cd19535294a083eff56c97036aef75f8c4615541
[fio.git] / engines / net.c
1 /*
2  * net engine
3  *
4  * IO engine that reads/writes to/from sockets.
5  *
6  */
7 #include <stdio.h>
8 #include <stdlib.h>
9 #include <unistd.h>
10 #include <signal.h>
11 #include <errno.h>
12 #include <assert.h>
13 #include <netinet/in.h>
14 #include <netinet/tcp.h>
15 #include <arpa/inet.h>
16 #include <netdb.h>
17 #include <sys/poll.h>
18 #include <sys/types.h>
19 #include <sys/stat.h>
20 #include <sys/socket.h>
21 #include <sys/un.h>
22
23 #include "../fio.h"
24 #include "../verify.h"
25
26 struct netio_data {
27         int listenfd;
28         int use_splice;
29         int seq_off;
30         int pipes[2];
31         struct sockaddr_in addr;
32         struct sockaddr_in6 addr6;
33         struct sockaddr_un addr_un;
34         uint64_t udp_send_seq;
35         uint64_t udp_recv_seq;
36 };
37
38 struct netio_options {
39         struct thread_data *td;
40         unsigned int port;
41         unsigned int proto;
42         unsigned int listen;
43         unsigned int pingpong;
44         unsigned int nodelay;
45         unsigned int ttl;
46         unsigned int window_size;
47         unsigned int mss;
48         char *intfc;
49 };
50
51 struct udp_close_msg {
52         uint32_t magic;
53         uint32_t cmd;
54 };
55
56 struct udp_seq {
57         uint64_t magic;
58         uint64_t seq;
59         uint64_t bs;
60 };
61
62 enum {
63         FIO_LINK_CLOSE = 0x89,
64         FIO_LINK_OPEN_CLOSE_MAGIC = 0x6c696e6b,
65         FIO_LINK_OPEN = 0x98,
66         FIO_UDP_SEQ_MAGIC = 0x657375716e556563ULL,
67
68         FIO_TYPE_TCP    = 1,
69         FIO_TYPE_UDP    = 2,
70         FIO_TYPE_UNIX   = 3,
71         FIO_TYPE_TCP_V6 = 4,
72         FIO_TYPE_UDP_V6 = 5,
73 };
74
75 static int str_hostname_cb(void *data, const char *input);
76 static struct fio_option options[] = {
77         {
78                 .name   = "hostname",
79                 .lname  = "net engine hostname",
80                 .type   = FIO_OPT_STR_STORE,
81                 .cb     = str_hostname_cb,
82                 .help   = "Hostname for net IO engine",
83                 .category = FIO_OPT_C_ENGINE,
84                 .group  = FIO_OPT_G_NETIO,
85         },
86         {
87                 .name   = "port",
88                 .lname  = "net engine port",
89                 .type   = FIO_OPT_INT,
90                 .off1   = offsetof(struct netio_options, port),
91                 .minval = 1,
92                 .maxval = 65535,
93                 .help   = "Port to use for TCP or UDP net connections",
94                 .category = FIO_OPT_C_ENGINE,
95                 .group  = FIO_OPT_G_NETIO,
96         },
97         {
98                 .name   = "protocol",
99                 .lname  = "net engine protocol",
100                 .alias  = "proto",
101                 .type   = FIO_OPT_STR,
102                 .off1   = offsetof(struct netio_options, proto),
103                 .help   = "Network protocol to use",
104                 .def    = "tcp",
105                 .posval = {
106                           { .ival = "tcp",
107                             .oval = FIO_TYPE_TCP,
108                             .help = "Transmission Control Protocol",
109                           },
110 #ifdef CONFIG_IPV6
111                           { .ival = "tcpv6",
112                             .oval = FIO_TYPE_TCP_V6,
113                             .help = "Transmission Control Protocol V6",
114                           },
115 #endif
116                           { .ival = "udp",
117                             .oval = FIO_TYPE_UDP,
118                             .help = "User Datagram Protocol",
119                           },
120 #ifdef CONFIG_IPV6
121                           { .ival = "udpv6",
122                             .oval = FIO_TYPE_UDP_V6,
123                             .help = "User Datagram Protocol V6",
124                           },
125 #endif
126                           { .ival = "unix",
127                             .oval = FIO_TYPE_UNIX,
128                             .help = "UNIX domain socket",
129                           },
130                 },
131                 .category = FIO_OPT_C_ENGINE,
132                 .group  = FIO_OPT_G_NETIO,
133         },
134 #ifdef CONFIG_TCP_NODELAY
135         {
136                 .name   = "nodelay",
137                 .type   = FIO_OPT_BOOL,
138                 .off1   = offsetof(struct netio_options, nodelay),
139                 .help   = "Use TCP_NODELAY on TCP connections",
140                 .category = FIO_OPT_C_ENGINE,
141                 .group  = FIO_OPT_G_NETIO,
142         },
143 #endif
144         {
145                 .name   = "listen",
146                 .lname  = "net engine listen",
147                 .type   = FIO_OPT_STR_SET,
148                 .off1   = offsetof(struct netio_options, listen),
149                 .help   = "Listen for incoming TCP connections",
150                 .category = FIO_OPT_C_ENGINE,
151                 .group  = FIO_OPT_G_NETIO,
152         },
153         {
154                 .name   = "pingpong",
155                 .type   = FIO_OPT_STR_SET,
156                 .off1   = offsetof(struct netio_options, pingpong),
157                 .help   = "Ping-pong IO requests",
158                 .category = FIO_OPT_C_ENGINE,
159                 .group  = FIO_OPT_G_NETIO,
160         },
161         {
162                 .name   = "interface",
163                 .lname  = "net engine interface",
164                 .type   = FIO_OPT_STR_STORE,
165                 .off1   = offsetof(struct netio_options, intfc),
166                 .help   = "Network interface to use",
167                 .category = FIO_OPT_C_ENGINE,
168                 .group  = FIO_OPT_G_NETIO,
169         },
170         {
171                 .name   = "ttl",
172                 .lname  = "net engine multicast ttl",
173                 .type   = FIO_OPT_INT,
174                 .off1   = offsetof(struct netio_options, ttl),
175                 .def    = "1",
176                 .minval = 0,
177                 .help   = "Time-to-live value for outgoing UDP multicast packets",
178                 .category = FIO_OPT_C_ENGINE,
179                 .group  = FIO_OPT_G_NETIO,
180         },
181 #ifdef CONFIG_NET_WINDOWSIZE
182         {
183                 .name   = "window_size",
184                 .lname  = "Window Size",
185                 .type   = FIO_OPT_INT,
186                 .off1   = offsetof(struct netio_options, window_size),
187                 .minval = 0,
188                 .help   = "Set socket buffer window size",
189                 .category = FIO_OPT_C_ENGINE,
190                 .group  = FIO_OPT_G_NETIO,
191         },
192 #endif
193 #ifdef CONFIG_NET_MSS
194         {
195                 .name   = "mss",
196                 .lname  = "Maximum segment size",
197                 .type   = FIO_OPT_INT,
198                 .off1   = offsetof(struct netio_options, mss),
199                 .minval = 0,
