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 <errno.h>
  11 #include <assert.h>
  12 #include <netinet/in.h>
  13 #include <arpa/inet.h>
  14 #include <netdb.h>
  15 #include <sys/poll.h>
  16
  17 #include "../fio.h"
  18
  19 struct netio_data {
  20         int listenfd;
  21         int send_to_net;
  22         int use_splice;
  23         int pipes[2];
  24         char host[64];
  25         struct sockaddr_in addr;
  26 };
  27
  28 static int fio_netio_prep(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
  29 {
  30         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
  31         struct fio_file *f = io_u->file;
  32
  33         /*
  34          * Make sure we don't see spurious reads to a receiver, and vice versa
  35          */
  36         if ((nd->send_to_net && io_u->ddir == DDIR_READ) ||
  37             (!nd->send_to_net && io_u->ddir == DDIR_WRITE)) {
  38                 td_verror(td, EINVAL, "bad direction");
  39                 return 1;
  40         }
  41
  42         if (io_u->ddir == DDIR_SYNC)
  43                 return 0;
  44         if (io_u->offset == f->last_completed_pos)
  45                 return 0;
  46
  47         /*
  48          * If offset is different from last end position, it's a seek.
  49          * As network io is purely sequential, we don't allow seeks.
  50          */
  51         td_verror(td, EINVAL, "cannot seek");
  52         return 1;
  53 }
  54
  55 static int splice_io_u(int fdin, int fdout, unsigned int len)
  56 {
  57         int bytes = 0;
  58
  59         while (len) {
  60                 int ret = splice(fdin, NULL, fdout, NULL, len, 0);
  61
  62                 if (ret < 0) {
  63                         if (!bytes)
  64                                 bytes = ret;
  65
  66                         break;
  67                 } else if (!ret)
  68                         break;
  69
  70                 bytes += ret;
  71                 len -= ret;
  72         }
  73
  74         return bytes;
  75 }
  76
  77 /*
  78  * Receive bytes from a socket and fill them into the internal pipe
  79  */
  80 static int splice_in(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
  81 {
  82         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
  83
  84         return splice_io_u(io_u->file->fd, nd->pipes[1], io_u->xfer_buflen);
  85 }
  86
  87 /*
  88  * Transmit 'len' bytes from the internal pipe
  89  */
  90 static int splice_out(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
  91                       unsigned int len)
  92 {
  93         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
  94
  95         return splice_io_u(nd->pipes[0], io_u->file->fd, len);
  96 }
  97
  98 static int vmsplice_io_u(struct io_u *io_u, int fd, unsigned int len)
  99 {
 100         struct iovec iov = {
 101                 .iov_base = io_u->xfer_buf,
 102                 .iov_len = len,
 103         };
 104         int bytes = 0;
 105
 106         while (iov.iov_len) {
 107                 int ret = vmsplice(fd, &iov, 1, SPLICE_F_MOVE);
 108
 109                 if (ret < 0) {
 110                         if (!bytes)
 111                                 bytes = ret;
 112                         break;
 113                 } else if (!ret)
 114                         break;
 115
 116                 iov.iov_len -= ret;
 117                 iov.iov_base += ret;
 118                 bytes += ret;
 119         }
 120
 121         return bytes;
 122
 123 }
 124
 125 /*
 126  * vmsplice() pipe to io_u buffer
 127  */
 128 static int vmsplice_io_u_out(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 129                              unsigned int len)
 130 {
 131         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
 132
 133         return vmsplice_io_u(io_u, nd->pipes[0], len);
 134 }
 135
 136 /*
 137  * vmsplice() io_u to pipe
 138  */
 139 static int vmsplice_io_u_in(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 140 {
 141         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
 142
 143         return vmsplice_io_u(io_u, nd->pipes[1], io_u->xfer_buflen);
 144 }
 145
 146 /*
 147  * splice receive - transfer socket data into a pipe using splice, then map
 148  * that pipe data into the io_u using vmsplice.
 149  */
 150 static int fio_netio_splice_in(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 151 {
 152         int ret;
 153
 154         ret = splice_in(td, io_u);
 155         if (ret > 0)
 156                 return vmsplice_io_u_out(td, io_u, ret);
 157
 158         return ret;
 159 }
 160
 161 /*
 162  * splice transmit - map data from the io_u into a pipe by using vmsplice,
 163  * then transfer that pipe to a socket using splice.
