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
  25 struct netio_data {
  26         int listenfd;
  27         int use_splice;
  28         int pipes[2];
  29         struct sockaddr_in addr;
  30         struct sockaddr_in6 addr6;
  31         struct sockaddr_un addr_un;
  32 };
  33
  34 struct netio_options {
  35         struct thread_data *td;
  36         unsigned int port;
  37         unsigned int proto;
  38         unsigned int listen;
  39         unsigned int pingpong;
  40         unsigned int nodelay;
  41         unsigned int ttl;
  42         char *intfc;
  43 };
  44
  45 struct udp_close_msg {
  46         uint32_t magic;
  47         uint32_t cmd;
  48 };
  49
  50 enum {
  51         FIO_LINK_CLOSE = 0x89,
  52         FIO_LINK_OPEN_CLOSE_MAGIC = 0x6c696e6b,
  53         FIO_LINK_OPEN = 0x98,
  54
  55         FIO_TYPE_TCP    = 1,
  56         FIO_TYPE_UDP    = 2,
  57         FIO_TYPE_UNIX   = 3,
  58         FIO_TYPE_TCP_V6 = 4,
  59         FIO_TYPE_UDP_V6 = 5,
  60 };
  61
  62 static int str_hostname_cb(void *data, const char *input);
  63 static struct fio_option options[] = {
  64         {
  65                 .name   = "hostname",
  66                 .lname  = "net engine hostname",
  67                 .type   = FIO_OPT_STR_STORE,
  68                 .cb     = str_hostname_cb,
  69                 .help   = "Hostname for net IO engine",
  70                 .category = FIO_OPT_C_ENGINE,
  71                 .group  = FIO_OPT_G_NETIO,
  72         },
  73         {
  74                 .name   = "port",
  75                 .lname  = "net engine port",
  76                 .type   = FIO_OPT_INT,
  77                 .off1   = offsetof(struct netio_options, port),
  78                 .minval = 1,
  79                 .maxval = 65535,
  80                 .help   = "Port to use for TCP or UDP net connections",
  81                 .category = FIO_OPT_C_ENGINE,
  82                 .group  = FIO_OPT_G_NETIO,
  83         },
  84         {
  85                 .name   = "protocol",
  86                 .lname  = "net engine protocol",
  87                 .alias  = "proto",
  88                 .type   = FIO_OPT_STR,
  89                 .off1   = offsetof(struct netio_options, proto),
  90                 .help   = "Network protocol to use",
  91                 .def    = "tcp",
  92                 .posval = {
  93                           { .ival = "tcp",
  94                             .oval = FIO_TYPE_TCP,
  95                             .help = "Transmission Control Protocol",
  96                           },
  97                           { .ival = "tcpv6",
  98                             .oval = FIO_TYPE_TCP_V6,
  99                             .help = "Transmission Control Protocol V6",
 100                           },
 101                           { .ival = "udp",
 102                             .oval = FIO_TYPE_UDP,
 103                             .help = "User Datagram Protocol",
 104                           },
 105                           { .ival = "udpv6",
 106                             .oval = FIO_TYPE_UDP_V6,
 107                             .help = "User Datagram Protocol V6",
 108                           },
 109                           { .ival = "unix",
 110                             .oval = FIO_TYPE_UNIX,
 111                             .help = "UNIX domain socket",
 112                           },
 113                 },
 114                 .category = FIO_OPT_C_ENGINE,
 115                 .group  = FIO_OPT_G_NETIO,
 116         },
 117 #ifdef CONFIG_TCP_NODELAY
 118         {
 119                 .name   = "nodelay",
 120                 .type   = FIO_OPT_BOOL,
 121                 .off1   = offsetof(struct netio_options, nodelay),
 122                 .help   = "Use TCP_NODELAY on TCP connections",
 123                 .category = FIO_OPT_C_ENGINE,
 124                 .group  = FIO_OPT_G_NETIO,
 125         },
 126 #endif
 127         {
 128                 .name   = "listen",
 129                 .lname  = "net engine listen",
 130                 .type   = FIO_OPT_STR_SET,
 131                 .off1   = offsetof(struct netio_options, listen),
 132                 .help   = "Listen for incoming TCP connections",
 133                 .category = FIO_OPT_C_ENGINE,
 134                 .group  = FIO_OPT_G_NETIO,
 135         },
 136         {
 137                 .name   = "pingpong",
 138                 .type   = FIO_OPT_STR_SET,
 139                 .off1   = offsetof(struct netio_options, pingpong),
 140                 .help   = "Ping-pong IO requests",
 141                 .category = FIO_OPT_C_ENGINE,
 142                 .group  = FIO_OPT_G_NETIO,
 143         },
 144         {
 145                 .name   = "interface",
 146                 .lname  = "net engine interface",
 147                 .type   = FIO_OPT_STR_STORE,
 148                 .off1   = offsetof(struct netio_options, intfc),
 149                 .help   = "Network interface to use",
 150                 .category = FIO_OPT_C_ENGINE,
 151                 .group  = FIO_OPT_G_NETIO,
 152         },
 153         {
 154                 .name   = "ttl",
 155                 .lname  = "net engine multicast ttl",
 156                 .type   = FIO_OPT_INT,
 157                 .off1   = offsetof(struct netio_options, ttl),
 158                 .def    = "1",
 159                 .minval = 0,
 160                 .help   = "Time-to-live value for outgoing UDP multicast packets",
 161                 .category = FIO_OPT_C_ENGINE,
 162                 .group  = FIO_OPT_G_NETIO,
 163         },
 164         {
