engines/rdma.c

   1 /*
   2  * RDMA I/O engine
   3  *
   4  * RDMA I/O engine based on the IB verbs and RDMA/CM user space libraries.
   5  * Supports both RDMA memory semantics and channel semantics
   6  *   for the InfiniBand, RoCE and iWARP protocols.
   7  *
   8  * This I/O engine is disabled by default. To enable it, execute:
   9  *
  10  * $ export EXTFLAGS="-DFIO_HAVE_RDMA"
  11  * $ export EXTLIBS="-libverbs -lrdmacm"
  12  *
  13  * before running make. You will need the Linux RDMA software as well, either
  14  * from your Linux distributor or directly from openfabrics.org:
  15  *
  16  * http://www.openfabrics.org/downloads/OFED/
  17  *
  18  */
  19 #include <stdio.h>
  20 #include <stdlib.h>
  21 #include <unistd.h>
  22 #include <errno.h>
  23 #include <assert.h>
  24 #include <netinet/in.h>
  25 #include <arpa/inet.h>
  26 #include <netdb.h>
  27 #include <sys/poll.h>
  28 #include <sys/types.h>
  29 #include <sys/socket.h>
  30 #include <sys/time.h>
  31 #include <sys/resource.h>
  32
  33 #include <byteswap.h>
  34 #include <pthread.h>
  35 #include <inttypes.h>
  36
  37 #include "../fio.h"
  38
  39 #ifdef FIO_HAVE_RDMA
  40
  41 #include <rdma/rdma_cma.h>
  42 #include <infiniband/arch.h>
  43
  44 #define FIO_RDMA_MAX_IO_DEPTH    128
  45
  46 enum rdma_io_mode {
  47         FIO_RDMA_UNKNOWN = 0,
  48         FIO_RDMA_MEM_WRITE,
  49         FIO_RDMA_MEM_READ,
  50         FIO_RDMA_CHA_SEND,
  51         FIO_RDMA_CHA_RECV
  52 };
  53
  54 struct remote_u {
  55         uint64_t buf;
  56         uint32_t rkey;
  57         uint32_t size;
  58 };
  59
  60 struct rdma_info_blk {
  61         uint32_t mode;          /* channel semantic or memory semantic */
  62         uint32_t nr;            /* client: io depth
  63                                    server: number of records for memory semantic
  64                                  */
  65         struct remote_u rmt_us[FIO_RDMA_MAX_IO_DEPTH];
  66 };
  67
  68 struct rdma_io_u_data {
  69         uint64_t wr_id;
  70         struct ibv_send_wr sq_wr;
  71         struct ibv_recv_wr rq_wr;
  72         struct ibv_sge rdma_sgl;
  73 };
  74
  75 struct rdmaio_data {
  76         int is_client;
  77         enum rdma_io_mode rdma_protocol;
  78         char host[64];
  79         struct sockaddr_in addr;
  80
  81         struct ibv_recv_wr rq_wr;
  82         struct ibv_sge recv_sgl;
  83         struct rdma_info_blk recv_buf;
  84         struct ibv_mr *recv_mr;
  85
  86         struct ibv_send_wr sq_wr;
  87         struct ibv_sge send_sgl;
  88         struct rdma_info_blk send_buf;
  89         struct ibv_mr *send_mr;
  90
  91         struct ibv_comp_channel *channel;
  92         struct ibv_cq *cq;
  93         struct ibv_pd *pd;
  94         struct ibv_qp *qp;
  95
  96         pthread_t cmthread;
  97         struct rdma_event_channel *cm_channel;
  98         struct rdma_cm_id *cm_id;
  99         struct rdma_cm_id *child_cm_id;
 100
 101         int cq_event_num;
 102
 103         struct remote_u *rmt_us;
 104         int rmt_nr;
 105         struct io_u **io_us_queued;
 106         int io_u_queued_nr;
 107         struct io_u **io_us_flight;
 108         int io_u_flight_nr;
 109         struct io_u **io_us_completed;
 110         int io_u_completed_nr;
 111 };
 112
 113 static int client_recv(struct thread_data *td, struct ibv_wc *wc)
 114 {
 115         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
 116
 117         if (wc->byte_len != sizeof(rd->recv_buf)) {
 118                 log_err("Received bogus data, size %d\n", wc->byte_len);
 119                 return 1;
 120         }
 121
 122         /* store mr info for MEMORY semantic */
 123         if ((rd->rdma_protocol == FIO_RDMA_MEM_WRITE) ||
 124             (rd->rdma_protocol == FIO_RDMA_MEM_READ)) {
 125                 /* struct flist_head *entry; */
 126                 int i = 0;
 127
 128                 rd->rmt_nr = ntohl(rd->recv_buf.nr);
 129
 130                 for (i = 0; i < rd->rmt_nr; i++) {
 131                         rd->rmt_us[i].buf = ntohll(rd->recv_buf.rmt_us[i].buf);
 132                         rd->rmt_us[i].rkey = ntohl(rd->recv_buf.rmt_us[i].rkey);
 133                         rd->rmt_us[i].size = ntohl(rd->recv_buf.rmt_us[i].size);
 134
 135                         dprint(FD_IO,
 136                                "fio: Received rkey %x addr %" PRIx64
 137                                " len %d from peer\n", rd->rmt_us[i].rkey,
 138                                rd->rmt_us[i].buf, rd->rmt_us[i].size);
 139                 }
 140         }
 141
 142         return 0;
 143 }
 144
 145 static int server_recv(struct thread_data *td, struct ibv_wc *wc)
 146 {
 147         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
 148
 149         if (wc->wr_id == FIO_RDMA_MAX_IO_DEPTH) {
 150                 rd->rdma_protocol = ntohl(rd->recv_buf.mode);
 151
 152                 /* CHANNEL semantic, do nothing */
 153                 if (rd->rdma_protocol == FIO_RDMA_CHA_SEND)
 154                         rd->rdma_protocol = FIO_RDMA_CHA_RECV;
 155         }
 156
 157         return 0;
 158 }
 159
 160 static int cq_event_handler(struct thread_data *td, enum ibv_wc_opcode opcode)
 161 {
 162         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
 163         struct ibv_wc wc;
 164         struct rdma_io_u_data *r_io_u_d;
 165         int ret;
 166         int compevnum = 0;
 167         int i;
 168
 169         while ((ret = ibv_poll_cq(rd->cq, 1, &wc)) == 1) {
 170                 ret = 0;
 171                 compevnum++;
 172
 173                 if (wc.status) {
 174                         log_err("fio: cq completion status %d(%s)\n",
 175                                 wc.status, ibv_wc_status_str(wc.status));
 176                         return -1;