 164  */
 165 static int fio_netio_splice_out(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 166 {
 167         int ret;
 168
 169         ret = vmsplice_io_u_in(td, io_u);
 170         if (ret > 0)
 171                 return splice_out(td, io_u, ret);
 172
 173         return ret;
 174 }
 175
 176 static int fio_netio_send(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 177 {
 178         int flags = 0;
 179
 180         /*
 181          * if we are going to write more, set MSG_MORE
 182          */
 183         if (td->this_io_bytes[DDIR_WRITE] + io_u->xfer_buflen < td->o.size)
 184                 flags = MSG_MORE;
 185
 186         return send(io_u->file->fd, io_u->xfer_buf, io_u->xfer_buflen, flags);
 187 }
 188
 189 static int fio_netio_recv(struct io_u *io_u)
 190 {
 191         int flags = MSG_WAITALL;
 192
 193         return recv(io_u->file->fd, io_u->xfer_buf, io_u->xfer_buflen, flags);
 194 }
 195
 196 static int fio_netio_queue(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 197 {
 198         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
 199         int ret;
 200
 201         if (io_u->ddir == DDIR_WRITE) {
 202                 if (nd->use_splice)
 203                         ret = fio_netio_splice_out(td, io_u);
 204                 else
 205                         ret = fio_netio_send(td, io_u);
 206         } else if (io_u->ddir == DDIR_READ) {
 207                 if (nd->use_splice)
 208                         ret = fio_netio_splice_in(td, io_u);
 209                 else
 210                         ret = fio_netio_recv(io_u);
 211         } else
 212                 ret = 0;        /* must be a SYNC */
 213
 214         if (ret != (int) io_u->xfer_buflen) {
 215                 if (ret >= 0) {
 216                         io_u->resid = io_u->xfer_buflen - ret;
 217                         io_u->error = 0;
 218                         return FIO_Q_COMPLETED;
 219                 } else
 220                         io_u->error = errno;
 221         }
 222
 223         if (io_u->error)
 224                 td_verror(td, io_u->error, "xfer");
 225
 226         return FIO_Q_COMPLETED;
 227 }
 228
 229 static int fio_netio_connect(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 230 {
 231         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
 232
 233         f->fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
 234         if (f->fd < 0) {
 235                 td_verror(td, errno, "socket");
 236                 return 1;
 237         }
 238
 239         if (connect(f->fd, (struct sockaddr *) &nd->addr, sizeof(nd->addr)) < 0) {
 240                 td_verror(td, errno, "connect");
 241                 return 1;
 242         }
 243
 244         return 0;
 245 }
 246
 247 static int fio_netio_accept(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 248 {
 249         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
 250         socklen_t socklen = sizeof(nd->addr);
 251         struct pollfd pfd;
 252         int ret;
 253
 254         log_info("fio: waiting for connection\n");
 255
 256         /*
 257          * Accept loop. poll for incoming events, accept them. Repeat until we
 258          * have all connections.
 259          */
 260         while (!td->terminate) {
 261                 pfd.fd = nd->listenfd;
 262                 pfd.events = POLLIN;
 263
 264                 ret = poll(&pfd, 1, -1);
 265                 if (ret < 0) {
 266                         if (errno == EINTR)
 267                                 continue;
 268
 269                         td_verror(td, errno, "poll");
 270                         break;
 271                 } else if (!ret)
 272                         continue;
 273
 274                 /*
 275                  * should be impossible
 276                  */
 277                 if (!(pfd.revents & POLLIN))
 278                         continue;
 279
 280                 f->fd = accept(nd->listenfd, (struct sockaddr *) &nd->addr, &socklen);
 281                 if (f->fd < 0) {
 282                         td_verror(td, errno, "accept");
 283                         return 1;
 284                 }
 285                 break;
 286         }
 287
 288         return 0;
 289 }
 290
 291 static int fio_netio_open_file(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 292 {
 293         if (td_read(td))
 294                 return fio_netio_accept(td, f);
 295         else
 296                 return fio_netio_connect(td, f);
 297 }
 298
 299 static int fio_netio_setup_connect(struct thread_data *td, const char *host,
 300                                    unsigned short port)
 301 {
 302         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
 303
 304         nd->addr.sin_family = AF_INET;
 305         nd->addr.sin_port = htons(port);
 306
 307         if (inet_aton(host, &nd->addr.sin_addr) != 1) {
 308                 struct hostent *hent;
 309
 310                 hent = gethostbyname(host);
 311                 if (!hent) {
 312                         td_verror(td, errno, "gethostbyname");
 313                         return 1;
 314                 }
 315
 316                 memcpy(&nd->addr.sin_addr, hent->h_addr, 4);
 317         }
 318
 319         return 0;
 320 }
 321
 322 static int fio_netio_setup_listen(struct thread_data *td, short port)
 323 {
 324         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
