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 #ifdef CONFIG_IPV6
  98                           { .ival = "tcpv6",
  99                             .oval = FIO_TYPE_TCP_V6,
 100                             .help = "Transmission Control Protocol V6",
 101                           },
 102 #endif
 103                           { .ival = "udp",
 104                             .oval = FIO_TYPE_UDP,
 105                             .help = "User Datagram Protocol",
 106                           },
 107 #ifdef CONFIG_IPV6
 108                           { .ival = "udpv6",
 109                             .oval = FIO_TYPE_UDP_V6,
 110                             .help = "User Datagram Protocol V6",
 111                           },
 112 #endif
 113                           { .ival = "unix",
 114                             .oval = FIO_TYPE_UNIX,
 115                             .help = "UNIX domain socket",
 116                           },
 117                 },
 118                 .category = FIO_OPT_C_ENGINE,
 119                 .group  = FIO_OPT_G_NETIO,
 120         },
 121 #ifdef CONFIG_TCP_NODELAY
 122         {
 123                 .name   = "nodelay",
 124                 .type   = FIO_OPT_BOOL,
 125                 .off1   = offsetof(struct netio_options, nodelay),
 126                 .help   = "Use TCP_NODELAY on TCP connections",
 127                 .category = FIO_OPT_C_ENGINE,
 128                 .group  = FIO_OPT_G_NETIO,
 129         },
 130 #endif
 131         {
 132                 .name   = "listen",
 133                 .lname  = "net engine listen",
 134                 .type   = FIO_OPT_STR_SET,
 135                 .off1   = offsetof(struct netio_options, listen),
 136                 .help   = "Listen for incoming TCP connections",
 137                 .category = FIO_OPT_C_ENGINE,
 138                 .group  = FIO_OPT_G_NETIO,
 139         },
 140         {
 141                 .name   = "pingpong",
 142                 .type   = FIO_OPT_STR_SET,
 143                 .off1   = offsetof(struct netio_options, pingpong),
 144                 .help   = "Ping-pong IO requests",
 145                 .category = FIO_OPT_C_ENGINE,
 146                 .group  = FIO_OPT_G_NETIO,
 147         },
 148         {
 149                 .name   = "interface",
 150                 .lname  = "net engine interface",
 151                 .type   = FIO_OPT_STR_STORE,
 152                 .off1   = offsetof(struct netio_options, intfc),
 153                 .help   = "Network interface to use",
 154                 .category = FIO_OPT_C_ENGINE,
 155                 .group  = FIO_OPT_G_NETIO,
 156         },
 157         {
 158                 .name   = "ttl",
 159                 .lname  = "net engine multicast ttl",
 160                 .type   = FIO_OPT_INT,
 161                 .off1   = offsetof(struct netio_options, ttl),
 162                 .def    = "1",
 163                 .minval = 0,
 164                 .help   = "Time-to-live value for outgoing UDP multicast packets",
 165                 .category = FIO_OPT_C_ENGINE,
 166                 .group  = FIO_OPT_G_NETIO,
 167         },
 168         {
 169                 .name   = NULL,
 170         },
 171 };
 172
 173 static inline int is_udp(struct netio_options *o)
 174 {
 175         return o->proto == FIO_TYPE_UDP || o->proto == FIO_TYPE_UDP_V6;
 176 }
 177
 178 static inline int is_tcp(struct netio_options *o)
 179 {
 180         return o->proto == FIO_TYPE_TCP || o->proto == FIO_TYPE_TCP_V6;
 181 }
 182
 183 static inline int is_ipv6(struct netio_options *o)
 184 {
 185         return o->proto == FIO_TYPE_UDP_V6 || o->proto == FIO_TYPE_TCP_V6;
 186 }
 187
 188 /*
 189  * Return -1 for error and 'nr events' for a positive number
 190  * of events
 191  */
 192 static int poll_wait(struct thread_data *td, int fd, short events)
 193 {
 194         struct pollfd pfd;
 195         int ret;
 196
 197         while (!td->terminate) {
 198                 pfd.fd = fd;
 199                 pfd.events = events;
 200                 ret = poll(&pfd, 1, -1);
 201                 if (ret < 0) {
 202                         if (errno == EINTR)
 203                                 break;
 204
 205                         td_verror(td, errno, "poll");
 206                         return -1;
 207                 } else if (!ret)
 208                         continue;
 209
 210                 break;
 211         }
 212
 213         if (pfd.revents & events)
 214                 return 1;
 215
 216         return -1;
 217 }
 218
 219 static int fio_netio_is_multicast(const char *mcaddr)
 220 {
 221         in_addr_t addr = inet_network(mcaddr);
 222         if (addr == -1)
 223                 return 0;
 224
 225         if (inet_network("224.0.0.0") <= addr &&
 226             inet_network("239.255.255.255") >= addr)
 227                 return 1;
 228
 229         return 0;
 230 }
 231
 232
 233 static int fio_netio_prep(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 234 {
 235         struct netio_options *o = td->eo;
 236
 237         /*
 238          * Make sure we don't see spurious reads to a receiver, and vice versa
 239          */
 240         if (is_tcp(o))
 241                 return 0;
 242
 243         if ((o->listen && io_u->ddir == DDIR_WRITE) ||
 244             (!o->listen && io_u->ddir == DDIR_READ)) {