 177                 }
 178
 179                 switch (wc.opcode) {
 180
 181                 case IBV_WC_RECV:
 182                         if (rd->is_client == 1)
 183                                 client_recv(td, &wc);
 184                         else
 185                                 server_recv(td, &wc);
 186
 187                         if (wc.wr_id == FIO_RDMA_MAX_IO_DEPTH)
 188                                 break;
 189
 190                         for (i = 0; i < rd->io_u_flight_nr; i++) {
 191                                 r_io_u_d = rd->io_us_flight[i]->engine_data;
 192
 193                                 if (wc.wr_id == r_io_u_d->rq_wr.wr_id) {
 194                                         rd->io_us_flight[i]->resid =
 195                                             rd->io_us_flight[i]->buflen
 196                                             - wc.byte_len;
 197
 198                                         rd->io_us_flight[i]->error = 0;
 199
 200                                         rd->io_us_completed[rd->
 201                                                             io_u_completed_nr]
 202                                             = rd->io_us_flight[i];
 203                                         rd->io_u_completed_nr++;
 204                                         break;
 205                                 }
 206                         }
 207                         if (i == rd->io_u_flight_nr)
 208                                 log_err("fio: recv wr %ld not found\n",
 209                                         wc.wr_id);
 210                         else {
 211                                 /* put the last one into middle of the list */
 212                                 rd->io_us_flight[i] =
 213                                     rd->io_us_flight[rd->io_u_flight_nr - 1];
 214                                 rd->io_u_flight_nr--;
 215                         }
 216
 217                         break;
 218
 219                 case IBV_WC_SEND:
 220                 case IBV_WC_RDMA_WRITE:
 221                 case IBV_WC_RDMA_READ:
 222                         if (wc.wr_id == FIO_RDMA_MAX_IO_DEPTH)
 223                                 break;
 224
 225                         for (i = 0; i < rd->io_u_flight_nr; i++) {
 226                                 r_io_u_d = rd->io_us_flight[i]->engine_data;
 227
 228                                 if (wc.wr_id == r_io_u_d->sq_wr.wr_id) {
 229                                         rd->io_us_completed[rd->
 230                                                             io_u_completed_nr]
 231                                             = rd->io_us_flight[i];
 232                                         rd->io_u_completed_nr++;
 233                                         break;
 234                                 }
 235                         }
 236                         if (i == rd->io_u_flight_nr)
 237                                 log_err("fio: send wr %ld not found\n",
 238                                         wc.wr_id);
 239                         else {
 240                                 /* put the last one into middle of the list */
 241                                 rd->io_us_flight[i] =
 242                                     rd->io_us_flight[rd->io_u_flight_nr - 1];
 243                                 rd->io_u_flight_nr--;
 244                         }
 245
 246                         break;
 247
 248                 default:
 249                         log_info("fio: unknown completion event %d\n",
 250                                  wc.opcode);
 251                         return -1;
 252                 }
 253                 rd->cq_event_num++;
 254         }
 255         if (ret) {
 256                 log_err("fio: poll error %d\n", ret);
 257                 return 1;
 258         }
 259
 260         return compevnum;
 261 }
 262
 263 /*
 264  * Return -1 for error and 'nr events' for a positive number
 265  * of events
 266  */
 267 static int rdma_poll_wait(struct thread_data *td, enum ibv_wc_opcode opcode)
 268 {
 269         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
 270         struct ibv_cq *ev_cq;
 271         void *ev_ctx;
 272         int ret;
 273
 274         if (rd->cq_event_num > 0) {     /* previous left */
 275                 rd->cq_event_num--;
 276                 return 0;
 277         }
 278
 279 again:
 280         if (ibv_get_cq_event(rd->channel, &ev_cq, &ev_ctx) != 0) {
 281                 log_err("fio: Failed to get cq event!\n");
 282                 return -1;
 283         }
 284         if (ev_cq != rd->cq) {
 285                 log_err("fio: Unknown CQ!\n");
 286                 return -1;
 287         }
 288         if (ibv_req_notify_cq(rd->cq, 0) != 0) {
 289                 log_err("fio: Failed to set notify!\n");
 290                 return -1;
 291         }
 292
 293         ret = cq_event_handler(td, opcode);
 294         if (ret < 1)
 295                 goto again;
 296
 297         ibv_ack_cq_events(rd->cq, ret);
 298
 299         rd->cq_event_num--;
 300
 301         return ret;
 302 }
 303
 304 static int fio_rdmaio_setup_qp(struct thread_data *td)
 305 {
 306         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
 307         struct ibv_qp_init_attr init_attr;
 308         int qp_depth = td->o.iodepth * 2;       /* 2 times of io depth */
 309
 310         if (rd->is_client == 0)
 311                 rd->pd = ibv_alloc_pd(rd->child_cm_id->verbs);
 312         else
 313                 rd->pd = ibv_alloc_pd(rd->cm_id->verbs);
 314         if (rd->pd == NULL) {
 315                 log_err("fio: ibv_alloc_pd fail\n");
 316                 return 1;
 317         }
 318
 319         if (rd->is_client == 0)
 320                 rd->channel = ibv_create_comp_channel(rd->child_cm_id->verbs);
