcpcb *tp)
1297 {
1298         int t = ((tp->t_srtt >> 2) + tp->t_rttvar) >> 1;
1299         int tt;
1300
1301         if (tcp_timer_active(tp, TT_REXMT))
1302                 panic("tcp_setpersist: retransmit pending");
1303         /*
1304          * Start/restart persistance timer.
1305          */
1306         TCPT_RANGESET(tt, t * tcp_backoff[tp->t_rxtshift],
1307                       TCPTV_PERSMIN, TCPTV_PERSMAX);
1308         tcp_timer_activate(tp, TT_PERSIST, tt);
1309         if (tp->t_rxtshift < TCP_MAXRXTSHIFT)
1310                 tp->t_rxtshift++;
1311 }
1312
1313 /*
1314  * Insert TCP options according to the supplied parameters to the place
1315  * optp in a consistent way.  Can handle unaligned destinations.
1316  *
1317  * The order of the option processing is crucial for optimal packing and
1318  * alignment for the scarce option space.
1319  *
1320  * The optimal order for a SYN/SYN-ACK segment is:
1321  *   MSS (4) + NOP (1) + Window scale (3) + SACK permitted (2) +
1322  *   Timestamp (10) + Signature (18) = 38 bytes out of a maximum of 40.
1323  *
1324  * The SACK options should be last.  SACK blocks consume 8*n+2 bytes.
1325  * So a full size SACK blocks option is 34 bytes (with 4 SACK blocks).
1326  * At minimum we need 10 bytes (to generate 1 SACK block).  If both
1327  * TCP Timestamps (12 bytes) and TCP Signatures (18 bytes) are present,
1328  * we only have 10 bytes for SACK options (40 - (12 + 18)).
1329  */
1330 int
1331 tcp_addoptions(struct tcpopt *to, u_char *optp)
1332 {
1333         u_int mask, optlen = 0;
1334
1335         for (mask = 1; mask < TOF_MAXOPT; mask <<= 1) {
1336                 if ((to->to_flags & mask) != mask)
1337                         continue;
1338                 if (optlen == TCP_MAXOLEN)
1339                         break;
1340                 switch (to->to_flags & mask) {
1341                 case TOF_MSS:
1342                         while (optlen % 4) {
1343                                 optlen += TCPOLEN_NOP;
1344                                 *optp++ = TCPOPT_NOP;
1345                         }
1346                         if (TCP_MAXOLEN - optlen < TCPOLEN_MAXSEG)
1347                                 continue;
1348                         optlen += TCPOLEN_MAXSEG;
1349                         *optp++ = TCPOPT_MAXSEG;
1350                         *optp++ = TCPOLEN_MAXSEG;
1351                         to->to_mss = htons(to->to_mss);
1352                         bcopy((u_char *)&to->to_mss, optp, sizeof(to->to_mss));
1353                         optp += sizeof(to->to_mss);
1354                         break;
1355                 case TOF_SCALE:
1356                         while (!optlen || optlen % 2 != 1) {
1357                                 optlen += TCPOLEN_NOP;
1358                                 *optp++ = TCPOPT_NOP;
1359                         }
1360                         if (TCP_MAXOLEN - optlen < TCPOLEN_WINDOW)
1361                                 continue;
1362                         optlen += TCPOLEN_WINDOW;
1363                         *optp++ = TCPOPT_WINDOW;
1364                         *optp++ = TCPOLEN_WINDOW;
1365                         *optp++ = to->to_wscale;
1366                         break;
1367                 case TOF_SACKPERM:
1368                         while (optlen % 2) {
1369                                 optlen += TCPOLEN_NOP;
1370                                 *optp++ = TCPOPT_NOP;
1371                         }
1372                         if (TCP_MAXOLEN - optlen < TCPOLEN_SACK_PERMITTED)
1373                                 continue;
1374                         optlen += TCPOLEN_SACK_PERMITTED;
1375                         *optp++ = TCPOPT_SACK_PERMITTED;
1376                         *optp++ = TCPOLEN_SACK_PERMITTED;
1377                         break;
1378                 case TOF_TS:
1379                         while (!optlen || optlen % 4 != 2) {
1380                                 optlen += TCPOLEN_NOP;
1381                                 *optp++ = TCPOPT_NOP;
1382                         }
1383                         if (TCP_MAXOLEN - optlen < TCPOLEN_TIMESTAMP)