 165                 .name   = NULL,
 166         },
 167 };
 168
 169 static inline int is_udp(struct netio_options *o)
 170 {
 171         return o->proto == FIO_TYPE_UDP || o->proto == FIO_TYPE_UDP_V6;
 172 }
 173
 174 static inline int is_tcp(struct netio_options *o)
 175 {
 176         return o->proto == FIO_TYPE_TCP || o->proto == FIO_TYPE_TCP_V6;
 177 }
 178
 179 static inline int is_ipv6(struct netio_options *o)
 180 {
 181         return o->proto == FIO_TYPE_UDP_V6 || o->proto == FIO_TYPE_TCP_V6;
 182 }
 183
 184 /*
 185  * Return -1 for error and 'nr events' for a positive number
 186  * of events
 187  */
 188 static int poll_wait(struct thread_data *td, int fd, short events)
 189 {
 190         struct pollfd pfd;
 191         int ret;
 192
 193         while (!td->terminate) {
 194                 pfd.fd = fd;
 195                 pfd.events = events;
 196                 ret = poll(&pfd, 1, -1);
 197                 if (ret < 0) {
 198                         if (errno == EINTR)
 199                                 break;
 200
 201                         td_verror(td, errno, "poll");
 202                         return -1;
 203                 } else if (!ret)
 204                         continue;
 205
 206                 break;
 207         }
 208
 209         if (pfd.revents & events)
 210                 return 1;
 211
 212         return -1;
 213 }
 214
 215 static int fio_netio_is_multicast(const char *mcaddr)
 216 {
 217         in_addr_t addr = inet_network(mcaddr);
 218         if (addr == -1)
 219                 return 0;
 220
 221         if (inet_network("224.0.0.0") <= addr &&
 222             inet_network("239.255.255.255") >= addr)
 223                 return 1;
 224
 225         return 0;
 226 }
 227
 228
 229 static int fio_netio_prep(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 230 {
 231         struct netio_options *o = td->eo;
 232
 233         /*
 234          * Make sure we don't see spurious reads to a receiver, and vice versa
 235          */
 236         if (is_tcp(o))
 237                 return 0;
 238
 239         if ((o->listen && io_u->ddir == DDIR_WRITE) ||
 240             (!o->listen && io_u->ddir == DDIR_READ)) {
 241                 td_verror(td, EINVAL, "bad direction");
 242                 return 1;
 243         }
 244
 245         return 0;
 246 }
 247
 248 #ifdef CONFIG_LINUX_SPLICE
 249 static int splice_io_u(int fdin, int fdout, unsigned int len)
 250 {
 251         int bytes = 0;
 252
 253         while (len) {
 254                 int ret = splice(fdin, NULL, fdout, NULL, len, 0);
 255
 256                 if (ret < 0) {
 257                         if (!bytes)
 258                                 bytes = ret;
 259
 260                         break;
 261                 } else if (!ret)
 262                         break;
 263
 264                 bytes += ret;
 265                 len -= ret;
 266         }
 267
 268         return bytes;
 269 }
 270
 271 /*
 272  * Receive bytes from a socket and fill them into the internal pipe
 273  */
 274 static int splice_in(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 275 {
 276         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
 277
 278         return splice_io_u(io_u->file->fd, nd->pipes[1], io_u->xfer_buflen);
 279 }
 280
 281 /*
 282  * Transmit 'len' bytes from the internal pipe
 283  */
 284 static int splice_out(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 285                       unsigned int len)
 286 {
 287         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
 288
 289         return splice_io_u(nd->pipes[0], io_u->file->fd, len);
 290 }
 291
 292 static int vmsplice_io_u(struct io_u *io_u, int fd, unsigned int len)
 293 {
 294         struct iovec iov = {
 295                 .iov_base = io_u->xfer_buf,
 296                 .iov_len = len,
 297         };
 298         int bytes = 0;
 299
 300         while (iov.iov_len) {
 301                 int ret = vmsplice(fd, &iov, 1, SPLICE_F_MOVE);
 302
 303                 if (ret < 0) {
 304                         if (!bytes)
 305                                 bytes = ret;
 306                         break;
 307                 } else if (!ret)
 308                         break;
 309
 310                 iov.iov_len -= ret;
 311                 iov.iov_base += ret;
 312                 bytes += ret;
 313         }
 314
 315         return bytes;
 316
 317 }
 318
 319 /*
 320  * vmsplice() pipe to io_u buffer
 321  */
 322 static int vmsplice_io_u_out(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 323                              unsigned int len)
 324 {
 325         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
 326
 327         return vmsplice_io_u(io_u, nd->pipes[0], len);
 328 }
 329
 330 /*
 331  * vmsplice() io_u to pipe
 332  */
 333 static int vmsplice_io_u_in(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 334 {
 335         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
 336
 337         return vmsplice_io_u(io_u, nd->pipes[1], io_u->xfer_buflen);
 338 }
 339
 340 /*
 341  * splice receive - transfer socket data into a pipe using splice, then map
 342  * that pipe data into the io_u using vmsplice.
 343  */
 344 static int fio_netio_splice_in(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 345 {
 346         int ret;
 347
 348         ret = splice_in(td, io_u);
 349         if (ret > 0)
 350                 return vmsplice_io_u_out(td, io_u, ret);
 351
 352         return ret;
 353 }
 354
 355 /*
 356  * splice transmit - map data from the io_u into a pipe by using vmsplice,
 357  * then transfer that pipe to a socket using splice.