 321         else
 322                 rd->channel = ibv_create_comp_channel(rd->cm_id->verbs);
 323         if (rd->channel == NULL) {
 324                 log_err("fio: ibv_create_comp_channel fail\n");
 325                 goto err1;
 326         }
 327
 328         if (qp_depth < 16)
 329                 qp_depth = 16;
 330
 331         if (rd->is_client == 0)
 332                 rd->cq = ibv_create_cq(rd->child_cm_id->verbs,
 333                                        qp_depth, rd, rd->channel, 0);
 334         else
 335                 rd->cq = ibv_create_cq(rd->cm_id->verbs,
 336                                        qp_depth, rd, rd->channel, 0);
 337         if (rd->cq == NULL) {
 338                 log_err("fio: ibv_create_cq failed\n");
 339                 goto err2;
 340         }
 341
 342         if (ibv_req_notify_cq(rd->cq, 0) != 0) {
 343                 log_err("fio: ibv_create_cq failed\n");
 344                 goto err3;
 345         }
 346
 347         /* create queue pair */
 348         memset(&init_attr, 0, sizeof(init_attr));
 349         init_attr.cap.max_send_wr = qp_depth;
 350         init_attr.cap.max_recv_wr = qp_depth;
 351         init_attr.cap.max_recv_sge = 1;
 352         init_attr.cap.max_send_sge = 1;
 353         init_attr.qp_type = IBV_QPT_RC;
 354         init_attr.send_cq = rd->cq;
 355         init_attr.recv_cq = rd->cq;
 356
 357         if (rd->is_client == 0) {
 358                 if (rdma_create_qp(rd->child_cm_id, rd->pd, &init_attr) != 0) {
 359                         log_err("fio: rdma_create_qp failed\n");
 360                         goto err3;
 361                 }
 362                 rd->qp = rd->child_cm_id->qp;
 363         } else {
 364                 if (rdma_create_qp(rd->cm_id, rd->pd, &init_attr) != 0) {
 365                         log_err("fio: rdma_create_qp failed\n");
 366                         goto err3;
 367                 }
 368                 rd->qp = rd->cm_id->qp;
 369         }
 370
 371         return 0;
 372
 373 err3:
 374         ibv_destroy_cq(rd->cq);
 375 err2:
 376         ibv_destroy_comp_channel(rd->channel);
 377 err1:
 378         ibv_dealloc_pd(rd->pd);
 379
 380         return 1;
 381 }
 382
 383 static int fio_rdmaio_setup_control_msg_buffers(struct thread_data *td)
 384 {
 385         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
 386
 387         rd->recv_mr = ibv_reg_mr(rd->pd, &rd->recv_buf, sizeof(rd->recv_buf),
 388                                  IBV_ACCESS_LOCAL_WRITE);
 389         if (rd->recv_mr == NULL) {
 390                 log_err("fio: recv_buf reg_mr failed\n");
 391                 return 1;
 392         }
 393
 394         rd->send_mr = ibv_reg_mr(rd->pd, &rd->send_buf, sizeof(rd->send_buf),
 395                                  0);
 396         if (rd->send_mr == NULL) {
 397                 log_err("fio: send_buf reg_mr failed\n");
 398                 ibv_dereg_mr(rd->recv_mr);
 399                 return 1;
 400         }
 401
 402         /* setup work request */
 403         /* recv wq */
 404         rd->recv_sgl.addr = (uint64_t) (unsigned long)&rd->recv_buf;
 405         rd->recv_sgl.length = sizeof rd->recv_buf;
 406         rd->recv_sgl.lkey = rd->recv_mr->lkey;
 407         rd->rq_wr.sg_list = &rd->recv_sgl;
 408         rd->rq_wr.num_sge = 1;
 409         rd->rq_wr.wr_id = FIO_RDMA_MAX_IO_DEPTH;
 410
 411         /* send wq */
 412         rd->send_sgl.addr = (uint64_t) (unsigned long)&rd->send_buf;
 413         rd->send_sgl.length = sizeof rd->send_buf;
 414         rd->send_sgl.lkey = rd->send_mr->lkey;
 415
 416         rd->sq_wr.opcode = IBV_WR_SEND;
 417         rd->sq_wr.send_flags = IBV_SEND_SIGNALED;
 418         rd->sq_wr.sg_list = &rd->send_sgl;
 419         rd->sq_wr.num_sge = 1;
 420         rd->sq_wr.wr_id = FIO_RDMA_MAX_IO_DEPTH;
 421
 422         return 0;
 423 }
 424
 425 static int get_next_channel_event(struct thread_data *td,
 426                                   struct rdma_event_channel *channel,
 427                                   enum rdma_cm_event_type wait_event)
 428 {
 429         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
 430
 431         int ret;
 432         struct rdma_cm_event *event;
 433
 434         ret = rdma_get_cm_event(channel, &event);
 435         if (ret) {
 436                 log_err("fio: rdma_get_cm_event");
 437                 return 1;
 438         }
 439
 440         if (event->event != wait_event) {
 441                 log_err("fio: event is %s instead of %s\n",
 442                         rdma_event_str(event->event),
 443                         rdma_event_str(wait_event));
 444                 return 1;
 445         }
 446
 447         switch (event->event) {
 448         case RDMA_CM_EVENT_CONNECT_REQUEST:
 449                 rd->child_cm_id = event->id;
 450                 break;
 451         default:
 452                 break;
 453         }
 454
 455         rdma_ack_cm_event(event);
 456
 457         return 0;
 458 }
 459
 460 static int fio_rdmaio_prep(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 461 {
 462         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
 463         struct rdma_io_u_data *r_io_u_d;
 464
 465         r_io_u_d = io_u->engine_data;
 466
 467         switch (rd->rdma_protocol) {
 468         case FIO_RDMA_MEM_WRITE:
 469         case FIO_RDMA_MEM_READ:
 470                 r_io_u_d->rdma_sgl.addr = (uint64_t) (unsigned long)io_u->buf;
 471                 r_io_u_d->rdma_sgl.lkey = io_u->mr->lkey;
 472                 r_io_u_d->sq_wr.wr_id = r_io_u_d->wr_id;
 473                 r_io_u_d->sq_wr.send_flags = IBV_SEND_SIGNALED;
 474                 r_io_u_d->sq_wr.sg_list = &r_io_u_d->rdma_sgl;
 475                 r_io_u_d->sq_wr.num_sge = 1;