200                 .help   = "Set TCP maximum segment size",
201                 .category = FIO_OPT_C_ENGINE,
202                 .group  = FIO_OPT_G_NETIO,
203         },
204 #endif
205         {
206                 .name   = NULL,
207         },
208 };
209
210 static inline int is_udp(struct netio_options *o)
211 {
212         return o->proto == FIO_TYPE_UDP || o->proto == FIO_TYPE_UDP_V6;
213 }
214
215 static inline int is_tcp(struct netio_options *o)
216 {
217         return o->proto == FIO_TYPE_TCP || o->proto == FIO_TYPE_TCP_V6;
218 }
219
220 static inline int is_ipv6(struct netio_options *o)
221 {
222         return o->proto == FIO_TYPE_UDP_V6 || o->proto == FIO_TYPE_TCP_V6;
223 }
224
225 static int set_window_size(struct thread_data *td, int fd)
226 {
227 #ifdef CONFIG_NET_WINDOWSIZE
228         struct netio_options *o = td->eo;
229         unsigned int wss;
230         int snd, rcv, ret;
231
232         if (!o->window_size)
233                 return 0;
234
235         rcv = o->listen || o->pingpong;
236         snd = !o->listen || o->pingpong;
237         wss = o->window_size;
238         ret = 0;
239
240         if (rcv) {
241                 ret = setsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_RCVBUF, (void *) &wss,
242                                         sizeof(wss));
243                 if (ret < 0)
244                         td_verror(td, errno, "rcvbuf window size");
245         }
246         if (snd && !ret) {
247                 ret = setsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_SNDBUF, (void *) &wss,
248                                         sizeof(wss));
249                 if (ret < 0)
250                         td_verror(td, errno, "sndbuf window size");
251         }
252
253         return ret;
254 #else
255         td_verror(td, -EINVAL, "setsockopt window size");
256         return -1;
257 #endif
258 }
259
260 static int set_mss(struct thread_data *td, int fd)
261 {
262 #ifdef CONFIG_NET_MSS
263         struct netio_options *o = td->eo;
264         unsigned int mss;
265         int ret;
266
267         if (!o->mss || !is_tcp(o))
268                 return 0;
269
270         mss = o->mss;
271         ret = setsockopt(fd, IPPROTO_TCP, TCP_MAXSEG, (void *) &mss,
272                                 sizeof(mss));
273         if (ret < 0)
274                 td_verror(td, errno, "setsockopt TCP_MAXSEG");
275
276         return ret;
277 #else
278         td_verror(td, -EINVAL, "setsockopt TCP_MAXSEG");
279         return -1;
280 #endif
281 }
282
283
284 /*
285  * Return -1 for error and 'nr events' for a positive number
286  * of events
287  */
288 static int poll_wait(struct thread_data *td, int fd, short events)
289 {
290         struct pollfd pfd;
291         int ret;
292
293         while (!td->terminate) {
294                 pfd.fd = fd;
295                 pfd.events = events;
296                 ret = poll(&pfd, 1, -1);
297                 if (ret < 0) {
298                         if (errno == EINTR)
299                                 break;
300
301                         td_verror(td, errno, "poll");
302                         return -1;
303                 } else if (!ret)
304                         continue;
305
306                 break;
307         }
308
309         if (pfd.revents & events)
310                 return 1;
311
312         return -1;
313 }
314
315 static int fio_netio_is_multicast(const char *mcaddr)
316 {
317         in_addr_t addr = inet_network(mcaddr);
318         if (addr == -1)
319                 return 0;
320
321         if (inet_network("224.0.0.0") <= addr &&
322             inet_network("239.255.255.255") >= addr)
323                 return 1;
324
325         return 0;
326 }
327
328
329 static int fio_netio_prep(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
330 {
331         struct netio_options *o = td->eo;
332
333         /*
334          * Make sure we don't see spurious reads to a receiver, and vice versa
335          */
336         if (is_tcp(o))
337                 return 0;
338
339         if ((o->listen && io_u->ddir == DDIR_WRITE) ||
340             (!o->listen && io_u->ddir == DDIR_READ)) {
341                 td_verror(td, EINVAL, "bad direction");
342                 return 1;
343         }
344
345         return 0;
346 }
347
348 #ifdef CONFIG_LINUX_SPLICE
349 static int splice_io_u(int fdin, int fdout, unsigned int len)
350 {
351         int bytes = 0;
352
353         while (len) {
354                 int ret = splice(fdin, NULL, fdout, NULL, len, 0);
355
356                 if (ret < 0) {
357                         if (!bytes)
358                                 bytes = ret;
359
360                         break;
361                 } else if (!ret)
362                         break;
363
364                 bytes += ret;
365                 len -= ret;
366         }
367
368         return bytes;
369 }
370
371 /*
372  * Receive bytes from a socket and fill them into the internal pipe
373  */
374 static int splice_in(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
375 {
376         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
377
378         return splice_io_u(io_u->file->fd, nd->pipes[1], io_u->xfer_buflen);
379 }
380
381 /*
382  * Transmit 'len' bytes from the internal pipe
383  */
384 static int splice_out(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
385                       unsigned int len)
386 {
387         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
388
389         return splice_io_u(nd->pipes[0], io_u->file->fd, len);
390 }
391
392 static int vmsplice_io_u(struct io_u *io_u, int fd, unsigned int len)
393 {
394         struct iovec iov = {
395                 .iov_base = io_u->xfer_buf,
396                 .iov_len = len,
397         };
398         int bytes = 0;
399
400         while (iov.iov_len) {
401                 int ret = vmsplice(fd, &iov, 1, SPLICE_F_MOVE);
402
403                 if (ret < 0) {
404                         if (!bytes)
405                                 bytes = ret;
406                         break;
407                 } else if (!ret)
408                         break;
409
410                 iov.iov_len -= ret;
411                 iov.iov_base += ret;
412                 bytes += ret;
413         }
414
415         return bytes;
416
417 }
418
419 /*
420  * vmsplice() pipe to io_u buffer
421  */
422 static int vmsplice_io_u_out(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
423                              unsigned int len)
424 {
425         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
426
427         return vmsplice_io_u(io_u, nd->pipes[0], len);
428 }
429
430 /*
431  * vmsplice() io_u to pipe
432  */
433 static int vmsplice_io_u_in(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
434 {
435         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
436
437         return vmsplice_io_u(io_u, nd->pipes[1], io_u->xfer_buflen);
438 }
439
440 /*
441  * splice receive - transfer socket data into a pipe using splice, then map
442  * that pipe data into the io_u using vmsplice.