 245                 td_verror(td, EINVAL, "bad direction");
 246                 return 1;
 247         }
 248
 249         return 0;
 250 }
 251
 252 #ifdef CONFIG_LINUX_SPLICE
 253 static int splice_io_u(int fdin, int fdout, unsigned int len)
 254 {
 255         int bytes = 0;
 256
 257         while (len) {
 258                 int ret = splice(fdin, NULL, fdout, NULL, len, 0);
 259
 260                 if (ret < 0) {
 261                         if (!bytes)
 262                                 bytes = ret;
 263
 264                         break;
 265                 } else if (!ret)
 266                         break;
 267
 268                 bytes += ret;
 269                 len -= ret;
 270         }
 271
 272         return bytes;
 273 }
 274
 275 /*
 276  * Receive bytes from a socket and fill them into the internal pipe
 277  */
 278 static int splice_in(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 279 {
 280         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
 281
 282         return splice_io_u(io_u->file->fd, nd->pipes[1], io_u->xfer_buflen);
 283 }
 284
 285 /*
 286  * Transmit 'len' bytes from the internal pipe
 287  */
 288 static int splice_out(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 289                       unsigned int len)
 290 {
 291         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
 292
 293         return splice_io_u(nd->pipes[0], io_u->file->fd, len);
 294 }
 295
 296 static int vmsplice_io_u(struct io_u *io_u, int fd, unsigned int len)
 297 {
 298         struct iovec iov = {
 299                 .iov_base = io_u->xfer_buf,
 300                 .iov_len = len,
 301         };
 302         int bytes = 0;
 303
 304         while (iov.iov_len) {
 305                 int ret = vmsplice(fd, &iov, 1, SPLICE_F_MOVE);
 306
 307                 if (ret < 0) {
 308                         if (!bytes)
 309                                 bytes = ret;
 310                         break;
 311                 } else if (!ret)
 312                         break;
 313
 314                 iov.iov_len -= ret;
 315                 iov.iov_base += ret;
 316                 bytes += ret;
 317         }
 318
 319         return bytes;
 320
 321 }
 322
 323 /*
 324  * vmsplice() pipe to io_u buffer
 325  */
 326 static int vmsplice_io_u_out(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 327                              unsigned int len)
 328 {
 329         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
 330
 331         return vmsplice_io_u(io_u, nd->pipes[0], len);
 332 }
 333
 334 /*
 335  * vmsplice() io_u to pipe
 336  */
 337 static int vmsplice_io_u_in(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 338 {
 339         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
 340
 341         return vmsplice_io_u(io_u, nd->pipes[1], io_u->xfer_buflen);
 342 }
 343
 344 /*
 345  * splice receive - transfer socket data into a pipe using splice, then map
 346  * that pipe data into the io_u using vmsplice.
 347  */
 348 static int fio_netio_splice_in(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 349 {
 350         int ret;
 351
 352         ret = splice_in(td, io_u);
 353         if (ret > 0)
 354                 return vmsplice_io_u_out(td, io_u, ret);
 355
 356         return ret;
 357 }
 358
 359 /*
 360  * splice transmit - map data from the io_u into a pipe by using vmsplice,
 361  * then transfer that pipe to a socket using splice.
 362  */
 363 static int fio_netio_splice_out(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 364 {
 365         int ret;
 366
 367         ret = vmsplice_io_u_in(td, io_u);
 368         if (ret > 0)
 369                 return splice_out(td, io_u, ret);
 370
 371         return ret;
 372 }
 373 #else
 374 static int fio_netio_splice_in(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 375 {
 376         errno = EOPNOTSUPP;
 377         return -1;
 378 }
 379
 380 static int fio_netio_splice_out(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 381 {
 382         errno = EOPNOTSUPP;
 383         return -1;
 384 }
 385 #endif
 386
 387 static int fio_netio_send(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 388 {
 389         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
 390         struct netio_options *o = td->eo;
 391         int ret, flags = 0;
 392
 393         do {
 394                 if (is_udp(o)) {
 395                         const struct sockaddr *to;
 396                         socklen_t len;
 397
 398                         if (is_ipv6(o)) {
 399                                 to = (struct sockaddr *) &nd->addr6;
 400                                 len = sizeof(nd->addr6);
 401                         } else {
 402                                 to = (struct sockaddr *) &nd->addr;
 403                                 len = sizeof(nd->addr);
 404                         }
 405
 406                         ret = sendto(io_u->file->fd, io_u->xfer_buf,
 407                                         io_u->xfer_buflen, flags, to, len);
 408                 } else {
 409                         /*
 410                          * if we are going to write more, set MSG_MORE
 411                          */
 412 #ifdef MSG_MORE
 413                         if ((td->this_io_bytes[DDIR_WRITE] + io_u->xfer_buflen <