 476                 break;
 477         case FIO_RDMA_CHA_SEND:
 478                 r_io_u_d->rdma_sgl.addr = (uint64_t) (unsigned long)io_u->buf;
 479                 r_io_u_d->rdma_sgl.lkey = io_u->mr->lkey;
 480                 r_io_u_d->rdma_sgl.length = io_u->buflen;
 481                 r_io_u_d->sq_wr.wr_id = r_io_u_d->wr_id;
 482                 r_io_u_d->sq_wr.opcode = IBV_WR_SEND;
 483                 r_io_u_d->sq_wr.send_flags = IBV_SEND_SIGNALED;
 484                 r_io_u_d->sq_wr.sg_list = &r_io_u_d->rdma_sgl;
 485                 r_io_u_d->sq_wr.num_sge = 1;
 486                 break;
 487         case FIO_RDMA_CHA_RECV:
 488                 r_io_u_d->rdma_sgl.addr = (uint64_t) (unsigned long)io_u->buf;
 489                 r_io_u_d->rdma_sgl.lkey = io_u->mr->lkey;
 490                 r_io_u_d->rdma_sgl.length = io_u->buflen;
 491                 r_io_u_d->rq_wr.wr_id = r_io_u_d->wr_id;
 492                 r_io_u_d->rq_wr.sg_list = &r_io_u_d->rdma_sgl;
 493                 r_io_u_d->rq_wr.num_sge = 1;
 494                 break;
 495         default:
 496                 log_err("fio: unknown rdma protocol - %d\n", rd->rdma_protocol);
 497                 break;
 498         }
 499
 500         return 0;
 501 }
 502
 503 static struct io_u *fio_rdmaio_event(struct thread_data *td, int event)
 504 {
 505         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
 506         struct io_u *io_u;
 507         int i;
 508
 509         io_u = rd->io_us_completed[0];
 510         for (i = 0; i < rd->io_u_completed_nr - 1; i++) {
 511                 rd->io_us_completed[i] = rd->io_us_completed[i + 1];
 512         }
 513         rd->io_u_completed_nr--;
 514
 515         dprint_io_u(io_u, "fio_rdmaio_event");
 516
 517         return io_u;
 518 }
 519
 520 static int fio_rdmaio_getevents(struct thread_data *td, unsigned int min,
 521                                 unsigned int max, struct timespec *t)
 522 {
 523         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
 524         int r;
 525         enum ibv_wc_opcode comp_opcode;
 526         comp_opcode = IBV_WC_RDMA_WRITE;
 527         struct ibv_cq *ev_cq;
 528         void *ev_ctx;
 529         int ret;
 530
 531         r = 0;
 532
 533         switch (rd->rdma_protocol) {
 534         case FIO_RDMA_MEM_WRITE:
 535                 comp_opcode = IBV_WC_RDMA_WRITE;
 536                 break;
 537         case FIO_RDMA_MEM_READ:
 538                 comp_opcode = IBV_WC_RDMA_READ;
 539                 break;
 540         case FIO_RDMA_CHA_SEND:
 541                 comp_opcode = IBV_WC_SEND;
 542                 break;
 543         case FIO_RDMA_CHA_RECV:
 544                 comp_opcode = IBV_WC_RECV;
 545                 break;
 546         default:
 547                 log_err("fio: unknown rdma protocol - %d\n", rd->rdma_protocol);
 548                 break;
 549         }
 550
 551         if (rd->cq_event_num > 0) {     /* previous left */
 552                 rd->cq_event_num--;
 553                 return 0;
 554         }
 555
 556 again:
 557         if (ibv_get_cq_event(rd->channel, &ev_cq, &ev_ctx) != 0) {
 558                 log_err("fio: Failed to get cq event!\n");
 559                 return -1;
 560         }
 561         if (ev_cq != rd->cq) {
 562                 log_err("fio: Unknown CQ!\n");
 563                 return -1;
 564         }
 565         if (ibv_req_notify_cq(rd->cq, 0) != 0) {
 566                 log_err("fio: Failed to set notify!\n");
 567                 return -1;
 568         }
 569
 570         ret = cq_event_handler(td, comp_opcode);
 571         if (ret < 1)
 572                 goto again;
 573
 574         ibv_ack_cq_events(rd->cq, ret);
 575
 576         r += ret;
 577         if (r < min)
 578                 goto again;
 579
 580         rd->cq_event_num -= r;
 581
 582         return r;
 583 }
 584
 585 static int fio_rdmaio_send(struct thread_data *td, struct io_u **io_us,
 586                            unsigned int nr)
 587 {
 588         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
 589         struct ibv_send_wr *bad_wr;
 590         enum ibv_wc_opcode comp_opcode;
 591         comp_opcode = IBV_WC_RDMA_WRITE;
 592         int i, index;
 593         struct rdma_io_u_data *r_io_u_d;
 594
 595         r_io_u_d = NULL;
 596
 597         for (i = 0; i < nr; i++) {
 598                 /* RDMA_WRITE or RDMA_READ */
 599                 switch (rd->rdma_protocol) {
 600                 case FIO_RDMA_MEM_WRITE:
 601                         /* compose work request */
 602                         r_io_u_d = io_us[i]->engine_data;
 603                         index = rand() % rd->rmt_nr;
 604                         r_io_u_d->sq_wr.opcode = IBV_WR_RDMA_WRITE;
 605                         r_io_u_d->sq_wr.wr.rdma.rkey = rd->rmt_us[index].rkey;
 606                         r_io_u_d->sq_wr.wr.rdma.remote_addr = \
 607                                 rd->rmt_us[index].buf;
 608                         r_io_u_d->sq_wr.sg_list->length = io_us[i]->buflen;
 609                         break;
 610                 case FIO_RDMA_MEM_READ:
 611                         /* compose work request */
 612                         r_io_u_d = io_us[i]->engine_data;
 613                         index = rand() % rd->rmt_nr;
 614                         r_io_u_d->sq_wr.opcode = IBV_WR_RDMA_READ;
 615                         r_io_u_d->sq_wr.wr.rdma.rkey = rd->rmt_us[index].rkey;
 616                         r_io_u_d->sq_wr.wr.rdma.remote_addr = \
 617                                 rd->rmt_us[index].buf;
 618                         r_io_u_d->sq_wr.sg_list->length = io_us[i]->buflen;
 619                         break;
 620                 case FIO_RDMA_CHA_SEND:
 621                         r_io_u_d = io_us[i]->engine_data;