443  */
444 static int fio_netio_splice_in(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
445 {
446         int ret;
447
448         ret = splice_in(td, io_u);
449         if (ret > 0)
450                 return vmsplice_io_u_out(td, io_u, ret);
451
452         return ret;
453 }
454
455 /*
456  * splice transmit - map data from the io_u into a pipe by using vmsplice,
457  * then transfer that pipe to a socket using splice.
458  */
459 static int fio_netio_splice_out(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
460 {
461         int ret;
462
463         ret = vmsplice_io_u_in(td, io_u);
464         if (ret > 0)
465                 return splice_out(td, io_u, ret);
466
467         return ret;
468 }
469 #else
470 static int fio_netio_splice_in(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
471 {
472         errno = EOPNOTSUPP;
473         return -1;
474 }
475
476 static int fio_netio_splice_out(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
477 {
478         errno = EOPNOTSUPP;
479         return -1;
480 }
481 #endif
482
483 static void store_udp_seq(struct netio_data *nd, struct io_u *io_u)
484 {
485         struct udp_seq *us;
486
487         if (io_u->xfer_buflen < sizeof(*us))
488                 return;
489
490         us = io_u->xfer_buf + io_u->xfer_buflen - sizeof(*us);
491         us->magic = cpu_to_le64((uint64_t) FIO_UDP_SEQ_MAGIC);
492         us->bs = cpu_to_le64((uint64_t) io_u->xfer_buflen);
493         us->seq = cpu_to_le64(nd->udp_send_seq++);
494 }
495
496 static void verify_udp_seq(struct thread_data *td, struct netio_data *nd,
497                            struct io_u *io_u)
498 {
499         struct udp_seq *us;
500         uint64_t seq;
501
502         if (io_u->xfer_buflen < sizeof(*us))
503                 return;
504
505         if (nd->seq_off)
506                 return;
507
508         us = io_u->xfer_buf + io_u->xfer_buflen - sizeof(*us);
509         if (le64_to_cpu(us->magic) != FIO_UDP_SEQ_MAGIC)
510                 return;
511         if (le64_to_cpu(us->bs) != io_u->xfer_buflen) {
512                 nd->seq_off = 1;
513                 return;
514         }
515
516         seq = le64_to_cpu(us->seq);
517
518         if (seq != nd->udp_recv_seq)
519                 td->ts.drop_io_u[io_u->ddir] += seq - nd->udp_recv_seq;
520
521         nd->udp_recv_seq = seq + 1;
522 }
523
524 static int fio_netio_send(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
525 {
526         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
527         struct netio_options *o = td->eo;
528         int ret, flags = 0;
529
530         do {
531                 if (is_udp(o)) {
532                         const struct sockaddr *to;
533                         socklen_t len;
534
535                         if (is_ipv6(o)) {
536                                 to = (struct sockaddr *) &nd->addr6;
537                                 len = sizeof(nd->addr6);
538                         } else {
539                                 to = (struct sockaddr *) &nd->addr;
540                                 len = sizeof(nd->addr);
541                         }
542
543                         if (td->o.verify == VERIFY_NONE)
544                                 store_udp_seq(nd, io_u);
545
546                         ret = sendto(io_u->file->fd, io_u->xfer_buf,
547                                         io_u->xfer_buflen, flags, to, len);
548                 } else {
549                         /*
550                          * if we are going to write more, set MSG_MORE
551                          */
552 #ifdef MSG_MORE
553                         if ((td->this_io_bytes[DDIR_WRITE] + io_u->xfer_buflen <
554                             td->o.size) && !o->pingpong)
555                                 flags |= MSG_MORE;
556 #endif
557                         ret = send(io_u->file->fd, io_u->xfer_buf,
558                                         io_u->xfer_buflen, flags);
559                 }
560                 if (ret > 0)
561                         break;
562
563                 ret = poll_wait(td, io_u->file->fd, POLLOUT);
564                 if (ret <= 0)
565                         break;
566         } while (1);
567
568         return ret;
569 }
570
571 static int is_close_msg(struct io_u *io_u, int len)
572 {
573         struct udp_close_msg *msg;
574
575         if (len != sizeof(struct udp_close_msg))
576                 return 0;
577
578         msg = io_u->xfer_buf;
579         if (le32_to_cpu(msg->magic) != FIO_LINK_OPEN_CLOSE_MAGIC)
580                 return 0;
581         if (le32_to_cpu(msg->cmd) != FIO_LINK_CLOSE)
582                 return 0;
583
584         return 1;
585 }
586
587 static int fio_netio_recv(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
588 {
589         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
590         struct netio_options *o = td->eo;
591         int ret, flags = 0;
592
593         do {
594                 if (is_udp(o)) {
595                         struct sockaddr *from;
596                         socklen_t l, *len = &l;
597
598                         if (o->listen) {
599                                 if (!is_ipv6(o)) {
600                                         from = (struct sockaddr *) &nd->addr;
601                                         *len = sizeof(nd->addr);
602                                 } else {
603                                         from = (struct sockaddr *) &nd->addr6;
604                                         *len = sizeof(nd->addr6);
605                                 }
606                         } else {
607                                 from = NULL;
608                                 len = NULL;
609                         }
610
611                         ret = recvfrom(io_u->file->fd, io_u->xfer_buf,
612                                         io_u->xfer_buflen, flags, from, len);
613
614                         if (is_close_msg(io_u, ret)) {
615                                 td->done = 1;