 414                             td->o.size) && !o->pingpong)
 415                                 flags |= MSG_MORE;
 416 #endif
 417                         ret = send(io_u->file->fd, io_u->xfer_buf,
 418                                         io_u->xfer_buflen, flags);
 419                 }
 420                 if (ret > 0)
 421                         break;
 422
 423                 ret = poll_wait(td, io_u->file->fd, POLLOUT);
 424                 if (ret <= 0)
 425                         break;
 426         } while (1);
 427
 428         return ret;
 429 }
 430
 431 static int is_udp_close(struct io_u *io_u, int len)
 432 {
 433         struct udp_close_msg *msg;
 434
 435         if (len != sizeof(struct udp_close_msg))
 436                 return 0;
 437
 438         msg = io_u->xfer_buf;
 439         if (ntohl(msg->magic) != FIO_LINK_OPEN_CLOSE_MAGIC)
 440                 return 0;
 441         if (ntohl(msg->cmd) != FIO_LINK_CLOSE)
 442                 return 0;
 443
 444         return 1;
 445 }
 446
 447 static int fio_netio_recv(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 448 {
 449         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
 450         struct netio_options *o = td->eo;
 451         int ret, flags = 0;
 452
 453         do {
 454                 if (is_udp(o)) {
 455                         struct sockaddr *from;
 456                         socklen_t l, *len = &l;
 457
 458                         if (o->listen) {
 459                                 if (!is_ipv6(o)) {
 460                                         from = (struct sockaddr *) &nd->addr;
 461                                         *len = sizeof(nd->addr);
 462                                 } else {
 463                                         from = (struct sockaddr *) &nd->addr6;
 464                                         *len = sizeof(nd->addr6);
 465                                 }
 466                         } else {
 467                                 from = NULL;
 468                                 len = NULL;
 469                         }
 470
 471                         ret = recvfrom(io_u->file->fd, io_u->xfer_buf,
 472                                         io_u->xfer_buflen, flags, from, len);
 473                         if (is_udp_close(io_u, ret)) {
 474                                 td->done = 1;
 475                                 return 0;
 476                         }
 477                 } else {
 478                         ret = recv(io_u->file->fd, io_u->xfer_buf,
 479                                         io_u->xfer_buflen, flags);
 480                 }
 481                 if (ret > 0)
 482                         break;
 483                 else if (!ret && (flags & MSG_WAITALL))
 484                         break;
 485
 486                 ret = poll_wait(td, io_u->file->fd, POLLIN);
 487                 if (ret <= 0)
 488                         break;
 489                 flags |= MSG_WAITALL;
 490         } while (1);
 491
 492         return ret;
 493 }
 494
 495 static int __fio_netio_queue(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 496                              enum fio_ddir ddir)
 497 {
 498         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
 499         struct netio_options *o = td->eo;
 500         int ret;
 501
 502         if (ddir == DDIR_WRITE) {
 503                 if (!nd->use_splice || is_udp(o) ||
 504                     o->proto == FIO_TYPE_UNIX)
 505                         ret = fio_netio_send(td, io_u);
 506                 else
 507                         ret = fio_netio_splice_out(td, io_u);
 508         } else if (ddir == DDIR_READ) {
 509                 if (!nd->use_splice || is_udp(o) ||
 510                     o->proto == FIO_TYPE_UNIX)
 511                         ret = fio_netio_recv(td, io_u);
 512                 else
 513                         ret = fio_netio_splice_in(td, io_u);
 514         } else
 515                 ret = 0;        /* must be a SYNC */
 516
 517         if (ret != (int) io_u->xfer_buflen) {
 518                 if (ret > 0) {
 519                         io_u->resid = io_u->xfer_buflen - ret;
 520                         io_u->error = 0;
 521                         return FIO_Q_COMPLETED;
 522                 } else if (!ret)
 523                         return FIO_Q_BUSY;
 524                 else {
 525                         int err = errno;
 526
 527                         if (ddir == DDIR_WRITE && err == EMSGSIZE)
 528                                 return FIO_Q_BUSY;
 529
 530                         io_u->error = err;
 531                 }
 532         }
 533
 534         if (io_u->error)
 535                 td_verror(td, io_u->error, "xfer");
 536
 537         return FIO_Q_COMPLETED;
 538 }
 539
 540 static int fio_netio_queue(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 541 {
 542         struct netio_options *o = td->eo;
 543         int ret;
 544
 545         fio_ro_check(td, io_u);
 546
 547         ret = __fio_netio_queue(td, io_u, io_u->ddir);
 548         if (!o->pingpong || ret != FIO_Q_COMPLETED)
 549                 return ret;
 550
 551         /*
 552          * For ping-pong mode, receive or send reply as needed
 553          */
 554         if (td_read(td) && io_u->ddir == DDIR_READ)
