sys/netinet/cc/cc_newreno.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 1982, 1986, 1988, 1990, 1993, 1994, 1995
   3  *      The Regents of the University of California.
   4  * Copyright (c) 2007-2008,2010
   5  *      Swinburne University of Technology, Melbourne, Australia.
   6  * Copyright (c) 2009-2010 Lawrence Stewart <lstewart@freebsd.org>
   7  * Copyright (c) 2010 The FreeBSD Foundation
   8  * All rights reserved.
   9  *
  10  * This software was developed at the Centre for Advanced Internet
  11  * Architectures, Swinburne University of Technology, by Lawrence Stewart, James
  12  * Healy and David Hayes, made possible in part by a grant from the Cisco
  13  * University Research Program Fund at Community Foundation Silicon Valley.
  14  *
  15  * Portions of this software were developed at the Centre for Advanced
  16  * Internet Architectures, Swinburne University of Technology, Melbourne,
  17  * Australia by David Hayes under sponsorship from the FreeBSD Foundation.
  18  *
  19  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  20  * modification, are permitted provided that the following conditions
  21  * are met:
  22  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  23  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  24  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  25  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  26  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  27  *
  28  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  29  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  30  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  31  * ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  32  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  33  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  34  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  35  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  36  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  37  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  38  * SUCH DAMAGE.
  39  */
  40
  41 /*
  42  * This software was first released in 2007 by James Healy and Lawrence Stewart
  43  * whilst working on the NewTCP research project at Swinburne University of
  44  * Technology's Centre for Advanced Internet Architectures, Melbourne,
  45  * Australia, which was made possible in part by a grant from the Cisco
  46  * University Research Program Fund at Community Foundation Silicon Valley.
  47  * More details are available at:
  48  *   http://caia.swin.edu.au/urp/newtcp/
  49  */
  50
  51 #include <sys/cdefs.h>
  52 __FBSDID("$FreeBSD$");
  53
  54 #include <sys/param.h>
  55 #include <sys/kernel.h>
  56 #include <sys/malloc.h>
  57 #include <sys/module.h>
  58 #include <sys/socket.h>
  59 #include <sys/socketvar.h>
  60 #include <sys/sysctl.h>
  61 #include <sys/systm.h>
  62
  63 #include <net/vnet.h>
  64
  65 #include <netinet/cc.h>
  66 #include <netinet/tcp_seq.h>
  67 #include <netinet/tcp_var.h>
  68
  69 #include <netinet/cc/cc_module.h>
  70
  71 static void     newreno_ack_received(struct cc_var *ccv, uint16_t type);
  72 static void     newreno_after_idle(struct cc_var *ccv);
  73 static void     newreno_cong_signal(struct cc_var *ccv, uint32_t type);
  74 static void     newreno_post_recovery(struct cc_var *ccv);
  75
  76 struct cc_algo newreno_cc_algo = {
  77         .name = "newreno",
  78         .ack_received = newreno_ack_received,
  79         .after_idle = newreno_after_idle,
  80         .cong_signal = newreno_cong_signal,
  81         .post_recovery = newreno_post_recovery,
  82 };
  83
  84 static void
  85 newreno_ack_received(struct cc_var *ccv, uint16_t type)
  86 {
  87         if (type == CC_ACK && !IN_RECOVERY(CCV(ccv, t_flags)) &&
  88             (ccv->flags & CCF_CWND_LIMITED)) {
  89                 u_int cw = CCV(ccv, snd_cwnd);
  90                 u_int incr = CCV(ccv, t_maxseg);
  91
  92                 /*
  93                  * Regular in-order ACK, open the congestion window.
  94                  * Method depends on which congestion control state we're
  95                  * in (slow start or cong avoid) and if ABC (RFC 3465) is
  96                  * enabled.
  97                  *
  98                  * slow start: cwnd <= ssthresh
  99                  * cong avoid: cwnd > ssthresh
 100                  *
 101                  * slow start and ABC (RFC 3465):
 102                  *   Grow cwnd exponentially by the amount of data
 103                  *   ACKed capping the max increment per ACK to
 104                  *   (abc_l_var * maxseg) bytes.
 105                  *
 106                  * slow start without ABC (RFC 5681):
 107                  *   Grow cwnd exponentially by maxseg per ACK.
 108                  *
 109                  * cong avoid and ABC (RFC 3465):
 110                  *   Grow cwnd linearly by maxseg per RTT for each
 111                  *   cwnd worth of ACKed data.
 112                  *
 113                  * cong avoid without ABC (RFC 5681):
 114                  *   Grow cwnd linearly by approximately maxseg per RTT using
 115                  *   maxseg^2 / cwnd per ACK as the increment.
 116                  *   If cwnd > maxseg^2, fix the cwnd increment at 1 byte to
 117                  *   avoid capping cwnd.
