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         fio_ro_check(td, io_u);
 202
 203         if (io_u->ddir == DDIR_WRITE) {
 204                 if (nd->use_splice)
 205                         ret = fio_netio_splice_out(td, io_u);
 206                 else
 207                         ret = fio_netio_send(td, io_u);
 208         } else if (io_u->ddir == DDIR_READ) {
 209                 if (nd->use_splice)
 210                         ret = fio_netio_splice_in(td, io_u);
 211                 else
 212                         ret = fio_netio_recv(io_u);
 213         } else
 214                 ret = 0;        /* must be a SYNC */
 215
 216         if (ret != (int) io_u->xfer_buflen) {
 217                 if (ret >= 0) {
 218                         io_u->resid = io_u->xfer_buflen - ret;
 219                         io_u->error = 0;
 220                         return FIO_Q_COMPLETED;
 221                 } else
 222                         io_u->error = errno;
 223         }
 224
 225         if (io_u->error)
 226                 td_verror(td, io_u->error, "xfer");
 227
 228         return FIO_Q_COMPLETED;
 229 }
 230
 231 static int fio_netio_connect(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 232 {
 233         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
 234
 235         f->fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
 236         if (f->fd < 0) {
 237                 td_verror(td, errno, "socket");
 238                 return 1;
 239         }
 240
 241         if (connect(f->fd, (struct sockaddr *) &nd->addr, sizeof(nd->addr)) < 0) {
 242                 td_verror(td, errno, "connect");
 243                 return 1;
 244         }
 245
 246         return 0;
 247 }
 248
 249 static int fio_netio_accept(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 250 {
 251         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
 252         socklen_t socklen = sizeof(nd->addr);
 253         struct pollfd pfd;
 254         int ret;
 255
 256         log_info("fio: waiting for connection\n");
 257
 258         /*
 259          * Accept loop. poll for incoming events, accept them. Repeat until we
 260          * have all connections.
 261          */
 262         while (!td->terminate) {
 263                 pfd.fd = nd->listenfd;
 264                 pfd.events = POLLIN;
 265
 266                 ret = poll(&pfd, 1, -1);
 267                 if (ret < 0) {
 268                         if (errno == EINTR)
 269                                 continue;
 270
 271                         td_verror(td, errno, "poll");
 272                         break;
 273                 } else if (!ret)
 274                         continue;
 275
 276                 /*
 277                  * should be impossible
 278                  */
 279                 if (!(pfd.revents & POLLIN))
 280                         continue;
 281
 282                 f->fd = accept(nd->listenfd, (struct sockaddr *) &nd->addr, &socklen);
 283                 if (f->fd < 0) {
 284                         td_verror(td, errno, "accept");
 285                         return 1;
 286                 }
 287                 break;
 288         }
 289
 290         return 0;
 291 }
 292
 293 static int fio_netio_open_file(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 294 {
 295         if (td_read(td))
 296                 return fio_netio_accept(td, f);
 297         else
 298                 return fio_netio_connect(td, f);
 299 }
 300
 301 static int fio_netio_setup_connect(struct thread_data *td, const char *host,
 302                                    unsigned short port)
 303 {
 304         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
 305
 306         nd->addr.sin_family = AF_INET;
 307         nd->addr.sin_port = htons(port);
 308
 309         if (inet_aton(host, &nd->addr.sin_addr) != 1) {
 310                 struct hostent *hent;
 311
 312                 hent = gethostbyname(host);
 313                 if (!hent) {
 314                         td_verror(td, errno, "gethostbyname");
 315                         return 1;
 316                 }
 317
 318                 memcpy(&nd->addr.sin_addr, hent->h_addr, 4);
 319         }
 320
 321         return 0;
 322 }
 323
 324 static int fio_netio_setup_listen(struct thread_data *td, short port)
 325 {
 326         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
 327         int fd, opt;
 328
 329         fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
 330         if (fd < 0) {
 331                 td_verror(td, errno, "socket");
 332                 return 1;
 333         }
 334
 335         opt = 1;
 336         if (setsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &opt, sizeof(opt)) < 0) {
 337                 td_verror(td, errno, "setsockopt");
 338                 return 1;
 339         }
 340 #ifdef SO_REUSEPORT