616                                 return 0;
617                         }
618                 } else {
619                         ret = recv(io_u->file->fd, io_u->xfer_buf,
620                                         io_u->xfer_buflen, flags);
621
622                         if (is_close_msg(io_u, ret)) {
623                                 td->done = 1;
624                                 return 0;
625                         }
626                 }
627                 if (ret > 0)
628                         break;
629                 else if (!ret && (flags & MSG_WAITALL))
630                         break;
631
632                 ret = poll_wait(td, io_u->file->fd, POLLIN);
633                 if (ret <= 0)
634                         break;
635                 flags |= MSG_WAITALL;
636         } while (1);
637
638         if (is_udp(o) && td->o.verify == VERIFY_NONE)
639                 verify_udp_seq(td, nd, io_u);
640
641         return ret;
642 }
643
644 static int __fio_netio_queue(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
645                              enum fio_ddir ddir)
646 {
647         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
648         struct netio_options *o = td->eo;
649         int ret;
650
651         if (ddir == DDIR_WRITE) {
652                 if (!nd->use_splice || is_udp(o) ||
653                     o->proto == FIO_TYPE_UNIX)
654                         ret = fio_netio_send(td, io_u);
655                 else
656                         ret = fio_netio_splice_out(td, io_u);
657         } else if (ddir == DDIR_READ) {
658                 if (!nd->use_splice || is_udp(o) ||
659                     o->proto == FIO_TYPE_UNIX)
660                         ret = fio_netio_recv(td, io_u);
661                 else
662                         ret = fio_netio_splice_in(td, io_u);
663         } else
664                 ret = 0;        /* must be a SYNC */
665
666         if (ret != (int) io_u->xfer_buflen) {
667                 if (ret > 0) {
668                         io_u->resid = io_u->xfer_buflen - ret;
669                         io_u->error = 0;
670                         return FIO_Q_COMPLETED;
671                 } else if (!ret)
672                         return FIO_Q_BUSY;
673                 else {
674                         int err = errno;
675
676                         if (ddir == DDIR_WRITE && err == EMSGSIZE)
677                                 return FIO_Q_BUSY;
678
679                         io_u->error = err;
680                 }
681         }
682
683         if (io_u->error)
684                 td_verror(td, io_u->error, "xfer");
685
686         return FIO_Q_COMPLETED;
687 }
688
689 static int fio_netio_queue(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
690 {
691         struct netio_options *o = td->eo;
692         int ret;
693
694         fio_ro_check(td, io_u);
695
696         ret = __fio_netio_queue(td, io_u, io_u->ddir);
697         if (!o->pingpong || ret != FIO_Q_COMPLETED)
698                 return ret;
699
700         /*
701          * For ping-pong mode, receive or send reply as needed
702          */
703         if (td_read(td) && io_u->ddir == DDIR_READ)
704                 ret = __fio_netio_queue(td, io_u, DDIR_WRITE);
705         else if (td_write(td) && io_u->ddir == DDIR_WRITE)
706                 ret = __fio_netio_queue(td, io_u, DDIR_READ);
707
708         return ret;
709 }
710
711 static int fio_netio_connect(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
712 {
713         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
714         struct netio_options *o = td->eo;
715         int type, domain;
716
717         if (o->proto == FIO_TYPE_TCP) {
718                 domain = AF_INET;
719                 type = SOCK_STREAM;
720         } else if (o->proto == FIO_TYPE_TCP_V6) {
721                 domain = AF_INET6;
722                 type = SOCK_STREAM;
723         } else if (o->proto == FIO_TYPE_UDP) {
724                 domain = AF_INET;
725                 type = SOCK_DGRAM;
726         } else if (o->proto == FIO_TYPE_UDP_V6) {
727                 domain = AF_INET6;
728                 type = SOCK_DGRAM;
729         } else if (o->proto == FIO_TYPE_UNIX) {
730                 domain = AF_UNIX;
731                 type = SOCK_STREAM;
732         } else {
733                 log_err("fio: bad network type %d\n", o->proto);
734                 f->fd = -1;
735                 return 1;
736         }
737
738         f->fd = socket(domain, type, 0);
739         if (f->fd < 0) {
740                 td_verror(td, errno, "socket");
741                 return 1;
742         }
743
744 #ifdef CONFIG_TCP_NODELAY
745         if (o->nodelay && is_tcp(o)) {
746                 int optval = 1;
747
748                 if (setsockopt(f->fd, IPPROTO_TCP, TCP_NODELAY, (void *) &optval, sizeof(int)) < 0) {
749                         log_err("fio: cannot set TCP_NODELAY option on socket (%s), disable with 'nodelay=0'\n", strerror(errno));
750                         return 1;
751                 }
752         }
753 #endif
754
755         if (set_window_size(td, f->fd)) {
756                 close(f->fd);
757                 return 1;
758         }
759         if (set_mss(td, f->fd)) {
760                 close(f->fd);
761                 return 1;
762         }
763
764         if (is_udp(o)) {
765                 if (!fio_netio_is_multicast(td->o.filename))
766                         return 0;
767                 if (is_ipv6(o)) {
768                         log_err("fio: multicast not supported on IPv6\n");
769                         close(f->fd);
770                         return 1;
771                 }
772
773                 if (o->intfc) {
774                         struct in_addr interface_addr;
775
776                         if (inet_aton(o->intfc, &interface_addr) == 0) {
777                                 log_err("fio: interface not valid interface IP\n");
778                                 close(f->fd);
779                                 return 1;