 622                         r_io_u_d->sq_wr.opcode = IBV_WR_SEND;
 623                         r_io_u_d->sq_wr.send_flags = IBV_SEND_SIGNALED;
 624                         break;
 625                 default:
 626                         log_err("fio: unknown rdma protocol - %d\n",
 627                                 rd->rdma_protocol);
 628                         break;
 629                 }
 630
 631                 if (ibv_post_send(rd->qp, &r_io_u_d->sq_wr, &bad_wr) != 0) {
 632                         log_err("fio: ibv_post_send fail\n");
 633                         return -1;
 634                 }
 635
 636                 dprint_io_u(io_us[i], "fio_rdmaio_send");
 637         }
 638
 639         /* wait for completion
 640            rdma_poll_wait(td, comp_opcode); */
 641
 642         return i;
 643 }
 644
 645 static int fio_rdmaio_recv(struct thread_data *td, struct io_u **io_us,
 646                            unsigned int nr)
 647 {
 648         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
 649         struct ibv_recv_wr *bad_wr;
 650         struct rdma_io_u_data *r_io_u_d;
 651         int i;
 652
 653         i = 0;
 654         if (rd->rdma_protocol == FIO_RDMA_CHA_RECV) {
 655                 /* post io_u into recv queue */
 656                 for (i = 0; i < nr; i++) {
 657                         r_io_u_d = io_us[i]->engine_data;
 658                         if (ibv_post_recv(rd->qp, &r_io_u_d->rq_wr, &bad_wr) !=
 659                             0) {
 660                                 log_err("fio: ibv_post_recv fail\n");
 661                                 return 1;
 662                         }
 663                 }
 664         } else if ((rd->rdma_protocol == FIO_RDMA_MEM_READ)
 665                    || (rd->rdma_protocol == FIO_RDMA_MEM_WRITE)) {
 666                 /* re-post the rq_wr */
 667                 if (ibv_post_recv(rd->qp, &rd->rq_wr, &bad_wr) != 0) {
 668                         log_err("fio: ibv_post_recv fail\n");
 669                         return 1;
 670                 }
 671
 672                 rdma_poll_wait(td, IBV_WC_RECV);
 673
 674                 dprint(FD_IO, "fio: recv FINISH message\n");
 675                 exit(0);
 676         }
 677
 678         return i;
 679 }
 680
 681 static int fio_rdmaio_queue(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 682 {
 683         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
 684
 685         fio_ro_check(td, io_u);
 686
 687         if (rd->io_u_queued_nr == (int)td->o.iodepth)
 688                 return FIO_Q_BUSY;
 689
 690         rd->io_us_queued[rd->io_u_queued_nr] = io_u;
 691         rd->io_u_queued_nr++;
 692
 693         dprint_io_u(io_u, "fio_rdmaio_queue");
 694
 695         return FIO_Q_QUEUED;
 696 }
 697
 698 static void fio_rdmaio_queued(struct thread_data *td, struct io_u **io_us,
 699                               unsigned int nr)
 700 {
 701         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
 702         struct timeval now;
 703         unsigned int i;
 704
 705         if (!fio_fill_issue_time(td))
 706                 return;
 707
 708         fio_gettime(&now, NULL);
 709
 710         for (i = 0; i < nr; i++) {
 711                 struct io_u *io_u = io_us[i];
 712
 713                 /* queued -> flight */
 714                 rd->io_us_flight[rd->io_u_flight_nr] = io_u;
 715                 rd->io_u_flight_nr++;
 716
 717                 memcpy(&io_u->issue_time, &now, sizeof(now));
 718                 io_u_queued(td, io_u);
 719         }
 720 }
 721
 722 static int fio_rdmaio_commit(struct thread_data *td)
 723 {
 724         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
 725         struct io_u **io_us;
 726         int ret;
 727
 728         if (!rd->io_us_queued)
 729                 return 0;
 730
 731         io_us = rd->io_us_queued;
 732         do {
 733                 /* RDMA_WRITE or RDMA_READ */
 734                 if (rd->is_client) {
 735                         ret = fio_rdmaio_send(td, io_us, rd->io_u_queued_nr);
 736                 } else if (!rd->is_client) {
 737                         ret = fio_rdmaio_recv(td, io_us, rd->io_u_queued_nr);
 738                 } else
 739                         ret = 0;        /* must be a SYNC */
 740
 741                 if (ret > 0) {
 742                         fio_rdmaio_queued(td, io_us, ret);
 743                         io_u_mark_submit(td, ret);
 744                         rd->io_u_queued_nr -= ret;
 745                         io_us += ret;
 746                         ret = 0;
 747                 } else
 748                         break;
 749         } while (rd->io_u_queued_nr);
 750
 751         return ret;
 752 }
 753
 754 static int fio_rdmaio_connect(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 755 {
 756         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
 757         struct rdma_conn_param conn_param;
 758         struct ibv_send_wr *bad_wr;
 759
 760         memset(&conn_param, 0, sizeof conn_param);
 761         conn_param.responder_resources = 1;
 762         conn_param.initiator_depth = 1;
 763         conn_param.retry_count = 10;
 764
 765         if (rdma_connect(rd->cm_id, &conn_param) != 0) {
 766                 log_err("fio: rdma_connect fail\n");
 767                 return 1;
 768         }
 769
 770         if (get_next_channel_event
 771             (td, rd->cm_channel, RDMA_CM_EVENT_ESTABLISHED) != 0) {
 772                 log_err("fio: wait for RDMA_CM_EVENT_ESTABLISHED\n");
 773                 return 1;
 774         }
 775
 776         /* send task request */
 777         rd->send_buf.mode = htonl(rd->rdma_protocol);
 778         rd->send_buf.nr = htonl(td->o.iodepth);
 779
 780         if (ibv_post_send(rd->qp, &rd->sq_wr, &bad_wr) != 0) {
