Branch data Line data Source code
1 : : // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 : : /*
3 : : * Pluggable TCP congestion control support and newReno
4 : : * congestion control.
5 : : * Based on ideas from I/O scheduler support and Web100.
6 : : *
7 : : * Copyright (C) 2005 Stephen Hemminger <shemminger@osdl.org>
8 : : */
9 : :
10 : : #define pr_fmt(fmt) "TCP: " fmt
11 : :
12 : : #include <linux/module.h>
13 : : #include <linux/mm.h>
14 : : #include <linux/types.h>
15 : : #include <linux/list.h>
16 : : #include <linux/gfp.h>
17 : : #include <linux/jhash.h>
18 : : #include <net/tcp.h>
19 : :
20 : : static DEFINE_SPINLOCK(tcp_cong_list_lock);
21 : : static LIST_HEAD(tcp_cong_list);
22 : :
23 : : /* Simple linear search, don't expect many entries! */
24 : 0 : struct tcp_congestion_ops *tcp_ca_find(const char *name)
25 : : {
26 : 0 : struct tcp_congestion_ops *e;
27 : :
28 [ # # # # : 0 : list_for_each_entry_rcu(e, &tcp_cong_list, list) {
# # # # ]
29 [ # # # # : 0 : if (strcmp(e->name, name) == 0)
# # # # ]
30 : 0 : return e;
31 : : }
32 : :
33 : : return NULL;
34 : : }
35 : :
36 : : /* Must be called with rcu lock held */
37 : : static struct tcp_congestion_ops *tcp_ca_find_autoload(struct net *net,
38 : : const char *name)
39 : : {
40 : : struct tcp_congestion_ops *ca = tcp_ca_find(name);
41 : :
42 : : #ifdef CONFIG_MODULES
43 : : if (!ca && capable(CAP_NET_ADMIN)) {
44 : : rcu_read_unlock();
45 : : request_module("tcp_%s", name);
46 : : rcu_read_lock();
47 : : ca = tcp_ca_find(name);
48 : : }
49 : : #endif
50 : : return ca;
51 : : }
52 : :
53 : : /* Simple linear search, not much in here. */
54 : 56 : struct tcp_congestion_ops *tcp_ca_find_key(u32 key)
55 : : {
56 : 56 : struct tcp_congestion_ops *e;
57 : :
58 [ - - + + : 84 : list_for_each_entry_rcu(e, &tcp_cong_list, list) {
- - ]
59 [ - - + - : 28 : if (e->key == key)
- - ]
60 : 0 : return e;
61 : : }
62 : :
63 : : return NULL;
64 : : }
65 : :
66 : : /*
67 : : * Attach new congestion control algorithm to the list
68 : : * of available options.
69 : : */
70 : 56 : int tcp_register_congestion_control(struct tcp_congestion_ops *ca)
71 : : {
72 : 56 : int ret = 0;
73 : :
74 : : /* all algorithms must implement these */
75 [ + - + - ]: 56 : if (!ca->ssthresh || !ca->undo_cwnd ||
76 [ - + - - ]: 56 : !(ca->cong_avoid || ca->cong_control)) {
77 : 0 : pr_err("%s does not implement required ops\n", ca->name);
78 : 0 : return -EINVAL;
79 : : }
80 : :
81 : 56 : ca->key = jhash(ca->name, sizeof(ca->name), strlen(ca->name));
82 : :
83 : 56 : spin_lock(&tcp_cong_list_lock);
84 [ + - - + ]: 112 : if (ca->key == TCP_CA_UNSPEC || tcp_ca_find_key(ca->key)) {
85 : 0 : pr_notice("%s already registered or non-unique key\n",
86 : : ca->name);
87 : 0 : ret = -EEXIST;
88 : : } else {
89 : 56 : list_add_tail_rcu(&ca->list, &tcp_cong_list);
90 : 56 : pr_debug("%s registered\n", ca->name);
91 : : }
92 : 56 : spin_unlock(&tcp_cong_list_lock);
93 : :
94 : 56 : return ret;
95 : : }
96 : : EXPORT_SYMBOL_GPL(tcp_register_congestion_control);
97 : :
98 : : /*
99 : : * Remove congestion control algorithm, called from
100 : : * the module's remove function. Module ref counts are used
101 : : * to ensure that this can't be done till all sockets using
102 : : * that method are closed.
103 : : */
104 : 0 : void tcp_unregister_congestion_control(struct tcp_congestion_ops *ca)
105 : : {
106 : 0 : spin_lock(&tcp_cong_list_lock);
107 : 0 : list_del_rcu(&ca->list);
108 : 0 : spin_unlock(&tcp_cong_list_lock);
109 : :
110 : : /* Wait for outstanding readers to complete before the
111 : : * module gets removed entirely.