 358  */
 359 static int fio_netio_splice_out(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 360 {
 361         int ret;
 362
 363         ret = vmsplice_io_u_in(td, io_u);
 364         if (ret > 0)
 365                 return splice_out(td, io_u, ret);
 366
 367         return ret;
 368 }
 369 #else
 370 static int fio_netio_splice_in(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 371 {
 372         errno = EOPNOTSUPP;
 373         return -1;
 374 }
 375
 376 static int fio_netio_splice_out(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 377 {
 378         errno = EOPNOTSUPP;
 379         return -1;
 380 }
 381 #endif
 382
 383 static int fio_netio_send(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 384 {
 385         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
 386         struct netio_options *o = td->eo;
 387         int ret, flags = 0;
 388
 389         do {
 390                 if (is_udp(o)) {
 391                         struct sockaddr *to;
 392                         socklen_t len;
 393
 394                         if (is_ipv6(o)) {
 395                                 to = (struct sockaddr *) &nd->addr6;
 396                                 len = sizeof(nd->addr6);
 397                         } else {
 398                                 to = (struct sockaddr *) &nd->addr;
 399                                 len = sizeof(nd->addr);
 400                         }
 401
 402                         ret = sendto(io_u->file->fd, io_u->xfer_buf,
 403                                         io_u->xfer_buflen, flags, to, len);
 404                 } else {
 405                         /*
 406                          * if we are going to write more, set MSG_MORE
 407                          */
 408 #ifdef MSG_MORE
 409                         if ((td->this_io_bytes[DDIR_WRITE] + io_u->xfer_buflen <
 410                             td->o.size) && !o->pingpong)
 411                                 flags |= MSG_MORE;
 412 #endif
 413                         ret = send(io_u->file->fd, io_u->xfer_buf,
 414                                         io_u->xfer_buflen, flags);
 415                 }
 416                 if (ret > 0)
 417                         break;
 418
 419                 ret = poll_wait(td, io_u->file->fd, POLLOUT);
 420                 if (ret <= 0)
 421                         break;
 422         } while (1);
 423
 424         return ret;
 425 }
 426
 427 static int is_udp_close(struct io_u *io_u, int len)
 428 {
 429         struct udp_close_msg *msg;
 430
 431         if (len != sizeof(struct udp_close_msg))
 432                 return 0;
 433
 434         msg = io_u->xfer_buf;
 435         if (ntohl(msg->magic) != FIO_LINK_OPEN_CLOSE_MAGIC)
 436                 return 0;
 437         if (ntohl(msg->cmd) != FIO_LINK_CLOSE)
 438                 return 0;
 439
 440         return 1;
 441 }
 442
 443 static int fio_netio_recv(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 444 {
 445         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
 446         struct netio_options *o = td->eo;
 447         int ret, flags = 0;
 448
 449         do {
 450                 if (is_udp(o)) {
 451                         struct sockaddr *from;
 452                         socklen_t l, *len = &l;
 453
 454                         if (o->listen) {
 455                                 if (!is_ipv6(o)) {
 456                                         from = (struct sockaddr *) &nd->addr;
 457                                         *len = sizeof(nd->addr);
 458                                 } else {
 459                                         from = (struct sockaddr *) &nd->addr6;
 460                                         *len = sizeof(nd->addr6);
 461                                 }
 462                         } else {
 463                                 from = NULL;
 464                                 len = NULL;
 465                         }
 466
 467                         ret = recvfrom(io_u->file->fd, io_u->xfer_buf,
 468                                         io_u->xfer_buflen, flags, from, len);
 469                         if (is_udp_close(io_u, ret)) {
 470                                 td->done = 1;
 471                                 return 0;
 472                         }
 473                 } else {
 474                         ret = recv(io_u->file->fd, io_u->xfer_buf,
 475                                         io_u->xfer_buflen, flags);
 476                 }
 477                 if (ret > 0)
 478                         break;
 479                 else if (!ret && (flags & MSG_WAITALL))
 480                         break;
 481
 482                 ret = poll_wait(td, io_u->file->fd, POLLIN);
 483                 if (ret <= 0)
 484                         break;
 485                 flags |= MSG_WAITALL;
 486         } while (1);
 487
 488         return ret;
 489 }
 490
 491 static int __fio_netio_queue(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 492                              enum fio_ddir ddir)
 493 {
 494         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
 495         struct netio_options *o = td->eo;
 496         int ret;
 497
 498         if (ddir == DDIR_WRITE) {
 499                 if (!nd->use_splice || is_udp(o) ||
 500                     o->proto == FIO_TYPE_UNIX)
 501                         ret = fio_netio_send(td, io_u);
 502                 else
 503                         ret = fio_netio_splice_out(td, io_u);
 504         } else if (ddir == DDIR_READ) {