 781                 log_err("fio: ibv_post_send fail");
 782                 return 1;
 783         }
 784
 785         rdma_poll_wait(td, IBV_WC_SEND);
 786
 787         /* wait for remote MR info from server side */
 788         rdma_poll_wait(td, IBV_WC_RECV);
 789
 790         return 0;
 791 }
 792
 793 static int fio_rdmaio_accept(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 794 {
 795         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
 796         struct rdma_conn_param conn_param;
 797         struct ibv_send_wr *bad_wr;
 798
 799         /* rdma_accept() - then wait for accept success */
 800         memset(&conn_param, 0, sizeof conn_param);
 801         conn_param.responder_resources = 1;
 802         conn_param.initiator_depth = 1;
 803
 804         if (rdma_accept(rd->child_cm_id, &conn_param) != 0) {
 805                 log_err("fio: rdma_accept\n");
 806                 return 1;
 807         }
 808
 809         if (get_next_channel_event
 810             (td, rd->cm_channel, RDMA_CM_EVENT_ESTABLISHED) != 0) {
 811                 log_err("fio: wait for RDMA_CM_EVENT_ESTABLISHED\n");
 812                 return 1;
 813         }
 814
 815         /* wait for request */
 816         rdma_poll_wait(td, IBV_WC_RECV);
 817
 818         if (ibv_post_send(rd->qp, &rd->sq_wr, &bad_wr) != 0) {
 819                 log_err("fio: ibv_post_send fail");
 820                 return 1;
 821         }
 822
 823         rdma_poll_wait(td, IBV_WC_SEND);
 824
 825         return 0;
 826 }
 827
 828 static int fio_rdmaio_open_file(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 829 {
 830         if (td_read(td))
 831                 return fio_rdmaio_accept(td, f);
 832         else
 833                 return fio_rdmaio_connect(td, f);
 834 }
 835
 836 static int fio_rdmaio_close_file(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 837 {
 838         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
 839         struct ibv_send_wr *bad_wr;
 840
 841         /* unregister rdma buffer */
 842
 843         /*
 844          * Client sends notification to the server side
 845          */
 846         /* refer to: http://linux.die.net/man/7/rdma_cm */
 847         if ((rd->is_client == 1) && ((rd->rdma_protocol == FIO_RDMA_MEM_WRITE)
 848                                      || (rd->rdma_protocol ==
 849                                          FIO_RDMA_MEM_READ))) {
 850                 if (ibv_post_send(rd->qp, &rd->sq_wr, &bad_wr) != 0) {
 851                         log_err("fio: ibv_post_send fail");
 852                         return 1;
 853                 }
 854
 855                 dprint(FD_IO, "fio: close infomation sent success\n");
 856                 rdma_poll_wait(td, IBV_WC_SEND);
 857         }
 858
 859         if (rd->is_client == 1)
 860                 rdma_disconnect(rd->cm_id);
 861         else {
 862                 rdma_disconnect(rd->child_cm_id);
 863 /*        rdma_disconnect(rd->cm_id); */
 864         }
 865
 866 /*    if (get_next_channel_event(td, rd->cm_channel, RDMA_CM_EVENT_DISCONNECTED) != 0)
 867     {
 868         log_err("fio: wait for RDMA_CM_EVENT_DISCONNECTED\n");
 869         return 1;
 870     }*/
 871
 872         ibv_destroy_qp(rd->qp);
 873         ibv_destroy_cq(rd->cq);
 874
 875         if (rd->is_client == 1)
 876                 rdma_destroy_id(rd->cm_id);
 877         else {
 878                 rdma_destroy_id(rd->child_cm_id);
 879                 rdma_destroy_id(rd->cm_id);
 880         }
 881
 882         ibv_destroy_comp_channel(rd->channel);
 883         ibv_dealloc_pd(rd->pd);
 884
 885         return 0;
 886 }
 887
 888 static int fio_rdmaio_setup_connect(struct thread_data *td, const char *host,
 889                                     unsigned short port)
 890 {
 891         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
 892         struct ibv_recv_wr *bad_wr;
 893
 894         rd->addr.sin_family = AF_INET;
 895         rd->addr.sin_port = htons(port);
 896
 897         if (inet_aton(host, &rd->addr.sin_addr) != 1) {
 898                 struct hostent *hent;
 899
 900                 hent = gethostbyname(host);
 901                 if (!hent) {
 902                         td_verror(td, errno, "gethostbyname");
 903                         return 1;
 904                 }
 905
 906                 memcpy(&rd->addr.sin_addr, hent->h_addr, 4);
 907         }
 908
 909         /* resolve route */
 910         if (rdma_resolve_addr(rd->cm_id, NULL,
 911                               (struct sockaddr *)&rd->addr, 2000) != 0) {
 912                 log_err("fio: rdma_resolve_addr");
 913                 return 1;
 914         }
 915
 916         if (get_next_channel_event
 917             (td, rd->cm_channel, RDMA_CM_EVENT_ADDR_RESOLVED)
 918             != 0) {
 919                 log_err("fio: get_next_channel_event");
 920                 return 1;
 921         }
 922
 923         /* resolve route */
 924         if (rdma_resolve_route(rd->cm_id, 2000) != 0) {
 925                 log_err("fio: rdma_resolve_route");
 926                 return 1;
 927         }
 928
 929         if (get_next_channel_event
 930             (td, rd->cm_channel, RDMA_CM_EVENT_ROUTE_RESOLVED) != 0) {
 931                 log_err("fio: get_next_channel_event");
 932                 return 1;
 933         }
 934
 935         /* create qp and buffer */
 936         if (fio_rdmaio_setup_qp(td) != 0)
 937                 return 1;
 938
 939         if (fio_rdmaio_setup_control_msg_buffers(td) != 0)
 940                 return 1;
 941
 942         /* post recv buf */
 943         if (ibv_post_recv(rd->qp, &rd->rq_wr, &bad_wr) != 0) {
 944                 log_err("fio: ibv_post_recv fail\n");
 945                 return 1;
 946         }
 947
 948         return 0;
 949 }