112 : : *
113 : : * A try_module_get() should fail by now as our module is
114 : : * in "going" state since no refs are held anymore and
115 : : * module_exit() handler being called.
116 : : */
117 : 0 : synchronize_rcu();
118 : 0 : }
119 : : EXPORT_SYMBOL_GPL(tcp_unregister_congestion_control);
120 : :
121 : 0 : u32 tcp_ca_get_key_by_name(struct net *net, const char *name, bool *ecn_ca)
122 : : {
123 : 0 : const struct tcp_congestion_ops *ca;
124 : 0 : u32 key = TCP_CA_UNSPEC;
125 : :
126 : 0 : might_sleep();
127 : :
128 : 0 : rcu_read_lock();
129 : 0 : ca = tcp_ca_find_autoload(net, name);
130 [ # # ]: 0 : if (ca) {
131 : 0 : key = ca->key;
132 : 0 : *ecn_ca = ca->flags & TCP_CONG_NEEDS_ECN;
133 : : }
134 : 0 : rcu_read_unlock();
135 : :
136 : 0 : return key;
137 : : }
138 : : EXPORT_SYMBOL_GPL(tcp_ca_get_key_by_name);
139 : :
140 : 0 : char *tcp_ca_get_name_by_key(u32 key, char *buffer)
141 : : {
142 : 0 : const struct tcp_congestion_ops *ca;
143 : 0 : char *ret = NULL;
144 : :
145 : 0 : rcu_read_lock();
146 : 0 : ca = tcp_ca_find_key(key);
147 [ # # ]: 0 : if (ca)
148 : 0 : ret = strncpy(buffer, ca->name,
149 : : TCP_CA_NAME_MAX);
150 : 0 : rcu_read_unlock();
151 : :
152 : 0 : return ret;
153 : : }
154 : : EXPORT_SYMBOL_GPL(tcp_ca_get_name_by_key);
155 : :
156 : : /* Assign choice of congestion control. */
157 : 56 : void tcp_assign_congestion_control(struct sock *sk)
158 : : {
159 : 56 : struct net *net = sock_net(sk);
160 : 56 : struct inet_connection_sock *icsk = inet_csk(sk);
161 : 56 : const struct tcp_congestion_ops *ca;
162 : :
163 : 56 : rcu_read_lock();
164 : 56 : ca = rcu_dereference(net->ipv4.tcp_congestion_control);
165 [ - + ]: 56 : if (unlikely(!bpf_try_module_get(ca, ca->owner)))
166 : 0 : ca = &tcp_reno;
167 : 56 : icsk->icsk_ca_ops = ca;
168 : 56 : rcu_read_unlock();
169 : :
170 : 56 : memset(icsk->icsk_ca_priv, 0, sizeof(icsk->icsk_ca_priv));
171 [ - + ]: 56 : if (ca->flags & TCP_CONG_NEEDS_ECN)
172 : 0 : INET_ECN_xmit(sk);
173 : : else
174 : 56 : INET_ECN_dontxmit(sk);
175 : 56 : }
176 : :
177 : 0 : void tcp_init_congestion_control(struct sock *sk)
178 : : {
179 [ # # ]: 0 : const struct inet_connection_sock *icsk = inet_csk(sk);
180 : :
181 [ # # ]: 0 : tcp_sk(sk)->prior_ssthresh = 0;
182 [ # # ]: 0 : if (icsk->icsk_ca_ops->init)
183 : 0 : icsk->icsk_ca_ops->init(sk);
184 [ # # ]: 0 : if (tcp_ca_needs_ecn(sk))
185 : 0 : INET_ECN_xmit(sk);
186 : : else
187 : 0 : INET_ECN_dontxmit(sk);
188 : 0 : }
189 : :
190 : 0 : static void tcp_reinit_congestion_control(struct sock *sk,
191 : : const struct tcp_congestion_ops *ca)
192 : : {
193 : 0 : struct inet_connection_sock *icsk = inet_csk(sk);
194 : :
195 : 0 : tcp_cleanup_congestion_control(sk);
196 : 0 : icsk->icsk_ca_ops = ca;
197 : 0 : icsk->icsk_ca_setsockopt = 1;
198 : 0 : memset(icsk->icsk_ca_priv, 0, sizeof(icsk->icsk_ca_priv));
199 : :
200 [ # # ]: 0 : if (sk->sk_state != TCP_CLOSE)
201 : 0 : tcp_init_congestion_control(sk);
202 : 0 : }
203 : :
204 : : /* Manage refcounts on socket close. */
205 : 0 : void tcp_cleanup_congestion_control(struct sock *sk)
206 : : {