 555                 ret = __fio_netio_queue(td, io_u, DDIR_WRITE);
 556         else if (td_write(td) && io_u->ddir == DDIR_WRITE)
 557                 ret = __fio_netio_queue(td, io_u, DDIR_READ);
 558
 559         return ret;
 560 }
 561
 562 static int fio_netio_connect(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 563 {
 564         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
 565         struct netio_options *o = td->eo;
 566         int type, domain;
 567
 568         if (o->proto == FIO_TYPE_TCP) {
 569                 domain = AF_INET;
 570                 type = SOCK_STREAM;
 571         } else if (o->proto == FIO_TYPE_TCP_V6) {
 572                 domain = AF_INET6;
 573                 type = SOCK_STREAM;
 574         } else if (o->proto == FIO_TYPE_UDP) {
 575                 domain = AF_INET;
 576                 type = SOCK_DGRAM;
 577         } else if (o->proto == FIO_TYPE_UDP_V6) {
 578                 domain = AF_INET6;
 579                 type = SOCK_DGRAM;
 580         } else if (o->proto == FIO_TYPE_UNIX) {
 581                 domain = AF_UNIX;
 582                 type = SOCK_STREAM;
 583         } else {
 584                 log_err("fio: bad network type %d\n", o->proto);
 585                 f->fd = -1;
 586                 return 1;
 587         }
 588
 589         f->fd = socket(domain, type, 0);
 590         if (f->fd < 0) {
 591                 td_verror(td, errno, "socket");
 592                 return 1;
 593         }
 594
 595 #ifdef CONFIG_TCP_NODELAY
 596         if (o->nodelay && is_tcp(o)) {
 597                 int optval = 1;
 598
 599                 if (setsockopt(f->fd, IPPROTO_TCP, TCP_NODELAY, (void *) &optval, sizeof(int)) < 0) {
 600                         log_err("fio: cannot set TCP_NODELAY option on socket (%s), disable with 'nodelay=0'\n", strerror(errno));
 601                         return 1;
 602                 }
 603         }
 604 #endif
 605
 606         if (is_udp(o)) {
 607                 if (!fio_netio_is_multicast(td->o.filename))
 608                         return 0;
 609                 if (is_ipv6(o)) {
 610                         log_err("fio: multicast not supported on IPv6\n");
 611                         close(f->fd);
 612                         return 1;
 613                 }
 614
 615                 if (o->intfc) {
 616                         struct in_addr interface_addr;
 617
 618                         if (inet_aton(o->intfc, &interface_addr) == 0) {
 619                                 log_err("fio: interface not valid interface IP\n");
 620                                 close(f->fd);
 621                                 return 1;
 622                         }
 623                         if (setsockopt(f->fd, IPPROTO_IP, IP_MULTICAST_IF, (const char*)&interface_addr, sizeof(interface_addr)) < 0) {
 624                                 td_verror(td, errno, "setsockopt IP_MULTICAST_IF");
 625                                 close(f->fd);
 626                                 return 1;
 627                         }
 628                 }
 629                 if (setsockopt(f->fd, IPPROTO_IP, IP_MULTICAST_TTL, (const char*)&o->ttl, sizeof(o->ttl)) < 0) {
 630                         td_verror(td, errno, "setsockopt IP_MULTICAST_TTL");
 631                         close(f->fd);
 632                         return 1;
 633                 }
 634                 return 0;
 635         } else if (o->proto == FIO_TYPE_TCP) {
 636                 socklen_t len = sizeof(nd->addr);
 637
 638                 if (connect(f->fd, (struct sockaddr *) &nd->addr, len) < 0) {
 639                         td_verror(td, errno, "connect");
 640                         close(f->fd);
 641                         return 1;
 642                 }
 643         } else if (o->proto == FIO_TYPE_TCP_V6) {
 644                 socklen_t len = sizeof(nd->addr6);
 645
 646                 if (connect(f->fd, (struct sockaddr *) &nd->addr6, len) < 0) {
 647                         td_verror(td, errno, "connect");
 648                         close(f->fd);
 649                         return 1;
 650                 }
 651
 652         } else {
 653                 struct sockaddr_un *addr = &nd->addr_un;
 654                 socklen_t len;
 655
 656                 len = sizeof(addr->sun_family) + strlen(addr->sun_path) + 1;
 657
 658                 if (connect(f->fd, (struct sockaddr *) addr, len) < 0) {
 659                         td_verror(td, errno, "connect");
 660                         close(f->fd);
 661                         return 1;
 662                 }
 663         }
 664
 665         return 0;
 666 }
 667
 668 static int fio_netio_accept(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 669 {
 670         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
 671         struct netio_options *o = td->eo;
 672         socklen_t socklen;
 673         int state;
 674
 675         if (is_udp(o)) {
 676                 f->fd = nd->listenfd;
 677                 return 0;
 678         }
 679
 680         state = td->runstate;
 681         td_set_runstate(td, TD_SETTING_UP);
 682
 683         log_info("fio: waiting for connection\n");
 684
 685         if (poll_wait(td, nd->listenfd, POLLIN) < 0)
 686                 goto err;
 687
 688         if (o->proto == FIO_TYPE_TCP) {