780                         }
781                         if (setsockopt(f->fd, IPPROTO_IP, IP_MULTICAST_IF, (const char*)&interface_addr, sizeof(interface_addr)) < 0) {
782                                 td_verror(td, errno, "setsockopt IP_MULTICAST_IF");
783                                 close(f->fd);
784                                 return 1;
785                         }
786                 }
787                 if (setsockopt(f->fd, IPPROTO_IP, IP_MULTICAST_TTL, (const char*)&o->ttl, sizeof(o->ttl)) < 0) {
788                         td_verror(td, errno, "setsockopt IP_MULTICAST_TTL");
789                         close(f->fd);
790                         return 1;
791                 }
792                 return 0;
793         } else if (o->proto == FIO_TYPE_TCP) {
794                 socklen_t len = sizeof(nd->addr);
795
796                 if (connect(f->fd, (struct sockaddr *) &nd->addr, len) < 0) {
797                         td_verror(td, errno, "connect");
798                         close(f->fd);
799                         return 1;
800                 }
801         } else if (o->proto == FIO_TYPE_TCP_V6) {
802                 socklen_t len = sizeof(nd->addr6);
803
804                 if (connect(f->fd, (struct sockaddr *) &nd->addr6, len) < 0) {
805                         td_verror(td, errno, "connect");
806                         close(f->fd);
807                         return 1;
808                 }
809
810         } else {
811                 struct sockaddr_un *addr = &nd->addr_un;
812                 socklen_t len;
813
814                 len = sizeof(addr->sun_family) + strlen(addr->sun_path) + 1;
815
816                 if (connect(f->fd, (struct sockaddr *) addr, len) < 0) {
817                         td_verror(td, errno, "connect");
818                         close(f->fd);
819                         return 1;
820                 }
821         }
822
823         return 0;
824 }
825
826 static int fio_netio_accept(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
827 {
828         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
829         struct netio_options *o = td->eo;
830         socklen_t socklen;
831         int state;
832
833         if (is_udp(o)) {
834                 f->fd = nd->listenfd;
835                 return 0;
836         }
837
838         state = td->runstate;
839         td_set_runstate(td, TD_SETTING_UP);
840
841         log_info("fio: waiting for connection\n");
842
843         if (poll_wait(td, nd->listenfd, POLLIN) < 0)
844                 goto err;
845
846         if (o->proto == FIO_TYPE_TCP) {
847                 socklen = sizeof(nd->addr);
848                 f->fd = accept(nd->listenfd, (struct sockaddr *) &nd->addr, &socklen);
849         } else {
850                 socklen = sizeof(nd->addr6);
851                 f->fd = accept(nd->listenfd, (struct sockaddr *) &nd->addr6, &socklen);
852         }
853
854         if (f->fd < 0) {
855                 td_verror(td, errno, "accept");
856                 goto err;
857         }
858
859 #ifdef CONFIG_TCP_NODELAY
860         if (o->nodelay && is_tcp(o)) {
861                 int optval = 1;
862
863                 if (setsockopt(f->fd, IPPROTO_TCP, TCP_NODELAY, (void *) &optval, sizeof(int)) < 0) {
864                         log_err("fio: cannot set TCP_NODELAY option on socket (%s), disable with 'nodelay=0'\n", strerror(errno));
865                         return 1;
866                 }
867         }
868 #endif
869
870         reset_all_stats(td);
871         td_set_runstate(td, state);
872         return 0;
873 err:
874         td_set_runstate(td, state);
875         return 1;
876 }
877
878 static void fio_netio_send_close(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
879 {
880         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
881         struct netio_options *o = td->eo;
882         struct udp_close_msg msg;
883         struct sockaddr *to;
884         socklen_t len;
885         int ret;
886
887         if (is_ipv6(o)) {
888                 to = (struct sockaddr *) &nd->addr6;
889                 len = sizeof(nd->addr6);
890         } else {
891                 to = (struct sockaddr *) &nd->addr;
892                 len = sizeof(nd->addr);
893         }
894
895         msg.magic = cpu_to_le32((uint32_t) FIO_LINK_OPEN_CLOSE_MAGIC);
896         msg.cmd = cpu_to_le32((uint32_t) FIO_LINK_CLOSE);
897
898         ret = sendto(f->fd, (void *) &msg, sizeof(msg), MSG_WAITALL, to, len);
899         if (ret < 0)
900                 td_verror(td, errno, "sendto udp link close");
901 }
902
903 static int fio_netio_close_file(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
904 {
905         /*
906          * Notify the receiver that we are closing down the link
907          */
908         fio_netio_send_close(td, f);
909
910         return generic_close_file(td, f);
911 }
912
913 static int fio_netio_udp_recv_open(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
914 {
915         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
916         struct netio_options *o = td->eo;
917         struct udp_close_msg msg;
918         struct sockaddr *to;
919         socklen_t len;
920         int ret;
921
922         if (is_ipv6(o)) {
923                 len = sizeof(nd->addr6);
924                 to = (struct sockaddr *) &nd->addr6;
925         } else {
926                 len = sizeof(nd->addr);
927                 to = (struct sockaddr *) &nd->addr;
928         }
929
930         ret = recvfrom(f->fd, (void *) &msg, sizeof(msg), MSG_WAITALL, to, &len);
931         if (ret < 0) {
932                 td_verror(td, errno, "recvfrom udp link open");
933                 return ret;
934         }
935
936         if (ntohl(msg.magic) != FIO_LINK_OPEN_CLOSE_MAGIC ||
937             ntohl(msg.cmd) != FIO_LINK_OPEN) {
938                 log_err("fio: bad udp open magic %x/%x\n", ntohl(msg.magic),
939                                                                 ntohl(msg.cmd));
940                 return -1;