 950
 951 static int fio_rdmaio_setup_listen(struct thread_data *td, short port)
 952 {
 953         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
 954         struct ibv_recv_wr *bad_wr;
 955
 956         rd->addr.sin_family = AF_INET;
 957         rd->addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
 958         rd->addr.sin_port = htons(port);
 959
 960         /* rdma_listen */
 961         if (rdma_bind_addr(rd->cm_id, (struct sockaddr *)&rd->addr) != 0) {
 962                 log_err("fio: rdma_bind_addr fail\n");
 963                 return 1;
 964         }
 965
 966         if (rdma_listen(rd->cm_id, 3) != 0) {
 967                 log_err("fio: rdma_listen fail\n");
 968                 return 1;
 969         }
 970
 971         /* wait for CONNECT_REQUEST */
 972         if (get_next_channel_event
 973             (td, rd->cm_channel, RDMA_CM_EVENT_CONNECT_REQUEST) != 0) {
 974                 log_err("fio: wait for RDMA_CM_EVENT_CONNECT_REQUEST\n");
 975                 return 1;
 976         }
 977
 978         if (fio_rdmaio_setup_qp(td) != 0)
 979                 return 1;
 980
 981         if (fio_rdmaio_setup_control_msg_buffers(td) != 0)
 982                 return 1;
 983
 984         /* post recv buf */
 985         if (ibv_post_recv(rd->qp, &rd->rq_wr, &bad_wr) != 0) {
 986                 log_err("fio: ibv_post_recv fail\n");
 987                 return 1;
 988         }
 989
 990         return 0;
 991 }
 992
 993 static int fio_rdmaio_init(struct thread_data *td)
 994 {
 995         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
 996         unsigned int port;
 997         char host[64], buf[128];
 998         char *sep, *portp, *modep;
 999         int ret;
1000         struct rlimit rl;
1001
1002         if (td_rw(td)) {
1003                 log_err("fio: rdma connections must be read OR write\n");
1004                 return 1;
1005         }
1006         if (td_random(td)) {
1007                 log_err("fio: RDMA network IO can't be random\n");
1008                 return 1;
1009         }
1010
1011         /* check RLIMIT_MEMLOCK */
1012         if (getrlimit(RLIMIT_MEMLOCK, &rl) != 0) {
1013                 log_err("fio: getrlimit fail: %d(%s)\n",
1014                         errno, strerror(errno));
1015                 return 1;
1016         }
1017
1018         /* soft limit */
1019         if ((rl.rlim_cur != RLIM_INFINITY)
1020             && (rl.rlim_cur < td->orig_buffer_size)) {
1021                 log_err("fio: soft RLIMIT_MEMLOCK is: %ld\n", rl.rlim_cur);
1022                 log_err("fio: total block size is:    %ld\n",
1023                         td->orig_buffer_size);
1024                 /* try to set larger RLIMIT_MEMLOCK */
1025                 rl.rlim_cur = rl.rlim_max;
1026                 if (setrlimit(RLIMIT_MEMLOCK, &rl) != 0) {
1027                         log_err("fio: setrlimit fail: %d(%s)\n",
1028                                 errno, strerror(errno));
1029                         log_err("fio: you may try enlarge MEMLOCK by root\n");
1030                         log_err("# ulimit -l unlimited\n");
1031                         return 1;
1032                 }
1033         }
1034
1035         strcpy(buf, td->o.filename);
1036
1037         sep = strchr(buf, '/');
1038         if (!sep)
1039                 goto bad_host;
1040
1041         *sep = '\0';
1042         sep++;
1043         strcpy(host, buf);
1044         if (!strlen(host))
1045                 goto bad_host;
1046
1047         modep = NULL;
1048         portp = sep;
1049         sep = strchr(portp, '/');
1050         if (sep) {
1051                 *sep = '\0';
1052                 modep = sep + 1;
1053         }
1054
1055         port = strtol(portp, NULL, 10);
1056         if (!port || port > 65535)
1057                 goto bad_host;
1058
1059         if (modep) {
1060                 if (!strncmp("rdma_write", modep, strlen(modep)) ||
1061                     !strncmp("RDMA_WRITE", modep, strlen(modep)))
1062                         rd->rdma_protocol = FIO_RDMA_MEM_WRITE;
1063                 else if (!strncmp("rdma_read", modep, strlen(modep)) ||
1064                          !strncmp("RDMA_READ", modep, strlen(modep)))
1065                         rd->rdma_protocol = FIO_RDMA_MEM_READ;
1066                 else if (!strncmp("send", modep, strlen(modep)) ||
1067                          !strncmp("SEND", modep, strlen(modep)))
1068                         rd->rdma_protocol = FIO_RDMA_CHA_SEND;
1069                 else
1070                         goto bad_host;
1071         } else
1072                 rd->rdma_protocol = FIO_RDMA_MEM_WRITE;
1073
1074         rd->cq_event_num = 0;
1075
1076         rd->cm_channel = rdma_create_event_channel();
1077         if (!rd->cm_channel) {
1078                 log_err("fio: rdma_create_event_channel fail\n");
1079                 return 1;
1080         }
1081
1082         ret = rdma_create_id(rd->cm_channel, &rd->cm_id, rd, RDMA_PS_TCP);
1083         if (ret) {
1084                 log_err("fio: rdma_create_id fail\n");
1085                 return 1;
1086         }
1087
1088         if ((rd->rdma_protocol == FIO_RDMA_MEM_WRITE) ||
1089             (rd->rdma_protocol == FIO_RDMA_MEM_READ)) {
1090                 rd->rmt_us =
1091                         malloc(FIO_RDMA_MAX_IO_DEPTH * sizeof(struct remote_u));
1092                 memset(rd->rmt_us, 0,
1093                         FIO_RDMA_MAX_IO_DEPTH * sizeof(struct remote_u));
1094                 rd->rmt_nr = 0;
1095         }
1096
1097         rd->io_us_queued = malloc(td->o.iodepth * sizeof(struct io_u *));
1098         memset(rd->io_us_queued, 0, td->o.iodepth * sizeof(struct io_u *));
1099         rd->io_u_queued_nr = 0;
1100
1101         rd->io_us_flight = malloc(td->o.iodepth * sizeof(struct io_u *));