 689                 socklen = sizeof(nd->addr);
 690                 f->fd = accept(nd->listenfd, (struct sockaddr *) &nd->addr, &socklen);
 691         } else {
 692                 socklen = sizeof(nd->addr6);
 693                 f->fd = accept(nd->listenfd, (struct sockaddr *) &nd->addr6, &socklen);
 694         }
 695
 696         if (f->fd < 0) {
 697                 td_verror(td, errno, "accept");
 698                 goto err;
 699         }
 700
 701 #ifdef CONFIG_TCP_NODELAY
 702         if (o->nodelay && is_tcp(o)) {
 703                 int optval = 1;
 704
 705                 if (setsockopt(f->fd, IPPROTO_TCP, TCP_NODELAY, (void *) &optval, sizeof(int)) < 0) {
 706                         log_err("fio: cannot set TCP_NODELAY option on socket (%s), disable with 'nodelay=0'\n", strerror(errno));
 707                         return 1;
 708                 }
 709         }
 710 #endif
 711
 712         reset_all_stats(td);
 713         td_set_runstate(td, state);
 714         return 0;
 715 err:
 716         td_set_runstate(td, state);
 717         return 1;
 718 }
 719
 720 static void fio_netio_udp_close(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 721 {
 722         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
 723         struct netio_options *o = td->eo;
 724         struct udp_close_msg msg;
 725         struct sockaddr *to;
 726         socklen_t len;
 727         int ret;
 728
 729         if (is_ipv6(o)) {
 730                 to = (struct sockaddr *) &nd->addr6;
 731                 len = sizeof(nd->addr6);
 732         } else {
 733                 to = (struct sockaddr *) &nd->addr;
 734                 len = sizeof(nd->addr);
 735         }
 736
 737         msg.magic = htonl(FIO_LINK_OPEN_CLOSE_MAGIC);
 738         msg.cmd = htonl(FIO_LINK_CLOSE);
 739
 740         ret = sendto(f->fd, (void *) &msg, sizeof(msg), MSG_WAITALL, to, len);
 741         if (ret < 0)
 742                 td_verror(td, errno, "sendto udp link close");
 743 }
 744
 745 static int fio_netio_close_file(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 746 {
 747         struct netio_options *o = td->eo;
 748
 749         /*
 750          * If this is an UDP connection, notify the receiver that we are
 751          * closing down the link
 752          */
 753         if (is_udp(o))
 754                 fio_netio_udp_close(td, f);
 755
 756         return generic_close_file(td, f);
 757 }
 758
 759 static int fio_netio_udp_recv_open(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 760 {
 761         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
 762         struct netio_options *o = td->eo;
 763         struct udp_close_msg msg;
 764         struct sockaddr *to;
 765         socklen_t len;
 766         int ret;
 767
 768         if (is_ipv6(o)) {
 769                 len = sizeof(nd->addr6);
 770                 to = (struct sockaddr *) &nd->addr6;
 771         } else {
 772                 len = sizeof(nd->addr);
 773                 to = (struct sockaddr *) &nd->addr;
 774         }
 775
 776         ret = recvfrom(f->fd, (void *) &msg, sizeof(msg), MSG_WAITALL, to, &len);
 777         if (ret < 0) {
 778                 td_verror(td, errno, "recvfrom udp link open");
 779                 return ret;
 780         }
 781
 782         if (ntohl(msg.magic) != FIO_LINK_OPEN_CLOSE_MAGIC ||
 783             ntohl(msg.cmd) != FIO_LINK_OPEN) {
 784                 log_err("fio: bad udp open magic %x/%x\n", ntohl(msg.magic),
 785                                                                 ntohl(msg.cmd));
 786                 return -1;
 787         }
 788
 789         return 0;
 790 }
 791
 792 static int fio_netio_udp_send_open(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 793 {
 794         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
 795         struct netio_options *o = td->eo;
 796         struct udp_close_msg msg;
 797         struct sockaddr *to;
 798         socklen_t len;
 799         int ret;
 800
 801         if (is_ipv6(o)) {
 802                 len = sizeof(nd->addr6);
 803                 to = (struct sockaddr *) &nd->addr6;
 804         } else {
 805                 len = sizeof(nd->addr);
 806                 to = (struct sockaddr *) &nd->addr;
 807         }
 808
 809         msg.magic = htonl(FIO_LINK_OPEN_CLOSE_MAGIC);
 810         msg.cmd = htonl(FIO_LINK_OPEN);
 811
 812         ret = sendto(f->fd, (void *) &msg, sizeof(msg), MSG_WAITALL, to, len);
 813         if (ret < 0) {
 814                 td_verror(td, errno, "sendto udp link open");
 815                 return ret;
 816         }
 817
 818         return 0;
 819 }
 820
 821 static int fio_netio_open_file(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 822 {
 823         int ret;
 824         struct netio_options *o = td->eo;
 825
 826         if (o->listen)
 827                 ret = fio_netio_accept(td, f);
 828         else
 829                 ret = fio_netio_connect(td, f);
 830
 831         if (ret) {
 832                 f->fd = -1;
 833                 return ret;
 834         }
 835
 836         if (is_udp(o)) {
 837                 if (td_write(td))
 838                         ret = fio_netio_udp_send_open(td, f);
 839                 else {
 840                         int state;
 841
 842                         state = td->runstate;