941         }
942
943         fio_gettime(&td->start, NULL);
944         return 0;
945 }
946
947 static int fio_netio_send_open(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
948 {
949         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
950         struct netio_options *o = td->eo;
951         struct udp_close_msg msg;
952         struct sockaddr *to;
953         socklen_t len;
954         int ret;
955
956         if (is_ipv6(o)) {
957                 len = sizeof(nd->addr6);
958                 to = (struct sockaddr *) &nd->addr6;
959         } else {
960                 len = sizeof(nd->addr);
961                 to = (struct sockaddr *) &nd->addr;
962         }
963
964         msg.magic = htonl(FIO_LINK_OPEN_CLOSE_MAGIC);
965         msg.cmd = htonl(FIO_LINK_OPEN);
966
967         ret = sendto(f->fd, (void *) &msg, sizeof(msg), MSG_WAITALL, to, len);
968         if (ret < 0) {
969                 td_verror(td, errno, "sendto udp link open");
970                 return ret;
971         }
972
973         return 0;
974 }
975
976 static int fio_netio_open_file(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
977 {
978         int ret;
979         struct netio_options *o = td->eo;
980
981         if (o->listen)
982                 ret = fio_netio_accept(td, f);
983         else
984                 ret = fio_netio_connect(td, f);
985
986         if (ret) {
987                 f->fd = -1;
988                 return ret;
989         }
990
991         if (is_udp(o)) {
992                 if (td_write(td))
993                         ret = fio_netio_send_open(td, f);
994                 else {
995                         int state;
996
997                         state = td->runstate;
998                         td_set_runstate(td, TD_SETTING_UP);
999                         ret = fio_netio_udp_recv_open(td, f);
1000                         td_set_runstate(td, state);
1001                 }
1002         }
1003
1004         if (ret)
1005                 fio_netio_close_file(td, f);
1006
1007         return ret;
1008 }
1009
1010 static int fio_fill_addr(struct thread_data *td, const char *host, int af,
1011                          void *dst, struct addrinfo **res)
1012 {
1013         struct netio_options *o = td->eo;
1014         struct addrinfo hints;
1015         int ret;
1016
1017         if (inet_pton(af, host, dst))
1018                 return 0;
1019
1020         memset(&hints, 0, sizeof(hints));
1021
1022         if (is_tcp(o))
1023                 hints.ai_socktype = SOCK_STREAM;
1024         else
1025                 hints.ai_socktype = SOCK_DGRAM;
1026
1027         if (is_ipv6(o))
1028                 hints.ai_family = AF_INET6;
1029         else
1030                 hints.ai_family = AF_INET;
1031
1032         ret = getaddrinfo(host, NULL, &hints, res);
1033         if (ret) {
1034                 int e = EINVAL;
1035                 char str[128];
1036
1037                 if (ret == EAI_SYSTEM)
1038                         e = errno;
1039
1040                 snprintf(str, sizeof(str), "getaddrinfo: %s", gai_strerror(ret));
1041                 td_verror(td, e, str);
1042                 return 1;
1043         }
1044
1045         return 0;
1046 }
1047
1048 static int fio_netio_setup_connect_inet(struct thread_data *td,
1049                                         const char *host, unsigned short port)
1050 {
1051         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
1052         struct netio_options *o = td->eo;
1053         struct addrinfo *res = NULL;
1054         void *dst, *src;
1055         int af, len;
1056
1057         if (!host) {
1058                 log_err("fio: connect with no host to connect to.\n");
1059                 if (td_read(td))
1060                         log_err("fio: did you forget to set 'listen'?\n");
1061
1062                 td_verror(td, EINVAL, "no hostname= set");
1063                 return 1;
1064         }
1065
1066         nd->addr.sin_family = AF_INET;
1067         nd->addr.sin_port = htons(port);
1068         nd->addr6.sin6_family = AF_INET6;
1069         nd->addr6.sin6_port = htons(port);
1070
1071         if (is_ipv6(o)) {
1072                 af = AF_INET6;
1073                 dst = &nd->addr6.sin6_addr;
1074         } else {
1075                 af = AF_INET;
1076                 dst = &nd->addr.sin_addr;
1077         }
1078
1079         if (fio_fill_addr(td, host, af, dst, &res))
1080                 return 1;
1081
1082         if (!res)
1083                 return 0;
1084
1085         if (is_ipv6(o)) {
1086                 len = sizeof(nd->addr6.sin6_addr);
1087                 src = &((struct sockaddr_in6 *) res->ai_addr)->sin6_addr;
1088         } else {
1089                 len = sizeof(nd->addr.sin_addr);
1090                 src = &((struct sockaddr_in *) res->ai_addr)->sin_addr;
1091         }
1092
1093         memcpy(dst, src, len);
1094         freeaddrinfo(res);
1095         return 0;
1096 }
1097
1098 static int fio_netio_setup_connect_unix(struct thread_data *td,
1099                                         const char *path)
1100 {
1101         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
1102         struct sockaddr_un *soun = &nd->addr_un;
1103
1104         soun->sun_family = AF_UNIX;
1105         memset(soun->sun_path, 0, sizeof(soun->sun_path));
1106         strncpy(soun->sun_path, path, sizeof(soun->sun_path) - 1);
1107         return 0;
1108 }
1109
1110 static int fio_netio_setup_connect(struct thread_data *td)
1111 {
1112         struct netio_options *o = td->eo;
1113
1114         if (is_udp(o) || is_tcp(o))
1115                 return fio_netio_setup_connect_inet(td, td->o.filename,o->port);
1116         else
1117                 return fio_netio_setup_connect_unix(td, td->o.filename);
1118 }
1119
1120 static int fio_netio_setup_listen_unix(struct thread_data *td, const char *path)
1121 {
1122         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
1123         struct sockaddr_un *addr = &nd->addr_un;
1124         mode_t mode;