207 [ # # ]: 0 : struct inet_connection_sock *icsk = inet_csk(sk);
208 : :
209 [ # # ]: 0 : if (icsk->icsk_ca_ops->release)
210 : 0 : icsk->icsk_ca_ops->release(sk);
211 : 0 : bpf_module_put(icsk->icsk_ca_ops, icsk->icsk_ca_ops->owner);
212 : 0 : }
213 : :
214 : : /* Used by sysctl to change default congestion control */
215 : 28 : int tcp_set_default_congestion_control(struct net *net, const char *name)
216 : : {
217 : 28 : struct tcp_congestion_ops *ca;
218 : 28 : const struct tcp_congestion_ops *prev;
219 : 28 : int ret;
220 : :
221 : 28 : rcu_read_lock();
222 : 28 : ca = tcp_ca_find_autoload(net, name);
223 [ + - ]: 28 : if (!ca) {
224 : : ret = -ENOENT;
225 [ + - ]: 28 : } else if (!bpf_try_module_get(ca, ca->owner)) {
226 : : ret = -EBUSY;
227 : : } else {
228 : 28 : prev = xchg(&net->ipv4.tcp_congestion_control, ca);
229 [ + - ]: 28 : if (prev)
230 : 28 : bpf_module_put(prev, prev->owner);
231 : :
232 : 28 : ca->flags |= TCP_CONG_NON_RESTRICTED;
233 : 28 : ret = 0;
234 : : }
235 : 28 : rcu_read_unlock();
236 : :
237 : 28 : return ret;
238 : : }
239 : :
240 : : /* Set default value from kernel configuration at bootup */
241 : 28 : static int __init tcp_congestion_default(void)
242 : : {
243 : 28 : return tcp_set_default_congestion_control(&init_net,
244 : : CONFIG_DEFAULT_TCP_CONG);
245 : : }
246 : : late_initcall(tcp_congestion_default);
247 : :
248 : : /* Build string with list of available congestion control values */
249 : 0 : void tcp_get_available_congestion_control(char *buf, size_t maxlen)
250 : : {
251 : 0 : struct tcp_congestion_ops *ca;
252 : 0 : size_t offs = 0;
253 : :
254 : 0 : rcu_read_lock();
255 [ # # ]: 0 : list_for_each_entry_rcu(ca, &tcp_cong_list, list) {
256 : 0 : offs += snprintf(buf + offs, maxlen - offs,
257 : : "%s%s",
258 [ # # ]: 0 : offs == 0 ? "" : " ", ca->name);
259 : :
260 [ # # # # ]: 0 : if (WARN_ON_ONCE(offs >= maxlen))
261 : : break;
262 : : }
263 : 0 : rcu_read_unlock();
264 : 0 : }
265 : :
266 : : /* Get current default congestion control */
267 : 0 : void tcp_get_default_congestion_control(struct net *net, char *name)
268 : : {
269 : 0 : const struct tcp_congestion_ops *ca;
270 : :
271 : 0 : rcu_read_lock();
272 : 0 : ca = rcu_dereference(net->ipv4.tcp_congestion_control);
273 : 0 : strncpy(name, ca->name, TCP_CA_NAME_MAX);
274 : 0 : rcu_read_unlock();
275 : 0 : }
276 : :
277 : : /* Built list of non-restricted congestion control values */
278 : 0 : void tcp_get_allowed_congestion_control(char *buf, size_t maxlen)
279 : : {
280 : 0 : struct tcp_congestion_ops *ca;
281 : 0 : size_t offs = 0;
282 : :
283 : 0 : *buf = '\0';
284 : 0 : rcu_read_lock();
285 [ # # ]: 0 : list_for_each_entry_rcu(ca, &tcp_cong_list, list) {
286 [ # # ]: 0 : if (!(ca->flags & TCP_CONG_NON_RESTRICTED))
287 : 0 : continue;
288 : 0 : offs += snprintf(buf + offs, maxlen - offs,
289 : : "%s%s",
290 [ # # ]: 0 : offs == 0 ? "" : " ", ca->name);
291 : :
292 [ # # # # ]: 0 : if (WARN_ON_ONCE(offs >= maxlen))
293 : : break;
294 : : }
295 : 0 : rcu_read_unlock();
296 : 0 : }
297 : :
298 : : /* Change list of non-restricted congestion control */