 505                 if (!nd->use_splice || is_udp(o) ||
 506                     o->proto == FIO_TYPE_UNIX)
 507                         ret = fio_netio_recv(td, io_u);
 508                 else
 509                         ret = fio_netio_splice_in(td, io_u);
 510         } else
 511                 ret = 0;        /* must be a SYNC */
 512
 513         if (ret != (int) io_u->xfer_buflen) {
 514                 if (ret >= 0) {
 515                         io_u->resid = io_u->xfer_buflen - ret;
 516                         io_u->error = 0;
 517                         return FIO_Q_COMPLETED;
 518                 } else {
 519                         int err = errno;
 520
 521                         if (ddir == DDIR_WRITE && err == EMSGSIZE)
 522                                 return FIO_Q_BUSY;
 523
 524                         io_u->error = err;
 525                 }
 526         }
 527
 528         if (io_u->error)
 529                 td_verror(td, io_u->error, "xfer");
 530
 531         return FIO_Q_COMPLETED;
 532 }
 533
 534 static int fio_netio_queue(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 535 {
 536         struct netio_options *o = td->eo;
 537         int ret;
 538
 539         fio_ro_check(td, io_u);
 540
 541         ret = __fio_netio_queue(td, io_u, io_u->ddir);
 542         if (!o->pingpong || ret != FIO_Q_COMPLETED)
 543                 return ret;
 544
 545         /*
 546          * For ping-pong mode, receive or send reply as needed
 547          */
 548         if (td_read(td) && io_u->ddir == DDIR_READ)
 549                 ret = __fio_netio_queue(td, io_u, DDIR_WRITE);
 550         else if (td_write(td) && io_u->ddir == DDIR_WRITE)
 551                 ret = __fio_netio_queue(td, io_u, DDIR_READ);
 552
 553         return ret;
 554 }
 555
 556 static int fio_netio_connect(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 557 {
 558         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
 559         struct netio_options *o = td->eo;
 560         int type, domain;
 561
 562         if (o->proto == FIO_TYPE_TCP) {
 563                 domain = AF_INET;
 564                 type = SOCK_STREAM;
 565         } else if (o->proto == FIO_TYPE_TCP_V6) {
 566                 domain = AF_INET6;
 567                 type = SOCK_STREAM;
 568         } else if (o->proto == FIO_TYPE_UDP) {
 569                 domain = AF_INET;
 570                 type = SOCK_DGRAM;
 571         } else if (o->proto == FIO_TYPE_UDP_V6) {
 572                 domain = AF_INET6;
 573                 type = SOCK_DGRAM;
 574         } else if (o->proto == FIO_TYPE_UNIX) {
 575                 domain = AF_UNIX;
 576                 type = SOCK_STREAM;
 577         } else {
 578                 log_err("fio: bad network type %d\n", o->proto);
 579                 f->fd = -1;
 580                 return 1;
 581         }
 582
 583         f->fd = socket(domain, type, 0);
 584         if (f->fd < 0) {
 585                 td_verror(td, errno, "socket");
 586                 return 1;
 587         }
 588
 589 #ifdef CONFIG_TCP_NODELAY
 590         if (o->nodelay && is_tcp(o)) {
 591                 int optval = 1;
 592
 593                 if (setsockopt(f->fd, IPPROTO_TCP, TCP_NODELAY, (void *) &optval, sizeof(int)) < 0) {
 594                         log_err("fio: cannot set TCP_NODELAY option on socket (%s), disable with 'nodelay=0'\n", strerror(errno));
 595                         return 1;
 596                 }
 597         }
 598 #endif
 599
 600         if (is_udp(o)) {
 601                 if (!fio_netio_is_multicast(td->o.filename))
 602                         return 0;
 603                 if (is_ipv6(o)) {
 604                         log_err("fio: multicast not supported on IPv6\n");
 605                         close(f->fd);
 606                         return 1;
 607                 }
 608
 609                 if (o->intfc) {
 610                         struct in_addr interface_addr;
 611
 612                         if (inet_aton(o->intfc, &interface_addr) == 0) {
 613                                 log_err("fio: interface not valid interface IP\n");
 614                                 close(f->fd);
 615                                 return 1;
 616                         }
 617                         if (setsockopt(f->fd, IPPROTO_IP, IP_MULTICAST_IF, (const char*)&interface_addr, sizeof(interface_addr)) < 0) {
 618                                 td_verror(td, errno, "setsockopt IP_MULTICAST_IF");
 619                                 close(f->fd);
 620                                 return 1;
 621                         }
 622                 }
 623                 if (setsockopt(f->fd, IPPROTO_IP, IP_MULTICAST_TTL, (const char*)&o->ttl, sizeof(o->ttl)) < 0) {
 624                         td_verror(td, errno, "setsockopt IP_MULTICAST_TTL");
 625                         close(f->fd);
 626                         return 1;
 627                 }
 628                 return 0;
 629         } else if (o->proto == FIO_TYPE_TCP) {
 630                 socklen_t len = sizeof(nd->addr);
 631
 632                 if (connect(f->fd, (struct sockaddr *) &nd->addr, len) < 0) {
 633                         td_verror(td, errno, "connect");
 634                         close(f->fd);
 635                         return 1;
 636                 }
 637         } else if (o->proto == FIO_TYPE_TCP_V6) {
 638                 socklen_t len = sizeof(nd->addr6);
 639
 640                 if (connect(f->fd, (struct sockaddr *) &nd->addr6, len) < 0) {
 641                         td_verror(td, errno, "connect");