1125         int len, fd;
1126
1127         fd = socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0);
1128         if (fd < 0) {
1129                 log_err("fio: socket: %s\n", strerror(errno));
1130                 return -1;
1131         }
1132
1133         mode = umask(000);
1134
1135         memset(addr, 0, sizeof(*addr));
1136         addr->sun_family = AF_UNIX;
1137         strncpy(addr->sun_path, path, sizeof(addr->sun_path) - 1);
1138         unlink(path);
1139
1140         len = sizeof(addr->sun_family) + strlen(path) + 1;
1141
1142         if (bind(fd, (struct sockaddr *) addr, len) < 0) {
1143                 log_err("fio: bind: %s\n", strerror(errno));
1144                 close(fd);
1145                 return -1;
1146         }
1147
1148         umask(mode);
1149         nd->listenfd = fd;
1150         return 0;
1151 }
1152
1153 static int fio_netio_setup_listen_inet(struct thread_data *td, short port)
1154 {
1155         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
1156         struct netio_options *o = td->eo;
1157         struct ip_mreq mr;
1158         struct sockaddr_in sin;
1159         struct sockaddr *saddr;
1160         int fd, opt, type, domain;
1161         socklen_t len;
1162
1163         memset(&sin, 0, sizeof(sin));
1164
1165         if (o->proto == FIO_TYPE_TCP) {
1166                 type = SOCK_STREAM;
1167                 domain = AF_INET;
1168         } else if (o->proto == FIO_TYPE_TCP_V6) {
1169                 type = SOCK_STREAM;
1170                 domain = AF_INET6;
1171         } else if (o->proto == FIO_TYPE_UDP) {
1172                 type = SOCK_DGRAM;
1173                 domain = AF_INET;
1174         } else if (o->proto == FIO_TYPE_UDP_V6) {
1175                 type = SOCK_DGRAM;
1176                 domain = AF_INET6;
1177         } else {
1178                 log_err("fio: unknown proto %d\n", o->proto);
1179                 return 1;
1180         }
1181
1182         fd = socket(domain, type, 0);
1183         if (fd < 0) {
1184                 td_verror(td, errno, "socket");
1185                 return 1;
1186         }
1187
1188         opt = 1;
1189         if (setsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, (void *) &opt, sizeof(opt)) < 0) {
1190                 td_verror(td, errno, "setsockopt");
1191                 close(fd);
1192                 return 1;
1193         }
1194 #ifdef SO_REUSEPORT
1195         if (setsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEPORT, (void *) &opt, sizeof(opt)) < 0) {
1196                 td_verror(td, errno, "setsockopt");
1197                 close(fd);
1198                 return 1;
1199         }
1200 #endif
1201
1202         if (set_window_size(td, fd)) {
1203                 close(fd);
1204                 return 1;
1205         }
1206         if (set_mss(td, fd)) {
1207                 close(fd);
1208                 return 1;
1209         }
1210
1211         if (td->o.filename) {
1212                 if (!is_udp(o) || !fio_netio_is_multicast(td->o.filename)) {
1213                         log_err("fio: hostname not valid for non-multicast inbound network IO\n");
1214                         close(fd);
1215                         return 1;
1216                 }
1217                 if (is_ipv6(o)) {
1218                         log_err("fio: IPv6 not supported for multicast network IO");
1219                         close(fd);
1220                         return 1;
1221                 }
1222
1223                 inet_aton(td->o.filename, &sin.sin_addr);
1224
1225                 mr.imr_multiaddr = sin.sin_addr;
1226                 if (o->intfc) {
1227                         if (inet_aton(o->intfc, &mr.imr_interface) == 0) {
1228                                 log_err("fio: interface not valid interface IP\n");
1229                                 close(fd);
1230                                 return 1;
1231                         }
1232                 } else {
1233                         mr.imr_interface.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
1234                 }
1235
1236                 if (setsockopt(fd, IPPROTO_IP, IP_ADD_MEMBERSHIP, (const char*)&mr, sizeof(mr)) < 0) {
1237                         td_verror(td, errno, "setsockopt IP_ADD_MEMBERSHIP");
1238                         close(fd);
1239                         return 1;
1240                 }
1241         }
1242
1243         if (!is_ipv6(o)) {
1244                 saddr = (struct sockaddr *) &nd->addr;
1245                 len = sizeof(nd->addr);
1246
1247                 nd->addr.sin_family = AF_INET;
1248                 nd->addr.sin_addr.s_addr = sin.sin_addr.s_addr ? sin.sin_addr.s_addr : htonl(INADDR_ANY);
1249                 nd->addr.sin_port = htons(port);
1250         } else {
1251                 saddr = (struct sockaddr *) &nd->addr6;
1252                 len = sizeof(nd->addr6);
1253
1254                 nd->addr6.sin6_family = AF_INET6;
1255                 nd->addr6.sin6_addr = in6addr_any;
1256                 nd->addr6.sin6_port = htons(port);
1257         }
1258
1259         if (bind(fd, saddr, len) < 0) {
1260                 close(fd);
1261                 td_verror(td, errno, "bind");
1262                 return 1;
1263         }
1264
1265         nd->listenfd = fd;
1266         return 0;
1267 }
1268
1269 static int fio_netio_setup_listen(struct thread_data *td)
1270 {
1271         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
1272         struct netio_options *o = td->eo;
1273         int ret;
1274
1275         if (is_udp(o) || is_tcp(o))
1276                 ret = fio_netio_setup_listen_inet(td, o->port);
1277         else
1278                 ret = fio_netio_setup_listen_unix(td, td->o.filename);
1279
1280         if (ret)
1281                 return ret;
1282         if (is_udp(o))
1283                 return 0;
1284
1285         if (listen(nd->listenfd, 10) < 0) {
1286                 td_verror(td, errno, "listen");
1287                 nd->listenfd = -1;
1288                 return 1;