1384                                 continue;
1385                         optlen += TCPOLEN_TIMESTAMP;
1386                         *optp++ = TCPOPT_TIMESTAMP;
1387                         *optp++ = TCPOLEN_TIMESTAMP;
1388                         to->to_tsval = htonl(to->to_tsval);
1389                         to->to_tsecr = htonl(to->to_tsecr);
1390                         bcopy((u_char *)&to->to_tsval, optp, sizeof(to->to_tsval));
1391                         optp += sizeof(to->to_tsval);
1392                         bcopy((u_char *)&to->to_tsecr, optp, sizeof(to->to_tsecr));
1393                         optp += sizeof(to->to_tsecr);
1394                         break;
1395                 case TOF_SIGNATURE:
1396                         {
1397                         int siglen = TCPOLEN_SIGNATURE - 2;
1398
1399                         while (!optlen || optlen % 4 != 2) {
1400                                 optlen += TCPOLEN_NOP;
1401                                 *optp++ = TCPOPT_NOP;
1402                         }
1403                         if (TCP_MAXOLEN - optlen < TCPOLEN_SIGNATURE)
1404                                 continue;
1405                         optlen += TCPOLEN_SIGNATURE;
1406                         *optp++ = TCPOPT_SIGNATURE;
1407                         *optp++ = TCPOLEN_SIGNATURE;
1408                         to->to_signature = optp;
1409                         while (siglen--)
1410                                  *optp++ = 0;
1411                         break;
1412                         }
1413                 case TOF_SACK:
1414                         {
1415                         int sackblks = 0;
1416                         struct sackblk *sack = (struct sackblk *)to->to_sacks;
1417                         tcp_seq sack_seq;
1418
1419                         while (!optlen || optlen % 4 != 2) {
1420                                 optlen += TCPOLEN_NOP;
1421                                 *optp++ = TCPOPT_NOP;
1422                         }
1423                         if (TCP_MAXOLEN - optlen < TCPOLEN_SACKHDR + TCPOLEN_SACK)
1424                                 continue;
1425                         optlen += TCPOLEN_SACKHDR;
1426                         *optp++ = TCPOPT_SACK;
1427                         sackblks = min(to->to_nsacks,
1428                                         (TCP_MAXOLEN - optlen) / TCPOLEN_SACK);
1429                         *optp++ = TCPOLEN_SACKHDR + sackblks * TCPOLEN_SACK;
1430                         while (sackblks--) {
1431                                 sack_seq = htonl(sack->start);
1432                                 bcopy((u_char *)&sack_seq, optp, sizeof(sack_seq));
1433                                 optp += sizeof(sack_seq);
1434                                 sack_seq = htonl(sack->end);
1435                                 bcopy((u_char *)&sack_seq, optp, sizeof(sack_seq));
1436                                 optp += sizeof(sack_seq);
1437                                 optlen += TCPOLEN_SACK;
1438                                 sack++;
1439                         }
1440                         TCPSTAT_INC(tcps_sack_send_blocks);
1441                         break;
1442                         }
1443                 default:
1444                         panic("%s: unknown TCP option type", __func__);
1445                         break;
1446                 }
1447         }
1448
1449         /* Terminate and pad TCP options to a 4 byte boundary. */
1450         if (optlen % 4) {
1451                 optlen += TCPOLEN_EOL;
1452                 *optp++ = TCPOPT_EOL;
1453         }
1454         /*
1455          * According to RFC 793 (STD0007):
1456          *   "The content of the header beyond the End-of-Option option
1457          *    must be header padding (i.e., zero)."
1458          *   and later: "The padding is composed of zeros."
1459          */
1460         while (optlen % 4) {
1461                 optlen += TCPOLEN_PAD;
1462                 *optp++ = TCPOPT_PAD;
1463         }
1464
1465         KASSERT(optlen <= TCP_MAXOLEN, ("%s: TCP options too long", __func__));
1466         return (optlen);
1467 }