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