 325         int fd, opt;
 326
 327         fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
 328         if (fd < 0) {
 329                 td_verror(td, errno, "socket");
 330                 return 1;
 331         }
 332
 333         opt = 1;
 334         if (setsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &opt, sizeof(opt)) < 0) {
 335                 td_verror(td, errno, "setsockopt");
 336                 return 1;
 337         }
 338 #ifdef SO_REUSEPORT
 339         if (setsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEPORT, &opt, sizeof(opt)) < 0) {
 340                 td_verror(td, errno, "setsockopt");
 341                 return 1;
 342         }
 343 #endif
 344
 345         nd->addr.sin_family = AF_INET;
 346         nd->addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
 347         nd->addr.sin_port = htons(port);
 348
 349         if (bind(fd, (struct sockaddr *) &nd->addr, sizeof(nd->addr)) < 0) {
 350                 td_verror(td, errno, "bind");
 351                 return 1;
 352         }
 353         if (listen(fd, 1) < 0) {
 354                 td_verror(td, errno, "listen");
 355                 return 1;
 356         }
 357
 358         nd->listenfd = fd;
 359         return 0;
 360 }
 361
 362 static int fio_netio_init(struct thread_data *td)
 363 {
 364         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
 365         unsigned short port;
 366         char host[64], buf[128];
 367         char *sep;
 368         int ret;
 369
 370         if (td_rw(td)) {
 371                 log_err("fio: network connections must be read OR write\n");
 372                 return 1;
 373         }
 374         if (td_random(td)) {
 375                 log_err("fio: network IO can't be random\n");
 376                 return 1;
 377         }
 378
 379         strcpy(buf, td->o.filename);
 380
 381         sep = strchr(buf, '/');
 382         if (!sep) {
 383                 log_err("fio: bad network host/port <<%s>>\n", td->o.filename);
 384                 return 1;
 385         }
 386
 387         *sep = '\0';
 388         sep++;
 389         strcpy(host, buf);
 390         port = atoi(sep);
 391
 392         if (td_read(td)) {
 393                 nd->send_to_net = 0;
 394                 ret = fio_netio_setup_listen(td, port);
 395         } else {
 396                 nd->send_to_net = 1;
 397                 ret = fio_netio_setup_connect(td, host, port);
 398         }
 399
 400         return ret;
 401 }
 402
 403 static void fio_netio_cleanup(struct thread_data *td)
 404 {
 405         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
 406
 407         if (nd) {
 408                 if (nd->listenfd != -1)
 409                         close(nd->listenfd);
 410                 if (nd->pipes[0] != -1)
 411                         close(nd->pipes[0]);
 412                 if (nd->pipes[1] != -1)
 413                         close(nd->pipes[1]);
 414
 415                 free(nd);
 416                 td->io_ops->data = NULL;
 417         }
 418 }
 419
 420 static int fio_netio_setup(struct thread_data *td)
 421 {
 422         struct netio_data *nd;
 423
 424         if (!td->io_ops->data) {
 425                 nd = malloc(sizeof(*nd));;
 426
 427                 memset(nd, 0, sizeof(*nd));
 428                 nd->listenfd = -1;
 429                 nd->pipes[0] = nd->pipes[1] = -1;
 430                 td->io_ops->data = nd;
 431         }
 432
 433         return 0;
 434 }
 435
 436 static int fio_netio_setup_splice(struct thread_data *td)
 437 {
 438         struct netio_data *nd;
 439
 440         fio_netio_setup(td);
 441
 442         nd = td->io_ops->data;
 443         if (nd) {
 444                 if (pipe(nd->pipes) < 0)
 445                         return 1;
 446
 447                 nd->use_splice = 1;
 448                 return 0;
 449         }
 450
 451         return 1;
 452 }
 453
 454 static struct ioengine_ops ioengine_rw = {
 455         .name           = "net",
 456         .version        = FIO_IOOPS_VERSION,
 457         .prep           = fio_netio_prep,
 458         .queue          = fio_netio_queue,
 459         .setup          = fio_netio_setup,
 460         .init           = fio_netio_init,
 461         .cleanup        = fio_netio_cleanup,
 462         .open_file      = fio_netio_open_file,
 463         .close_file     = generic_close_file,
 464         .flags          = FIO_SYNCIO | FIO_DISKLESSIO | FIO_UNIDIR,
 465 };
 466
 467 static struct ioengine_ops ioengine_splice = {
 468         .name           = "netsplice",
 469         .version        = FIO_IOOPS_VERSION,
 470         .prep           = fio_netio_prep,
 471         .queue          = fio_netio_queue,
 472         .setup          = fio_netio_setup_splice,
 473         .init           = fio_netio_init,
 474         .cleanup        = fio_netio_cleanup,
 475         .open_file      = fio_netio_open_file,
 476         .close_file     = generic_close_file,
 477         .flags          = FIO_SYNCIO | FIO_DISKLESSIO | FIO_UNIDIR,
 478 };
 479
 480 static void fio_init fio_netio_register(void)
 481 {
 482         register_ioengine(&ioengine_rw);
 483         register_ioengine(&ioengine_splice);
 484 }
 485
 486 static void fio_exit fio_netio_unregister(void)
 487 {
 488         unregister_ioengine(&ioengine_rw);
 489         unregister_ioengine(&ioengine_splice);
 490 }