 341         if (setsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEPORT, &opt, sizeof(opt)) < 0) {
 342                 td_verror(td, errno, "setsockopt");
 343                 return 1;
 344         }
 345 #endif
 346
 347         nd->addr.sin_family = AF_INET;
 348         nd->addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
 349         nd->addr.sin_port = htons(port);
 350
 351         if (bind(fd, (struct sockaddr *) &nd->addr, sizeof(nd->addr)) < 0) {
 352                 td_verror(td, errno, "bind");
 353                 return 1;
 354         }
 355         if (listen(fd, 1) < 0) {
 356                 td_verror(td, errno, "listen");
 357                 return 1;
 358         }
 359
 360         nd->listenfd = fd;
 361         return 0;
 362 }
 363
 364 static int fio_netio_init(struct thread_data *td)
 365 {
 366         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
 367         unsigned short port;
 368         char host[64], buf[128];
 369         char *sep;
 370         int ret;
 371
 372         if (td_rw(td)) {
 373                 log_err("fio: network connections must be read OR write\n");
 374                 return 1;
 375         }
 376         if (td_random(td)) {
 377                 log_err("fio: network IO can't be random\n");
 378                 return 1;
 379         }
 380
 381         strcpy(buf, td->o.filename);
 382
 383         sep = strchr(buf, '/');
 384         if (!sep) {
 385                 log_err("fio: bad network host/port <<%s>>\n", td->o.filename);
 386                 return 1;
 387         }
 388
 389         *sep = '\0';
 390         sep++;
 391         strcpy(host, buf);
 392         port = atoi(sep);
 393
 394         if (td_read(td)) {
 395                 nd->send_to_net = 0;
 396                 ret = fio_netio_setup_listen(td, port);
 397         } else {
 398                 nd->send_to_net = 1;
 399                 ret = fio_netio_setup_connect(td, host, port);
 400         }
 401
 402         return ret;
 403 }
 404
 405 static void fio_netio_cleanup(struct thread_data *td)
 406 {
 407         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
 408
 409         if (nd) {
 410                 if (nd->listenfd != -1)
 411                         close(nd->listenfd);
 412                 if (nd->pipes[0] != -1)
 413                         close(nd->pipes[0]);
 414                 if (nd->pipes[1] != -1)
 415                         close(nd->pipes[1]);
 416
 417                 free(nd);
 418                 td->io_ops->data = NULL;
 419         }
 420 }
 421
 422 static int fio_netio_setup(struct thread_data *td)
 423 {
 424         struct netio_data *nd;
 425
 426         if (!td->io_ops->data) {
 427                 nd = malloc(sizeof(*nd));;
 428
 429                 memset(nd, 0, sizeof(*nd));
 430                 nd->listenfd = -1;
 431                 nd->pipes[0] = nd->pipes[1] = -1;
 432                 td->io_ops->data = nd;
 433         }
 434
 435         return 0;
 436 }
 437
 438 static int fio_netio_setup_splice(struct thread_data *td)
 439 {
 440         struct netio_data *nd;
 441
 442         fio_netio_setup(td);
 443
 444         nd = td->io_ops->data;
 445         if (nd) {
 446                 if (pipe(nd->pipes) < 0)
 447                         return 1;
 448
 449                 nd->use_splice = 1;
 450                 return 0;
 451         }
 452
 453         return 1;
 454 }
 455
 456 static struct ioengine_ops ioengine_rw = {
 457         .name           = "net",
 458         .version        = FIO_IOOPS_VERSION,
 459         .prep           = fio_netio_prep,
 460         .queue          = fio_netio_queue,
 461         .setup          = fio_netio_setup,
 462         .init           = fio_netio_init,
 463         .cleanup        = fio_netio_cleanup,
 464         .open_file      = fio_netio_open_file,
 465         .close_file     = generic_close_file,
 466         .flags          = FIO_SYNCIO | FIO_DISKLESSIO | FIO_UNIDIR,
 467 };
 468
 469 static struct ioengine_ops ioengine_splice = {
 470         .name           = "netsplice",
 471         .version        = FIO_IOOPS_VERSION,
 472         .prep           = fio_netio_prep,
 473         .queue          = fio_netio_queue,
 474         .setup          = fio_netio_setup_splice,
 475         .init           = fio_netio_init,
 476         .cleanup        = fio_netio_cleanup,
 477         .open_file      = fio_netio_open_file,
 478         .close_file     = generic_close_file,
 479         .flags          = FIO_SYNCIO | FIO_DISKLESSIO | FIO_UNIDIR,
 480 };
 481
 482 static void fio_init fio_netio_register(void)
 483 {
 484         register_ioengine(&ioengine_rw);
 485         register_ioengine(&ioengine_splice);
 486 }
 487
 488 static void fio_exit fio_netio_unregister(void)
 489 {
 490         unregister_ioengine(&ioengine_rw);
 491         unregister_ioengine(&ioengine_splice);
 492 }