 642                         close(f->fd);
 643                         return 1;
 644                 }
 645
 646         } else {
 647                 struct sockaddr_un *addr = &nd->addr_un;
 648                 socklen_t len;
 649
 650                 len = sizeof(addr->sun_family) + strlen(addr->sun_path) + 1;
 651
 652                 if (connect(f->fd, (struct sockaddr *) addr, len) < 0) {
 653                         td_verror(td, errno, "connect");
 654                         close(f->fd);
 655                         return 1;
 656                 }
 657         }
 658
 659         return 0;
 660 }
 661
 662 static int fio_netio_accept(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 663 {
 664         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
 665         struct netio_options *o = td->eo;
 666         socklen_t socklen;
 667         int state;
 668
 669         if (is_udp(o)) {
 670                 f->fd = nd->listenfd;
 671                 return 0;
 672         }
 673
 674         state = td->runstate;
 675         td_set_runstate(td, TD_SETTING_UP);
 676
 677         log_info("fio: waiting for connection\n");
 678
 679         if (poll_wait(td, nd->listenfd, POLLIN) < 0)
 680                 goto err;
 681
 682         if (o->proto == FIO_TYPE_TCP) {
 683                 socklen = sizeof(nd->addr);
 684                 f->fd = accept(nd->listenfd, (struct sockaddr *) &nd->addr, &socklen);
 685         } else {
 686                 socklen = sizeof(nd->addr6);
 687                 f->fd = accept(nd->listenfd, (struct sockaddr *) &nd->addr6, &socklen);
 688         }
 689
 690         if (f->fd < 0) {
 691                 td_verror(td, errno, "accept");
 692                 goto err;
 693         }
 694
 695 #ifdef CONFIG_TCP_NODELAY
 696         if (o->nodelay && is_tcp(o)) {
 697                 int optval = 1;
 698
 699                 if (setsockopt(f->fd, IPPROTO_TCP, TCP_NODELAY, (void *) &optval, sizeof(int)) < 0) {
 700                         log_err("fio: cannot set TCP_NODELAY option on socket (%s), disable with 'nodelay=0'\n", strerror(errno));
 701                         return 1;
 702                 }
 703         }
 704 #endif
 705
 706         reset_all_stats(td);
 707         td_set_runstate(td, state);
 708         return 0;
 709 err:
 710         td_set_runstate(td, state);
 711         return 1;
 712 }
 713
 714 static void fio_netio_udp_close(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 715 {
 716         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
 717         struct netio_options *o = td->eo;
 718         struct udp_close_msg msg;
 719         struct sockaddr *to;
 720         socklen_t len;
 721         int ret;
 722
 723         if (is_ipv6(o)) {
 724                 to = (struct sockaddr *) &nd->addr6;
 725                 len = sizeof(nd->addr6);
 726         } else {
 727                 to = (struct sockaddr *) &nd->addr;
 728                 len = sizeof(nd->addr);
 729         }
 730
 731         msg.magic = htonl(FIO_LINK_OPEN_CLOSE_MAGIC);
 732         msg.cmd = htonl(FIO_LINK_CLOSE);
 733
 734         ret = sendto(f->fd, (void *) &msg, sizeof(msg), MSG_WAITALL, to, len);
 735         if (ret < 0)
 736                 td_verror(td, errno, "sendto udp link close");
 737 }
 738
 739 static int fio_netio_close_file(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 740 {
 741         struct netio_options *o = td->eo;
 742
 743         /*
 744          * If this is an UDP connection, notify the receiver that we are
 745          * closing down the link
 746          */
 747         if (is_udp(o))
 748                 fio_netio_udp_close(td, f);
 749
 750         return generic_close_file(td, f);
 751 }
 752
 753 static int fio_netio_udp_recv_open(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 754 {
 755         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
 756         struct netio_options *o = td->eo;
 757         struct udp_close_msg msg;
 758         struct sockaddr *to;
 759         socklen_t len;
 760         int ret;
 761
 762         if (is_ipv6(o)) {
 763                 len = sizeof(nd->addr6);
 764                 to = (struct sockaddr *) &nd->addr6;
 765         } else {
 766                 len = sizeof(nd->addr);
 767                 to = (struct sockaddr *) &nd->addr;
 768         }
 769
 770         ret = recvfrom(f->fd, (void *) &msg, sizeof(msg), MSG_WAITALL, to, &len);
 771         if (ret < 0) {
 772                 td_verror(td, errno, "recvfrom udp link open");
 773                 return ret;
 774         }
 775
 776         if (ntohl(msg.magic) != FIO_LINK_OPEN_CLOSE_MAGIC ||
 777             ntohl(msg.cmd) != FIO_LINK_OPEN) {
 778                 log_err("fio: bad udp open magic %x/%x\n", ntohl(msg.magic),
 779                                                                 ntohl(msg.cmd));
 780                 return -1;
 781         }
 782
 783         return 0;
 784 }
 785
 786 static int fio_netio_udp_send_open(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 787 {
 788         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
 789         struct netio_options *o = td->eo;
 790         struct udp_close_msg msg;
 791         struct sockaddr *to;
 792         socklen_t len;
 793         int ret;
 794
 795         if (is_ipv6(o)) {
 796                 len = sizeof(nd->addr6);
 797                 to = (struct sockaddr *) &nd->addr6;
 798         } else {
 799                 len = sizeof(nd->addr);
 800                 to = (struct sockaddr *) &nd->addr;