 843                         td_set_runstate(td, TD_SETTING_UP);
 844                         ret = fio_netio_udp_recv_open(td, f);
 845                         td_set_runstate(td, state);
 846                 }
 847         }
 848
 849         if (ret)
 850                 fio_netio_close_file(td, f);
 851
 852         return ret;
 853 }
 854
 855 static int fio_fill_addr(struct thread_data *td, const char *host, int af,
 856                          void *dst, struct addrinfo **res)
 857 {
 858         struct netio_options *o = td->eo;
 859         struct addrinfo hints;
 860         int ret;
 861
 862         if (inet_pton(af, host, dst))
 863                 return 0;
 864
 865         memset(&hints, 0, sizeof(hints));
 866
 867         if (is_tcp(o))
 868                 hints.ai_socktype = SOCK_STREAM;
 869         else
 870                 hints.ai_socktype = SOCK_DGRAM;
 871
 872         if (is_ipv6(o))
 873                 hints.ai_family = AF_INET6;
 874         else
 875                 hints.ai_family = AF_INET;
 876
 877         ret = getaddrinfo(host, NULL, &hints, res);
 878         if (ret) {
 879                 int e = EINVAL;
 880                 char str[128];
 881
 882                 if (ret == EAI_SYSTEM)
 883                         e = errno;
 884
 885                 snprintf(str, sizeof(str), "getaddrinfo: %s", gai_strerror(ret));
 886                 td_verror(td, e, str);
 887                 return 1;
 888         }
 889
 890         return 0;
 891 }
 892
 893 static int fio_netio_setup_connect_inet(struct thread_data *td,
 894                                         const char *host, unsigned short port)
 895 {
 896         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
 897         struct netio_options *o = td->eo;
 898         struct addrinfo *res = NULL;
 899         void *dst, *src;
 900         int af, len;
 901
 902         if (!host) {
 903                 log_err("fio: connect with no host to connect to.\n");
 904                 if (td_read(td))
 905                         log_err("fio: did you forget to set 'listen'?\n");
 906
 907                 td_verror(td, EINVAL, "no hostname= set");
 908                 return 1;
 909         }
 910
 911         nd->addr.sin_family = AF_INET;
 912         nd->addr.sin_port = htons(port);
 913         nd->addr6.sin6_family = AF_INET6;
 914         nd->addr6.sin6_port = htons(port);
 915
 916         if (is_ipv6(o)) {
 917                 af = AF_INET6;
 918                 dst = &nd->addr6.sin6_addr;
 919         } else {
 920                 af = AF_INET;
 921                 dst = &nd->addr.sin_addr;
 922         }
 923
 924         if (fio_fill_addr(td, host, af, dst, &res))
 925                 return 1;
 926
 927         if (!res)
 928                 return 0;
 929
 930         if (is_ipv6(o)) {
 931                 len = sizeof(nd->addr6.sin6_addr);
 932                 src = &((struct sockaddr_in6 *) res->ai_addr)->sin6_addr;
 933         } else {
 934                 len = sizeof(nd->addr.sin_addr);
 935                 src = &((struct sockaddr_in *) res->ai_addr)->sin_addr;
 936         }
 937
 938         memcpy(dst, src, len);
 939         freeaddrinfo(res);
 940         return 0;
 941 }
 942
 943 static int fio_netio_setup_connect_unix(struct thread_data *td,
 944                                         const char *path)
 945 {
 946         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
 947         struct sockaddr_un *soun = &nd->addr_un;
 948
 949         soun->sun_family = AF_UNIX;
 950         memset(soun->sun_path, 0, sizeof(soun->sun_path));
 951         strncpy(soun->sun_path, path, sizeof(soun->sun_path) - 1);
 952         return 0;
 953 }
 954
 955 static int fio_netio_setup_connect(struct thread_data *td)
 956 {
 957         struct netio_options *o = td->eo;
 958
 959         if (is_udp(o) || is_tcp(o))
 960                 return fio_netio_setup_connect_inet(td, td->o.filename,o->port);
 961         else
 962                 return fio_netio_setup_connect_unix(td, td->o.filename);
 963 }
 964
 965 static int fio_netio_setup_listen_unix(struct thread_data *td, const char *path)
 966 {
 967         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
 968         struct sockaddr_un *addr = &nd->addr_un;
 969         mode_t mode;
 970         int len, fd;
 971
 972         fd = socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0);
 973         if (fd < 0) {
 974                 log_err("fio: socket: %s\n", strerror(errno));
 975                 return -1;
 976         }
 977
 978         mode = umask(000);
 979
 980         memset(addr, 0, sizeof(*addr));
 981         addr->sun_family = AF_UNIX;
 982         strncpy(addr->sun_path, path, sizeof(addr->sun_path) - 1);
 983         unlink(path);
 984
 985         len = sizeof(addr->sun_family) + strlen(path) + 1;
 986
 987         if (bind(fd, (struct sockaddr *) addr, len) < 0) {
 988                 log_err("fio: bind: %s\n", strerror(errno));
 989                 close(fd);
 990                 return -1;
 991         }
 992
 993         umask(mode);
 994         nd->listenfd = fd;
 995         return 0;
 996 }
 997
 998 static int fio_netio_setup_listen_inet(struct thread_data *td, short port)
 999 {
1000         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
1001         struct netio_options *o = td->eo;