1289         }
1290
1291         return 0;
1292 }
1293
1294 static int fio_netio_init(struct thread_data *td)
1295 {
1296         struct netio_options *o = td->eo;
1297         int ret;
1298
1299 #ifdef WIN32
1300         WSADATA wsd;
1301         WSAStartup(MAKEWORD(2,2), &wsd);
1302 #endif
1303
1304         if (td_random(td)) {
1305                 log_err("fio: network IO can't be random\n");
1306                 return 1;
1307         }
1308
1309         if (o->proto == FIO_TYPE_UNIX && o->port) {
1310                 log_err("fio: network IO port not valid with unix socket\n");
1311                 return 1;
1312         } else if (o->proto != FIO_TYPE_UNIX && !o->port) {
1313                 log_err("fio: network IO requires port for tcp or udp\n");
1314                 return 1;
1315         }
1316
1317         o->port += td->subjob_number;
1318
1319         if (!is_tcp(o)) {
1320                 if (o->listen) {
1321                         log_err("fio: listen only valid for TCP proto IO\n");
1322                         return 1;
1323                 }
1324                 if (td_rw(td)) {
1325                         log_err("fio: datagram network connections must be"
1326                                    " read OR write\n");
1327                         return 1;
1328                 }
1329                 if (o->proto == FIO_TYPE_UNIX && !td->o.filename) {
1330                         log_err("fio: UNIX sockets need host/filename\n");
1331                         return 1;
1332                 }
1333                 o->listen = td_read(td);
1334         }
1335
1336         if (o->listen)
1337                 ret = fio_netio_setup_listen(td);
1338         else
1339                 ret = fio_netio_setup_connect(td);
1340
1341         return ret;
1342 }
1343
1344 static void fio_netio_cleanup(struct thread_data *td)
1345 {
1346         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
1347
1348         if (nd) {
1349                 if (nd->listenfd != -1)
1350                         close(nd->listenfd);
1351                 if (nd->pipes[0] != -1)
1352                         close(nd->pipes[0]);
1353                 if (nd->pipes[1] != -1)
1354                         close(nd->pipes[1]);
1355
1356                 free(nd);
1357         }
1358 }
1359
1360 static int fio_netio_setup(struct thread_data *td)
1361 {
1362         struct netio_data *nd;
1363
1364         if (!td->files_index) {
1365                 add_file(td, td->o.filename ?: "net", 0, 0);
1366                 td->o.nr_files = td->o.nr_files ?: 1;
1367                 td->o.open_files++;
1368         }
1369
1370         if (!td->io_ops->data) {
1371                 nd = malloc(sizeof(*nd));;
1372
1373                 memset(nd, 0, sizeof(*nd));
1374                 nd->listenfd = -1;
1375                 nd->pipes[0] = nd->pipes[1] = -1;
1376                 td->io_ops->data = nd;
1377         }
1378
1379         return 0;
1380 }
1381
1382 static void fio_netio_terminate(struct thread_data *td)
1383 {
1384         kill(td->pid, SIGTERM);
1385 }
1386
1387 #ifdef CONFIG_LINUX_SPLICE
1388 static int fio_netio_setup_splice(struct thread_data *td)
1389 {
1390         struct netio_data *nd;
1391
1392         fio_netio_setup(td);
1393
1394         nd = td->io_ops->data;
1395         if (nd) {
1396                 if (pipe(nd->pipes) < 0)
1397                         return 1;
1398
1399                 nd->use_splice = 1;
1400                 return 0;
1401         }
1402
1403         return 1;
1404 }
1405
1406 static struct ioengine_ops ioengine_splice = {
1407         .name                   = "netsplice",
1408         .version                = FIO_IOOPS_VERSION,
1409         .prep                   = fio_netio_prep,
1410         .queue                  = fio_netio_queue,
1411         .setup                  = fio_netio_setup_splice,
1412         .init                   = fio_netio_init,
1413         .cleanup                = fio_netio_cleanup,
1414         .open_file              = fio_netio_open_file,
1415         .close_file             = fio_netio_close_file,
1416         .terminate              = fio_netio_terminate,
1417         .options                = options,
1418         .option_struct_size     = sizeof(struct netio_options),
1419         .flags                  = FIO_SYNCIO | FIO_DISKLESSIO | FIO_UNIDIR |
1420                                   FIO_PIPEIO,
1421 };
1422 #endif
1423
1424 static struct ioengine_ops ioengine_rw = {
1425         .name                   = "net",
1426         .version                = FIO_IOOPS_VERSION,
1427         .prep                   = fio_netio_prep,
1428         .queue                  = fio_netio_queue,
1429         .setup                  = fio_netio_setup,
1430         .init                   = fio_netio_init,
1431         .cleanup                = fio_netio_cleanup,
1432         .open_file              = fio_netio_open_file,
1433         .close_file             = fio_netio_close_file,
1434         .terminate              = fio_netio_terminate,
1435         .options                = options,
1436         .option_struct_size     = sizeof(struct netio_options),
1437         .flags                  = FIO_SYNCIO | FIO_DISKLESSIO | FIO_UNIDIR |
1438                                   FIO_PIPEIO | FIO_BIT_BASED,
1439 };
1440
1441 static int str_hostname_cb(void *data, const char *input)
1442 {
1443         struct netio_options *o = data;
1444
1445         if (o->td->o.filename)
1446                 free(o->td->o.filename);
1447         o->td->o.filename = strdup(input);
1448         return 0;
1449 }
1450
1451 static void fio_init fio_netio_register(void)
1452 {
1453         register_ioengine(&ioengine_rw);
1454 #ifdef CONFIG_LINUX_SPLICE
1455         register_ioengine(&ioengine_splice);
1456 #endif
1457 }
1458
1459 static void fio_exit fio_netio_unregister(void)
1460 {
1461         unregister_ioengine(&ioengine_rw);
1462 #ifdef CONFIG_LINUX_SPLICE
1463         unregister_ioengine(&ioengine_splice);
1464 #endif
1465 }