 801         }
 802
 803         msg.magic = htonl(FIO_LINK_OPEN_CLOSE_MAGIC);
 804         msg.cmd = htonl(FIO_LINK_OPEN);
 805
 806         ret = sendto(f->fd, (void *) &msg, sizeof(msg), MSG_WAITALL, to, len);
 807         if (ret < 0) {
 808                 td_verror(td, errno, "sendto udp link open");
 809                 return ret;
 810         }
 811
 812         return 0;
 813 }
 814
 815 static int fio_netio_open_file(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 816 {
 817         int ret;
 818         struct netio_options *o = td->eo;
 819
 820         if (o->listen)
 821                 ret = fio_netio_accept(td, f);
 822         else
 823                 ret = fio_netio_connect(td, f);
 824
 825         if (ret) {
 826                 f->fd = -1;
 827                 return ret;
 828         }
 829
 830         if (is_udp(o)) {
 831                 if (td_write(td))
 832                         ret = fio_netio_udp_send_open(td, f);
 833                 else {
 834                         int state;
 835
 836                         state = td->runstate;
 837                         td_set_runstate(td, TD_SETTING_UP);
 838                         ret = fio_netio_udp_recv_open(td, f);
 839                         td_set_runstate(td, state);
 840                 }
 841         }
 842
 843         if (ret)
 844                 fio_netio_close_file(td, f);
 845
 846         return ret;
 847 }
 848
 849 static int fio_fill_addr(struct thread_data *td, const char *host, int af,
 850                          void *dst, struct addrinfo **res)
 851 {
 852         struct netio_options *o = td->eo;
 853         struct addrinfo hints;
 854         int ret;
 855
 856         if (inet_pton(af, host, dst))
 857                 return 0;
 858
 859         memset(&hints, 0, sizeof(hints));
 860         hints.ai_family = AF_UNSPEC;
 861
 862         if (is_tcp(o))
 863                 hints.ai_socktype = SOCK_STREAM;
 864         else
 865                 hints.ai_socktype = SOCK_DGRAM;
 866
 867         ret = getaddrinfo(host, NULL, &hints, res);
 868         if (ret) {
 869                 int e = EINVAL;
 870                 char str[128];
 871
 872                 if (ret == EAI_SYSTEM)
 873                         e = errno;
 874
 875                 snprintf(str, sizeof(str), "getaddrinfo: %s", gai_strerror(ret));
 876                 td_verror(td, e, str);
 877                 return 1;
 878         }
 879
 880         return 0;
 881 }
 882
 883 static int fio_netio_setup_connect_inet(struct thread_data *td,
 884                                         const char *host, unsigned short port)
 885 {
 886         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
 887         struct netio_options *o = td->eo;
 888         struct addrinfo *res = NULL;
 889         void *dst, *src;
 890         int af, len;
 891
 892         if (!host) {
 893                 log_err("fio: connect with no host to connect to.\n");
 894                 if (td_read(td))
 895                         log_err("fio: did you forget to set 'listen'?\n");
 896
 897                 td_verror(td, EINVAL, "no hostname= set");
 898                 return 1;
 899         }
 900
 901         nd->addr.sin_family = AF_INET;
 902         nd->addr.sin_port = htons(port);
 903         nd->addr6.sin6_family = AF_INET6;
 904         nd->addr6.sin6_port = htons(port);
 905
 906         if (is_ipv6(o)) {
 907                 af = AF_INET6;
 908                 dst = &nd->addr6;
 909         } else {
 910                 af = AF_INET;
 911                 dst = &nd->addr;
 912         }
 913
 914         if (fio_fill_addr(td, host, af, dst, &res))
 915                 return 1;
 916
 917         if (!res)
 918                 return 0;
 919
 920         if (is_ipv6(o)) {
 921                 len = sizeof(nd->addr6.sin6_addr);
 922                 src = &((struct sockaddr_in6 *) res->ai_addr)->sin6_addr;
 923         } else {
 924                 len = sizeof(nd->addr.sin_addr);
 925                 src = &((struct sockaddr_in *) res->ai_addr)->sin_addr;
 926         }
 927
 928         memcpy(dst, src, len);
 929         freeaddrinfo(res);
 930         return 0;
 931 }
 932
 933 static int fio_netio_setup_connect_unix(struct thread_data *td,
 934                                         const char *path)
 935 {
 936         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
 937         struct sockaddr_un *soun = &nd->addr_un;
 938
 939         soun->sun_family = AF_UNIX;
 940         strcpy(soun->sun_path, path);
 941         return 0;
 942 }
 943
 944 static int fio_netio_setup_connect(struct thread_data *td)
 945 {
 946         struct netio_options *o = td->eo;
 947
 948         if (is_udp(o) || is_tcp(o))
 949                 return fio_netio_setup_connect_inet(td, td->o.filename,o->port);
 950         else
 951                 return fio_netio_setup_connect_unix(td, td->o.filename);
 952 }
 953
 954 static int fio_netio_setup_listen_unix(struct thread_data *td, const char *path)
 955 {
 956         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
 957         struct sockaddr_un *addr = &nd->addr_un;
 958         mode_t mode;
 959         int len, fd;
 960
 961         fd = socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0);
 962         if (fd < 0) {
 963                 log_err("fio: socket: %s\n", strerror(errno));
 964                 return -1;
 965         }
 966
 967         mode = umask(000);
 968
 969         memset(addr, 0, sizeof(*addr));
 970         addr->sun_family = AF_UNIX;