299 : 0 : int tcp_set_allowed_congestion_control(char *val)
300 : : {
301 : 0 : struct tcp_congestion_ops *ca;
302 : 0 : char *saved_clone, *clone, *name;
303 : 0 : int ret = 0;
304 : :
305 : 0 : saved_clone = clone = kstrdup(val, GFP_USER);
306 [ # # ]: 0 : if (!clone)
307 : : return -ENOMEM;
308 : :
309 : 0 : spin_lock(&tcp_cong_list_lock);
310 : : /* pass 1 check for bad entries */
311 [ # # # # ]: 0 : while ((name = strsep(&clone, " ")) && *name) {
312 : 0 : ca = tcp_ca_find(name);
313 [ # # ]: 0 : if (!ca) {
314 : 0 : ret = -ENOENT;
315 : 0 : goto out;
316 : : }
317 : : }
318 : :
319 : : /* pass 2 clear old values */
320 [ # # ]: 0 : list_for_each_entry_rcu(ca, &tcp_cong_list, list)
321 : 0 : ca->flags &= ~TCP_CONG_NON_RESTRICTED;
322 : :
323 : : /* pass 3 mark as allowed */
324 [ # # # # ]: 0 : while ((name = strsep(&val, " ")) && *name) {
325 : 0 : ca = tcp_ca_find(name);
326 [ # # ]: 0 : WARN_ON(!ca);
327 [ # # ]: 0 : if (ca)
328 : 0 : ca->flags |= TCP_CONG_NON_RESTRICTED;
329 : : }
330 : 0 : out:
331 : 0 : spin_unlock(&tcp_cong_list_lock);
332 : 0 : kfree(saved_clone);
333 : :
334 : 0 : return ret;
335 : : }
336 : :
337 : : /* Change congestion control for socket. If load is false, then it is the
338 : : * responsibility of the caller to call tcp_init_congestion_control or
339 : : * tcp_reinit_congestion_control (if the current congestion control was
340 : : * already initialized.
341 : : */
342 : 0 : int tcp_set_congestion_control(struct sock *sk, const char *name, bool load,
343 : : bool reinit, bool cap_net_admin)
344 : : {
345 [ # # ]: 0 : struct inet_connection_sock *icsk = inet_csk(sk);
346 : 0 : const struct tcp_congestion_ops *ca;
347 : 0 : int err = 0;
348 : :
349 [ # # ]: 0 : if (icsk->icsk_ca_dst_locked)
350 : : return -EPERM;
351 : :
352 : 0 : rcu_read_lock();
353 [ # # ]: 0 : if (!load)
354 : 0 : ca = tcp_ca_find(name);
355 : : else
356 : 0 : ca = tcp_ca_find_autoload(sock_net(sk), name);
357 : :
358 : : /* No change asking for existing value */
359 [ # # ]: 0 : if (ca == icsk->icsk_ca_ops) {
360 : 0 : icsk->icsk_ca_setsockopt = 1;
361 : 0 : goto out;
362 : : }
363 : :
364 [ # # ]: 0 : if (!ca) {
365 : : err = -ENOENT;
366 [ # # ]: 0 : } else if (!load) {
367 : 0 : const struct tcp_congestion_ops *old_ca = icsk->icsk_ca_ops;
368 : :
369 [ # # ]: 0 : if (bpf_try_module_get(ca, ca->owner)) {
370 [ # # ]: 0 : if (reinit) {
371 : 0 : tcp_reinit_congestion_control(sk, ca);
372 : : } else {
373 : 0 : icsk->icsk_ca_ops = ca;
374 : 0 : bpf_module_put(old_ca, old_ca->owner);
375 : : }
376 : : } else {
377 : : err = -EBUSY;
378 : : }
379 [ # # # # ]: 0 : } else if (!((ca->flags & TCP_CONG_NON_RESTRICTED) || cap_net_admin)) {
380 : : err = -EPERM;
381 [ # # ]: 0 : } else if (!bpf_try_module_get(ca, ca->owner)) {
382 : : err = -EBUSY;
383 : : } else {
384 : 0 : tcp_reinit_congestion_control(sk, ca);
385 : : }
386 : 0 : out:
387 : 0 : rcu_read_unlock();
388 : 0 : return err;
389 : : }
390 : :
391 : : /* Slow start is used when congestion window is no greater than the slow start
392 : : * threshold. We base on RFC2581 and also handle stretch ACKs properly.