1102         memset(rd->io_us_flight, 0, td->o.iodepth * sizeof(struct io_u *));
1103         rd->io_u_flight_nr = 0;
1104
1105         rd->io_us_completed = malloc(td->o.iodepth * sizeof(struct io_u *));
1106         memset(rd->io_us_completed, 0, td->o.iodepth * sizeof(struct io_u *));
1107         rd->io_u_completed_nr = 0;
1108
1109         if (td_read(td)) {      /* READ as the server */
1110                 rd->is_client = 0;
1111                 /* server rd->rdma_buf_len will be setup after got request */
1112                 ret = fio_rdmaio_setup_listen(td, port);
1113         } else {                /* WRITE as the client */
1114                 rd->is_client = 1;
1115                 ret = fio_rdmaio_setup_connect(td, host, port);
1116         }
1117
1118         struct flist_head *entry;
1119         unsigned int max_bs;
1120         max_bs = max(td->o.max_bs[DDIR_READ], td->o.max_bs[DDIR_WRITE]);
1121         /* register each io_u in the free list */
1122         int i = 0;
1123         flist_for_each(entry, &td->io_u_freelist) {
1124                 struct io_u *io_u = flist_entry(entry, struct io_u, list);
1125
1126                 io_u->engine_data = malloc(sizeof(struct rdma_io_u_data));
1127                 memset(io_u->engine_data, 0, sizeof(struct rdma_io_u_data));
1128                 ((struct rdma_io_u_data *)io_u->engine_data)->wr_id = i;
1129
1130                 io_u->mr = ibv_reg_mr(rd->pd, io_u->buf, max_bs,
1131                                       IBV_ACCESS_LOCAL_WRITE |
1132                                       IBV_ACCESS_REMOTE_READ |
1133                                       IBV_ACCESS_REMOTE_WRITE);
1134                 if (io_u->mr == NULL) {
1135                         log_err("fio: ibv_reg_mr io_u failed\n");
1136                         return 1;
1137                 }
1138
1139                 rd->send_buf.rmt_us[i].buf =
1140                     htonll((uint64_t) (unsigned long)io_u->buf);
1141                 rd->send_buf.rmt_us[i].rkey = htonl(io_u->mr->rkey);
1142                 rd->send_buf.rmt_us[i].size = htonl(max_bs);
1143
1144 /*    log_info("fio: Send rkey %x addr %" PRIx64 " len %d to client\n",
1145           io_u->mr->rkey, io_u->buf, max_bs); */
1146                 i++;
1147         }
1148
1149         rd->send_buf.nr = htonl(i);
1150
1151         return ret;
1152 bad_host:
1153         log_err("fio: bad rdma host/port/protocol: %s\n", td->o.filename);
1154         return 1;
1155 }
1156
1157 static void fio_rdmaio_cleanup(struct thread_data *td)
1158 {
1159         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
1160
1161         if (rd) {
1162 /*        if (nd->listenfd != -1)
1163             close(nd->listenfd);
1164         if (nd->pipes[0] != -1)
1165             close(nd->pipes[0]);
1166         if (nd->pipes[1] != -1)
1167             close(nd->pipes[1]);
1168 */
1169                 free(rd);
1170         }
1171 }
1172
1173 static int fio_rdmaio_setup(struct thread_data *td)
1174 {
1175         struct rdmaio_data *rd;
1176
1177         if (!td->io_ops->data) {
1178                 rd = malloc(sizeof(*rd));;
1179
1180                 memset(rd, 0, sizeof(*rd));
1181                 td->io_ops->data = rd;
1182         }
1183
1184         return 0;
1185 }
1186
1187 static struct ioengine_ops ioengine_rw = {
1188         .name           = "rdma",
1189         .version        = FIO_IOOPS_VERSION,
1190         .setup          = fio_rdmaio_setup,
1191         .init           = fio_rdmaio_init,
1192         .prep           = fio_rdmaio_prep,
1193         .queue          = fio_rdmaio_queue,
1194         .commit         = fio_rdmaio_commit,
1195         .getevents      = fio_rdmaio_getevents,
1196         .event          = fio_rdmaio_event,
1197         .cleanup        = fio_rdmaio_cleanup,
1198         .open_file      = fio_rdmaio_open_file,
1199         .close_file     = fio_rdmaio_close_file,
1200         .flags          = FIO_DISKLESSIO | FIO_UNIDIR | FIO_PIPEIO,
1201 };
1202
1203 #else /* FIO_HAVE_RDMA */
1204
1205 static int fio_rdmaio_open_file(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
1206 {
1207         return 0;
1208 }
1209
1210 static int fio_rdmaio_close_file(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
1211 {
1212         return 0;
1213 }
1214
1215 static int fio_rdmaio_queue(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1216 {
1217         return FIO_Q_COMPLETED;
1218 }
1219
1220 static int fio_rdmaio_init(struct thread_data fio_unused * td)
1221 {
1222         log_err("fio: rdma(librdmacm libibverbs) not available\n");
1223         log_err("     You haven't compiled rdma ioengine into fio.\n");
1224         log_err("     If you want to try rdma ioengine,\n");
1225         log_err("     make sure OFED is installed,\n");
1226         log_err("     $ ofed_info\n");
1227         log_err("     then try to make fio as follows:\n");
1228         log_err("     $ export EXTFLAGS=\"-DFIO_HAVE_RDMA\"\n");
1229         log_err("     $ export EXTLIBS=\"-libverbs -lrdmacm\"\n");
1230         log_err("     $ make clean && make\n");
1231         return 1;
1232 }
1233
1234 static struct ioengine_ops ioengine_rw = {
1235         .name           = "rdma",
1236         .version        = FIO_IOOPS_VERSION,
1237         .init           = fio_rdmaio_init,
1238         .queue          = fio_rdmaio_queue,
1239         .open_file      = fio_rdmaio_open_file,
1240         .close_file     = fio_rdmaio_close_file,
1241         .flags          = FIO_SYNCIO | FIO_DISKLESSIO | FIO_UNIDIR | FIO_PIPEIO,
1242 };
1243
1244 #endif
1245
1246 static void fio_init fio_rdmaio_register(void)
1247 {
1248         register_ioengine(&ioengine_rw);
1249 }
1250
1251 static void fio_exit fio_rdmaio_unregister(void)
1252 {
1253         unregister_ioengine(&ioengine_rw);
1254 }