 971         strcpy(addr->sun_path, path);
 972         unlink(path);
 973
 974         len = sizeof(addr->sun_family) + strlen(path) + 1;
 975
 976         if (bind(fd, (struct sockaddr *) addr, len) < 0) {
 977                 log_err("fio: bind: %s\n", strerror(errno));
 978                 close(fd);
 979                 return -1;
 980         }
 981
 982         umask(mode);
 983         nd->listenfd = fd;
 984         return 0;
 985 }
 986
 987 static int fio_netio_setup_listen_inet(struct thread_data *td, short port)
 988 {
 989         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
 990         struct netio_options *o = td->eo;
 991         struct ip_mreq mr;
 992         struct sockaddr_in sin;
 993         struct sockaddr_in6 sin6;
 994         struct sockaddr *saddr;
 995         int fd, opt, type, domain;
 996         socklen_t len;
 997
 998         memset(&sin, 0, sizeof(sin));
 999         memset(&sin6, 0, sizeof(sin6));
1000
1001         if (o->proto == FIO_TYPE_TCP) {
1002                 type = SOCK_STREAM;
1003                 domain = AF_INET;
1004         } else if (o->proto == FIO_TYPE_TCP_V6) {
1005                 type = SOCK_STREAM;
1006                 domain = AF_INET6;
1007         } else if (o->proto == FIO_TYPE_UDP) {
1008                 type = SOCK_DGRAM;
1009                 domain = AF_INET;
1010         } else if (o->proto == FIO_TYPE_UDP_V6) {
1011                 type = SOCK_DGRAM;
1012                 domain = AF_INET6;
1013         } else {
1014                 log_err("fio: unknown proto %d\n", o->proto);
1015                 return 1;
1016         }
1017
1018         fd = socket(domain, type, 0);
1019         if (fd < 0) {
1020                 td_verror(td, errno, "socket");
1021                 return 1;
1022         }
1023
1024         opt = 1;
1025         if (setsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, (void *) &opt, sizeof(opt)) < 0) {
1026                 td_verror(td, errno, "setsockopt");
1027                 close(fd);
1028                 return 1;
1029         }
1030 #ifdef SO_REUSEPORT
1031         if (setsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEPORT, (void *) &opt, sizeof(opt)) < 0) {
1032                 td_verror(td, errno, "setsockopt");
1033                 close(fd);
1034                 return 1;
1035         }
1036 #endif
1037
1038         if (td->o.filename){
1039                 if (!is_udp(o) || !fio_netio_is_multicast(td->o.filename)) {
1040                         log_err("fio: hostname not valid for non-multicast inbound network IO\n");
1041                         close(fd);
1042                         return 1;
1043                 }
1044
1045                 inet_aton(td->o.filename, &sin.sin_addr);
1046
1047                 mr.imr_multiaddr = sin.sin_addr;
1048                 if (o->intfc) {
1049                         if (inet_aton(o->intfc, &mr.imr_interface) == 0) {
1050                                 log_err("fio: interface not valid interface IP\n");
1051                                 close(fd);
1052                                 return 1;
1053                         }
1054                 } else {
1055                         mr.imr_interface.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
1056                 }
1057                 if (setsockopt(fd, IPPROTO_IP, IP_ADD_MEMBERSHIP, (const char*)&mr, sizeof(mr)) < 0) {
1058                         td_verror(td, errno, "setsockopt IP_ADD_MEMBERSHIP");
1059                         close(fd);
1060                         return 1;
1061                 }
1062         }
1063
1064         if (!is_ipv6(o)) {
1065                 saddr = (struct sockaddr *) &nd->addr;
1066                 len = sizeof(nd->addr);
1067
1068                 nd->addr.sin_family = AF_INET;
1069                 nd->addr.sin_addr.s_addr = sin.sin_addr.s_addr ? sin.sin_addr.s_addr : htonl(INADDR_ANY);
1070                 nd->addr.sin_port = htons(port);
1071         } else {
1072                 saddr = (struct sockaddr *) &nd->addr6;
1073                 len = sizeof(nd->addr6);
1074
1075                 nd->addr6.sin6_family = AF_INET6;
1076                 nd->addr6.sin6_addr = sin6.sin6_addr.s6_addr ? sin6.sin6_addr : in6addr_any;
1077                 nd->addr6.sin6_port = htons(port);
1078         }
1079
1080         if (bind(fd, saddr, len) < 0) {
1081                 td_verror(td, errno, "bind");
1082                 return 1;
1083         }
1084
1085         nd->listenfd = fd;
1086         return 0;
1087 }
1088
1089 static int fio_netio_setup_listen(struct thread_data *td)
1090 {
1091         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
1092         struct netio_options *o = td->eo;
1093         int ret;
1094
1095         if (is_udp(o) || is_tcp(o))
1096                 ret = fio_netio_setup_listen_inet(td, o->port);
1097         else
1098                 ret = fio_netio_setup_listen_unix(td, td->o.filename);
1099
1100         if (ret)
1101                 return ret;
1102         if (is_udp(o))
1103                 return 0;
1104
1105         if (listen(nd->listenfd, 10) < 0) {
1106                 td_verror(td, errno, "listen");
1107                 nd->listenfd = -1;
1108                 return 1;
1109         }
1110
1111         return 0;
1112 }
1113
1114 static int fio_netio_init(struct thread_data *td)
1115 {
1116         struct netio_options *o = td->eo;
1117         int ret;
1118
1119 #ifdef WIN32
1120         WSADATA wsd;
1121         WSAStartup(MAKEWORD(2,2), &wsd);
1122 #endif
1123
1124         if (td_random(td)) {