393 : : * We do not implement RFC3465 Appropriate Byte Counting (ABC) per se but
394 : : * something better;) a packet is only considered (s)acked in its entirety to
395 : : * defend the ACK attacks described in the RFC. Slow start processes a stretch
396 : : * ACK of degree N as if N acks of degree 1 are received back to back except
397 : : * ABC caps N to 2. Slow start exits when cwnd grows over ssthresh and
398 : : * returns the leftover acks to adjust cwnd in congestion avoidance mode.
399 : : */
400 : 0 : u32 tcp_slow_start(struct tcp_sock *tp, u32 acked)
401 : : {
402 : 0 : u32 cwnd = min(tp->snd_cwnd + acked, tp->snd_ssthresh);
403 : :
404 : 0 : acked -= cwnd - tp->snd_cwnd;
405 : 0 : tp->snd_cwnd = min(cwnd, tp->snd_cwnd_clamp);
406 : :
407 : 0 : return acked;
408 : : }
409 : : EXPORT_SYMBOL_GPL(tcp_slow_start);
410 : :
411 : : /* In theory this is tp->snd_cwnd += 1 / tp->snd_cwnd (or alternative w),
412 : : * for every packet that was ACKed.
413 : : */
414 : 0 : void tcp_cong_avoid_ai(struct tcp_sock *tp, u32 w, u32 acked)
415 : : {
416 : : /* If credits accumulated at a higher w, apply them gently now. */
417 [ # # ]: 0 : if (tp->snd_cwnd_cnt >= w) {
418 : 0 : tp->snd_cwnd_cnt = 0;
419 : 0 : tp->snd_cwnd++;
420 : : }
421 : :
422 : 0 : tp->snd_cwnd_cnt += acked;
423 [ # # # # ]: 0 : if (tp->snd_cwnd_cnt >= w) {
424 : 0 : u32 delta = tp->snd_cwnd_cnt / w;
425 : :
426 : 0 : tp->snd_cwnd_cnt -= delta * w;
427 : 0 : tp->snd_cwnd += delta;
428 : : }
429 : 0 : tp->snd_cwnd = min(tp->snd_cwnd, tp->snd_cwnd_clamp);
430 : 0 : }
431 : : EXPORT_SYMBOL_GPL(tcp_cong_avoid_ai);
432 : :
433 : : /*
434 : : * TCP Reno congestion control
435 : : * This is special case used for fallback as well.
436 : : */
437 : : /* This is Jacobson's slow start and congestion avoidance.
438 : : * SIGCOMM '88, p. 328.
439 : : */
440 : 0 : void tcp_reno_cong_avoid(struct sock *sk, u32 ack, u32 acked)
441 : : {
442 [ # # ]: 0 : struct tcp_sock *tp = tcp_sk(sk);
443 : :
444 [ # # # # ]: 0 : if (!tcp_is_cwnd_limited(sk))
445 : : return;
446 : :
447 : : /* In "safe" area, increase. */
448 [ # # ]: 0 : if (tcp_in_slow_start(tp)) {
449 : 0 : acked = tcp_slow_start(tp, acked);
450 [ # # ]: 0 : if (!acked)
451 : : return;
452 : : }
453 : : /* In dangerous area, increase slowly. */
454 [ # # ]: 0 : tcp_cong_avoid_ai(tp, tp->snd_cwnd, acked);
455 : : }
456 : : EXPORT_SYMBOL_GPL(tcp_reno_cong_avoid);
457 : :
458 : : /* Slow start threshold is half the congestion window (min 2) */
459 : 0 : u32 tcp_reno_ssthresh(struct sock *sk)
460 : : {
461 : 0 : const struct tcp_sock *tp = tcp_sk(sk);
462 : :
463 : 0 : return max(tp->snd_cwnd >> 1U, 2U);
464 : : }
465 : : EXPORT_SYMBOL_GPL(tcp_reno_ssthresh);
466 : :
467 : 0 : u32 tcp_reno_undo_cwnd(struct sock *sk)
468 : : {
469 : 0 : const struct tcp_sock *tp = tcp_sk(sk);
470 : :
471 : 0 : return max(tp->snd_cwnd, tp->prior_cwnd);
472 : : }
473 : : EXPORT_SYMBOL_GPL(tcp_reno_undo_cwnd);
474 : :
475 : : struct tcp_congestion_ops tcp_reno = {
476 : : .flags = TCP_CONG_NON_RESTRICTED,
477 : : .name = "reno",
478 : : .owner = THIS_MODULE,
479 : : .ssthresh = tcp_reno_ssthresh,
480 : : .cong_avoid = tcp_reno_cong_avoid,
481 : : .undo_cwnd = tcp_reno_undo_cwnd,
482 : : };
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