1002         struct ip_mreq mr;
1003         struct sockaddr_in sin;
1004         struct sockaddr *saddr;
1005         int fd, opt, type, domain;
1006         socklen_t len;
1007
1008         memset(&sin, 0, sizeof(sin));
1009
1010         if (o->proto == FIO_TYPE_TCP) {
1011                 type = SOCK_STREAM;
1012                 domain = AF_INET;
1013         } else if (o->proto == FIO_TYPE_TCP_V6) {
1014                 type = SOCK_STREAM;
1015                 domain = AF_INET6;
1016         } else if (o->proto == FIO_TYPE_UDP) {
1017                 type = SOCK_DGRAM;
1018                 domain = AF_INET;
1019         } else if (o->proto == FIO_TYPE_UDP_V6) {
1020                 type = SOCK_DGRAM;
1021                 domain = AF_INET6;
1022         } else {
1023                 log_err("fio: unknown proto %d\n", o->proto);
1024                 return 1;
1025         }
1026
1027         fd = socket(domain, type, 0);
1028         if (fd < 0) {
1029                 td_verror(td, errno, "socket");
1030                 return 1;
1031         }
1032
1033         opt = 1;
1034         if (setsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, (void *) &opt, sizeof(opt)) < 0) {
1035                 td_verror(td, errno, "setsockopt");
1036                 close(fd);
1037                 return 1;
1038         }
1039 #ifdef SO_REUSEPORT
1040         if (setsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEPORT, (void *) &opt, sizeof(opt)) < 0) {
1041                 td_verror(td, errno, "setsockopt");
1042                 close(fd);
1043                 return 1;
1044         }
1045 #endif
1046
1047         if (td->o.filename) {
1048                 if (!is_udp(o) || !fio_netio_is_multicast(td->o.filename)) {
1049                         log_err("fio: hostname not valid for non-multicast inbound network IO\n");
1050                         close(fd);
1051                         return 1;
1052                 }
1053                 if (is_ipv6(o)) {
1054                         log_err("fio: IPv6 not supported for multicast network IO");
1055                         close(fd);
1056                         return 1;
1057                 }
1058
1059                 inet_aton(td->o.filename, &sin.sin_addr);
1060
1061                 mr.imr_multiaddr = sin.sin_addr;
1062                 if (o->intfc) {
1063                         if (inet_aton(o->intfc, &mr.imr_interface) == 0) {
1064                                 log_err("fio: interface not valid interface IP\n");
1065                                 close(fd);
1066                                 return 1;
1067                         }
1068                 } else {
1069                         mr.imr_interface.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
1070                 }
1071
1072                 if (setsockopt(fd, IPPROTO_IP, IP_ADD_MEMBERSHIP, (const char*)&mr, sizeof(mr)) < 0) {
1073                         td_verror(td, errno, "setsockopt IP_ADD_MEMBERSHIP");
1074                         close(fd);
1075                         return 1;
1076                 }
1077         }
1078
1079         if (!is_ipv6(o)) {
1080                 saddr = (struct sockaddr *) &nd->addr;
1081                 len = sizeof(nd->addr);
1082
1083                 nd->addr.sin_family = AF_INET;
1084                 nd->addr.sin_addr.s_addr = sin.sin_addr.s_addr ? sin.sin_addr.s_addr : htonl(INADDR_ANY);
1085                 nd->addr.sin_port = htons(port);
1086         } else {
1087                 saddr = (struct sockaddr *) &nd->addr6;
1088                 len = sizeof(nd->addr6);
1089
1090                 nd->addr6.sin6_family = AF_INET6;
1091                 nd->addr6.sin6_addr = in6addr_any;
1092                 nd->addr6.sin6_port = htons(port);
1093         }
1094
1095         if (bind(fd, saddr, len) < 0) {
1096                 close(fd);
1097                 td_verror(td, errno, "bind");
1098                 return 1;
1099         }
1100
1101         nd->listenfd = fd;
1102         return 0;
1103 }
1104
1105 static int fio_netio_setup_listen(struct thread_data *td)
1106 {
1107         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
1108         struct netio_options *o = td->eo;
1109         int ret;
1110
1111         if (is_udp(o) || is_tcp(o))
1112                 ret = fio_netio_setup_listen_inet(td, o->port);
1113         else
1114                 ret = fio_netio_setup_listen_unix(td, td->o.filename);
1115
1116         if (ret)
1117                 return ret;
1118         if (is_udp(o))
1119                 return 0;
1120
1121         if (listen(nd->listenfd, 10) < 0) {
1122                 td_verror(td, errno, "listen");
1123                 nd->listenfd = -1;
1124                 return 1;
1125         }
1126
1127         return 0;
1128 }
1129
1130 static int fio_netio_init(struct thread_data *td)
1131 {
1132         struct netio_options *o = td->eo;
1133         int ret;
1134
1135 #ifdef WIN32
1136         WSADATA wsd;
1137         WSAStartup(MAKEWORD(2,2), &wsd);
1138 #endif
1139
1140         if (td_random(td)) {
1141                 log_err("fio: network IO can't be random\n");
1142                 return 1;
1143         }
1144
1145         if (o->proto == FIO_TYPE_UNIX && o->port) {
1146                 log_err("fio: network IO port not valid with unix socket\n");
1147                 return 1;