1125                 log_err("fio: network IO can't be random\n");
1126                 return 1;
1127         }
1128
1129         if (o->proto == FIO_TYPE_UNIX && o->port) {
1130                 log_err("fio: network IO port not valid with unix socket\n");
1131                 return 1;
1132         } else if (o->proto != FIO_TYPE_UNIX && !o->port) {
1133                 log_err("fio: network IO requires port for tcp or udp\n");
1134                 return 1;
1135         }
1136
1137         if (!is_tcp(o)) {
1138                 if (o->listen) {
1139                         log_err("fio: listen only valid for TCP proto IO\n");
1140                         return 1;
1141                 }
1142                 if (td_rw(td)) {
1143                         log_err("fio: datagram network connections must be"
1144                                    " read OR write\n");
1145                         return 1;
1146                 }
1147                 if (o->proto == FIO_TYPE_UNIX && !td->o.filename) {
1148                         log_err("fio: UNIX sockets need host/filename\n");
1149                         return 1;
1150                 }
1151                 o->listen = td_read(td);
1152         }
1153
1154         if (o->listen)
1155                 ret = fio_netio_setup_listen(td);
1156         else
1157                 ret = fio_netio_setup_connect(td);
1158
1159         return ret;
1160 }
1161
1162 static void fio_netio_cleanup(struct thread_data *td)
1163 {
1164         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
1165
1166         if (nd) {
1167                 if (nd->listenfd != -1)
1168                         close(nd->listenfd);
1169                 if (nd->pipes[0] != -1)
1170                         close(nd->pipes[0]);
1171                 if (nd->pipes[1] != -1)
1172                         close(nd->pipes[1]);
1173
1174                 free(nd);
1175         }
1176 }
1177
1178 static int fio_netio_setup(struct thread_data *td)
1179 {
1180         struct netio_data *nd;
1181
1182         if (!td->files_index) {
1183                 add_file(td, td->o.filename ?: "net");
1184                 td->o.nr_files = td->o.nr_files ?: 1;
1185         }
1186
1187         if (!td->io_ops->data) {
1188                 nd = malloc(sizeof(*nd));;
1189
1190                 memset(nd, 0, sizeof(*nd));
1191                 nd->listenfd = -1;
1192                 nd->pipes[0] = nd->pipes[1] = -1;
1193                 td->io_ops->data = nd;
1194         }
1195
1196         return 0;
1197 }
1198
1199 static void fio_netio_terminate(struct thread_data *td)
1200 {
1201         kill(td->pid, SIGUSR2);
1202 }
1203
1204 #ifdef CONFIG_LINUX_SPLICE
1205 static int fio_netio_setup_splice(struct thread_data *td)
1206 {
1207         struct netio_data *nd;
1208
1209         fio_netio_setup(td);
1210
1211         nd = td->io_ops->data;
1212         if (nd) {
1213                 if (pipe(nd->pipes) < 0)
1214                         return 1;
1215
1216                 nd->use_splice = 1;
1217                 return 0;
1218         }
1219
1220         return 1;
1221 }
1222
1223 static struct ioengine_ops ioengine_splice = {
1224         .name                   = "netsplice",
1225         .version                = FIO_IOOPS_VERSION,
1226         .prep                   = fio_netio_prep,
1227         .queue                  = fio_netio_queue,
1228         .setup                  = fio_netio_setup_splice,
1229         .init                   = fio_netio_init,
1230         .cleanup                = fio_netio_cleanup,
1231         .open_file              = fio_netio_open_file,
1232         .close_file             = fio_netio_close_file,
1233         .terminate              = fio_netio_terminate,
1234         .options                = options,
1235         .option_struct_size     = sizeof(struct netio_options),
1236         .flags                  = FIO_SYNCIO | FIO_DISKLESSIO | FIO_UNIDIR |
1237                                   FIO_PIPEIO,
1238 };
1239 #endif
1240
1241 static struct ioengine_ops ioengine_rw = {
1242         .name                   = "net",
1243         .version                = FIO_IOOPS_VERSION,
1244         .prep                   = fio_netio_prep,
1245         .queue                  = fio_netio_queue,
1246         .setup                  = fio_netio_setup,
1247         .init                   = fio_netio_init,
1248         .cleanup                = fio_netio_cleanup,
1249         .open_file              = fio_netio_open_file,
1250         .close_file             = fio_netio_close_file,
1251         .terminate              = fio_netio_terminate,
1252         .options                = options,
1253         .option_struct_size     = sizeof(struct netio_options),
1254         .flags                  = FIO_SYNCIO | FIO_DISKLESSIO | FIO_UNIDIR |
1255                                   FIO_PIPEIO | FIO_BIT_BASED,
1256 };
1257
1258 static int str_hostname_cb(void *data, const char *input)
1259 {
1260         struct netio_options *o = data;
1261
1262         if (o->td->o.filename)
1263                 free(o->td->o.filename);
1264         o->td->o.filename = strdup(input);
1265         return 0;
1266 }
1267
1268 static void fio_init fio_netio_register(void)
1269 {
1270         register_ioengine(&ioengine_rw);
1271 #ifdef CONFIG_LINUX_SPLICE
1272         register_ioengine(&ioengine_splice);
1273 #endif
1274 }
1275
1276 static void fio_exit fio_netio_unregister(void)
1277 {
1278         unregister_ioengine(&ioengine_rw);
1279 #ifdef CONFIG_LINUX_SPLICE
1280         unregister_ioengine(&ioengine_splice);
1281 #endif
1282 }