 118                  */
 119                 if (cw > CCV(ccv, snd_ssthresh)) {
 120                         if (V_tcp_do_rfc3465) {
 121                                 if (ccv->flags & CCF_ABC_SENTAWND)
 122                                         ccv->flags &= ~CCF_ABC_SENTAWND;
 123                                 else
 124                                         incr = 0;
 125                         } else
 126                                 incr = max((incr * incr / cw), 1);
 127                 } else if (V_tcp_do_rfc3465) {
 128                         /*
 129                          * In slow-start with ABC enabled and no RTO in sight?
 130                          * (Must not use abc_l_var > 1 if slow starting after
 131                          * an RTO. On RTO, snd_nxt = snd_una, so the
 132                          * snd_nxt == snd_max check is sufficient to
 133                          * handle this).
 134                          *
 135                          * XXXLAS: Find a way to signal SS after RTO that
 136                          * doesn't rely on tcpcb vars.
 137                          */
 138                         if (CCV(ccv, snd_nxt) == CCV(ccv, snd_max))
 139                                 incr = min(ccv->bytes_this_ack,
 140                                     V_tcp_abc_l_var * CCV(ccv, t_maxseg));
 141                         else
 142                                 incr = min(ccv->bytes_this_ack, CCV(ccv, t_maxseg));
 143                 }
 144                 /* ABC is on by default, so incr equals 0 frequently. */
 145                 if (incr > 0)
 146                         CCV(ccv, snd_cwnd) = min(cw + incr,
 147                             TCP_MAXWIN << CCV(ccv, snd_scale));
 148         }
 149 }
 150
 151 static void
 152 newreno_after_idle(struct cc_var *ccv)
 153 {
 154         int rw;
 155
 156         /*
 157          * If we've been idle for more than one retransmit timeout the old
 158          * congestion window is no longer current and we have to reduce it to
 159          * the restart window before we can transmit again.
 160          *
 161          * The restart window is the initial window or the last CWND, whichever
 162          * is smaller.
 163          *
 164          * This is done to prevent us from flooding the path with a full CWND at
 165          * wirespeed, overloading router and switch buffers along the way.
 166          *
 167          * See RFC5681 Section 4.1. "Restarting Idle Connections".
 168          */
 169         if (V_tcp_do_rfc3390)
 170                 rw = min(4 * CCV(ccv, t_maxseg),
 171                     max(2 * CCV(ccv, t_maxseg), 4380));
 172         else
 173                 rw = CCV(ccv, t_maxseg) * 2;
 174
 175         CCV(ccv, snd_cwnd) = min(rw, CCV(ccv, snd_cwnd));
 176 }
 177
 178 /*
 179  * Perform any necessary tasks before we enter congestion recovery.
 180  */
 181 static void
 182 newreno_cong_signal(struct cc_var *ccv, uint32_t type)
 183 {
 184         u_int win;
 185
 186         /* Catch algos which mistakenly leak private signal types. */
 187         KASSERT((type & CC_SIGPRIVMASK) == 0,
 188             ("%s: congestion signal type 0x%08x is private\n", __func__, type));
 189
 190         win = max(CCV(ccv, snd_cwnd) / 2 / CCV(ccv, t_maxseg), 2) *
 191             CCV(ccv, t_maxseg);
 192
 193         switch (type) {
 194         case CC_NDUPACK:
 195                 if (!IN_FASTRECOVERY(CCV(ccv, t_flags))) {
 196                         if (!IN_CONGRECOVERY(CCV(ccv, t_flags)))
 197                                 CCV(ccv, snd_ssthresh) = win;
 198                         ENTER_RECOVERY(CCV(ccv, t_flags));
 199                 }
 200                 break;
 201         case CC_ECN:
 202                 if (!IN_CONGRECOVERY(CCV(ccv, t_flags))) {
 203                         CCV(ccv, snd_ssthresh) = win;
 204                         CCV(ccv, snd_cwnd) = win;
 205                         ENTER_CONGRECOVERY(CCV(ccv, t_flags));
 206                 }
 207                 break;
 208         }
 209 }
 210
 211 /*
 212  * Perform any necessary tasks before we exit congestion recovery.
 213  */
 214 static void
 215 newreno_post_recovery(struct cc_var *ccv)
 216 {
 217         if (IN_FASTRECOVERY(CCV(ccv, t_flags))) {
 218                 /*
 219                  * Fast recovery will conclude after returning from this
 220                  * function. Window inflation should have left us with
 221                  * approximately snd_ssthresh outstanding data. But in case we
 222                  * would be inclined to send a burst, better to do it via the
 223                  * slow start mechanism.
 224                  *
 225                  * XXXLAS: Find a way to do this without needing curack
 226                  */
 227                 if (SEQ_GT(ccv->curack + CCV(ccv, snd_ssthresh),
 228                     CCV(ccv, snd_max)))
 229                         CCV(ccv, snd_cwnd) = CCV(ccv, snd_max) -
 230                         ccv->curack + CCV(ccv, t_maxseg);
 231                 else
 232                         CCV(ccv, snd_cwnd) = CCV(ccv, snd_ssthresh);
 233         }
 234 }
 235
 236
 237 DECLARE_CC_MODULE(newreno, &newreno_cc_algo);