1148         } else if (o->proto != FIO_TYPE_UNIX && !o->port) {
1149                 log_err("fio: network IO requires port for tcp or udp\n");
1150                 return 1;
1151         }
1152
1153         if (!is_tcp(o)) {
1154                 if (o->listen) {
1155                         log_err("fio: listen only valid for TCP proto IO\n");
1156                         return 1;
1157                 }
1158                 if (td_rw(td)) {
1159                         log_err("fio: datagram network connections must be"
1160                                    " read OR write\n");
1161                         return 1;
1162                 }
1163                 if (o->proto == FIO_TYPE_UNIX && !td->o.filename) {
1164                         log_err("fio: UNIX sockets need host/filename\n");
1165                         return 1;
1166                 }
1167                 o->listen = td_read(td);
1168         }
1169
1170         if (o->listen)
1171                 ret = fio_netio_setup_listen(td);
1172         else
1173                 ret = fio_netio_setup_connect(td);
1174
1175         return ret;
1176 }
1177
1178 static void fio_netio_cleanup(struct thread_data *td)
1179 {
1180         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
1181
1182         if (nd) {
1183                 if (nd->listenfd != -1)
1184                         close(nd->listenfd);
1185                 if (nd->pipes[0] != -1)
1186                         close(nd->pipes[0]);
1187                 if (nd->pipes[1] != -1)
1188                         close(nd->pipes[1]);
1189
1190                 free(nd);
1191         }
1192 }
1193
1194 static int fio_netio_setup(struct thread_data *td)
1195 {
1196         struct netio_data *nd;
1197
1198         if (!td->files_index) {
1199                 add_file(td, td->o.filename ?: "net", 0, 0);
1200                 td->o.nr_files = td->o.nr_files ?: 1;
1201                 td->o.open_files++;
1202         }
1203
1204         if (!td->io_ops->data) {
1205                 nd = malloc(sizeof(*nd));;
1206
1207                 memset(nd, 0, sizeof(*nd));
1208                 nd->listenfd = -1;
1209                 nd->pipes[0] = nd->pipes[1] = -1;
1210                 td->io_ops->data = nd;
1211         }
1212
1213         return 0;
1214 }
1215
1216 static void fio_netio_terminate(struct thread_data *td)
1217 {
1218         kill(td->pid, SIGTERM);
1219 }
1220
1221 #ifdef CONFIG_LINUX_SPLICE
1222 static int fio_netio_setup_splice(struct thread_data *td)
1223 {
1224         struct netio_data *nd;
1225
1226         fio_netio_setup(td);
1227
1228         nd = td->io_ops->data;
1229         if (nd) {
1230                 if (pipe(nd->pipes) < 0)
1231                         return 1;
1232
1233                 nd->use_splice = 1;
1234                 return 0;
1235         }
1236
1237         return 1;
1238 }
1239
1240 static struct ioengine_ops ioengine_splice = {
1241         .name                   = "netsplice",
1242         .version                = FIO_IOOPS_VERSION,
1243         .prep                   = fio_netio_prep,
1244         .queue                  = fio_netio_queue,
1245         .setup                  = fio_netio_setup_splice,
1246         .init                   = fio_netio_init,
1247         .cleanup                = fio_netio_cleanup,
1248         .open_file              = fio_netio_open_file,
1249         .close_file             = fio_netio_close_file,
1250         .terminate              = fio_netio_terminate,
1251         .options                = options,
1252         .option_struct_size     = sizeof(struct netio_options),
1253         .flags                  = FIO_SYNCIO | FIO_DISKLESSIO | FIO_UNIDIR |
1254                                   FIO_PIPEIO,
1255 };
1256 #endif
1257
1258 static struct ioengine_ops ioengine_rw = {
1259         .name                   = "net",
1260         .version                = FIO_IOOPS_VERSION,
1261         .prep                   = fio_netio_prep,
1262         .queue                  = fio_netio_queue,
1263         .setup                  = fio_netio_setup,
1264         .init                   = fio_netio_init,
1265         .cleanup                = fio_netio_cleanup,
1266         .open_file              = fio_netio_open_file,
1267         .close_file             = fio_netio_close_file,
1268         .terminate              = fio_netio_terminate,
1269         .options                = options,
1270         .option_struct_size     = sizeof(struct netio_options),
1271         .flags                  = FIO_SYNCIO | FIO_DISKLESSIO | FIO_UNIDIR |
1272                                   FIO_PIPEIO | FIO_BIT_BASED,
1273 };
1274
1275 static int str_hostname_cb(void *data, const char *input)
1276 {
1277         struct netio_options *o = data;
1278
1279         if (o->td->o.filename)
1280                 free(o->td->o.filename);
1281         o->td->o.filename = strdup(input);
1282         return 0;
1283 }
1284
1285 static void fio_init fio_netio_register(void)
1286 {
1287         register_ioengine(&ioengine_rw);
1288 #ifdef CONFIG_LINUX_SPLICE
1289         register_ioengine(&ioengine_splice);
1290 #endif
1291 }
1292
1293 static void fio_exit fio_netio_unregister(void)
1294 {
1295         unregister_ioengine(&ioengine_rw);
1296 #ifdef CONFIG_LINUX_SPLICE
1297         unregister_ioengine(&ioengine_splice);
1298 #endif
1299 }