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 {
 523                         int err = errno;
 524
 525                         if (ddir == DDIR_WRITE && err == EMSGSIZE)
 526                                 return FIO_Q_BUSY;
 527
 528                         io_u->error = err;
 529                 }
 530         }
 531
 532         if (io_u->error)
 533                 td_verror(td, io_u->error, "xfer");
 534
 535         return FIO_Q_COMPLETED;
 536 }
 537
 538 static int fio_netio_queue(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 539 {
 540         struct netio_options *o = td->eo;
 541         int ret;
 542
 543         fio_ro_check(td, io_u);
 544
 545         ret = __fio_netio_queue(td, io_u, io_u->ddir);
 546         if (!o->pingpong || ret != FIO_Q_COMPLETED)
 547                 return ret;
 548
 549         /*
 550          * For ping-pong mode, receive or send reply as needed
 551          */
 552         if (td_read(td) && io_u->ddir == DDIR_READ)
 553                 ret = __fio_netio_queue(td, io_u, DDIR_WRITE);
 554         else if (td_write(td) && io_u->ddir == DDIR_WRITE)
 555                 ret = __fio_netio_queue(td, io_u, DDIR_READ);
 556
 557         return ret;
 558 }
 559
 560 static int fio_netio_connect(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 561 {
 562         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
 563         struct netio_options *o = td->eo;
 564         int type, domain;
 565
 566         if (o->proto == FIO_TYPE_TCP) {
 567                 domain = AF_INET;
 568                 type = SOCK_STREAM;
 569         } else if (o->proto == FIO_TYPE_TCP_V6) {
 570                 domain = AF_INET6;
 571                 type = SOCK_STREAM;
 572         } else if (o->proto == FIO_TYPE_UDP) {
 573                 domain = AF_INET;
 574                 type = SOCK_DGRAM;
 575         } else if (o->proto == FIO_TYPE_UDP_V6) {
 576                 domain = AF_INET6;
 577                 type = SOCK_DGRAM;
 578         } else if (o->proto == FIO_TYPE_UNIX) {
 579                 domain = AF_UNIX;
 580                 type = SOCK_STREAM;
 581         } else {
 582                 log_err("fio: bad network type %d\n", o->proto);
 583                 f->fd = -1;
 584                 return 1;
 585         }
 586
 587         f->fd = socket(domain, type, 0);
 588         if (f->fd < 0) {
 589                 td_verror(td, errno, "socket");
 590                 return 1;
 591         }
 592
 593 #ifdef CONFIG_TCP_NODELAY
 594         if (o->nodelay && is_tcp(o)) {
 595                 int optval = 1;
 596
 597                 if (setsockopt(f->fd, IPPROTO_TCP, TCP_NODELAY, (void *) &optval, sizeof(int)) < 0) {
 598                         log_err("fio: cannot set TCP_NODELAY option on socket (%s), disable with 'nodelay=0'\n", strerror(errno));
 599                         return 1;
 600                 }
 601         }
 602 #endif
 603
 604         if (is_udp(o)) {
 605                 if (!fio_netio_is_multicast(td->o.filename))
 606                         return 0;
 607                 if (is_ipv6(o)) {
 608                         log_err("fio: multicast not supported on IPv6\n");
 609                         close(f->fd);
 610                         return 1;
 611                 }
 612
 613                 if (o->intfc) {
 614                         struct in_addr interface_addr;
 615
 616                         if (inet_aton(o->intfc, &interface_addr) == 0) {
 617                                 log_err("fio: interface not valid interface IP\n");
 618                                 close(f->fd);
 619                                 return 1;
 620                         }
 621                         if (setsockopt(f->fd, IPPROTO_IP, IP_MULTICAST_IF, (const char*)&interface_addr, sizeof(interface_addr)) < 0) {
 622                                 td_verror(td, errno, "setsockopt IP_MULTICAST_IF");
 623                                 close(f->fd);
 624                                 return 1;
 625                         }
 626                 }
 627                 if (setsockopt(f->fd, IPPROTO_IP, IP_MULTICAST_TTL, (const char*)&o->ttl, sizeof(o->ttl)) < 0) {
 628                         td_verror(td, errno, "setsockopt IP_MULTICAST_TTL");
 629                         close(f->fd);
 630                         return 1;
 631                 }
 632                 return 0;
 633         } else if (o->proto == FIO_TYPE_TCP) {
 634                 socklen_t len = sizeof(nd->addr);
 635
 636                 if (connect(f->fd, (struct sockaddr *) &nd->addr, len) < 0) {
 637                         td_verror(td, errno, "connect");
 638                         close(f->fd);
 639                         return 1;
 640                 }
 641         } else if (o->proto == FIO_TYPE_TCP_V6) {
 642                 socklen_t len = sizeof(nd->addr6);
 643
 644                 if (connect(f->fd, (struct sockaddr *) &nd->addr6, len) < 0) {
 645                         td_verror(td, errno, "connect");
 646                         close(f->fd);
 647                         return 1;
 648                 }
 649
 650         } else {
 651                 struct sockaddr_un *addr = &nd->addr_un;
 652                 socklen_t len;
 653
 654                 len = sizeof(addr->sun_family) + strlen(addr->sun_path) + 1;
 655
 656                 if (connect(f->fd, (struct sockaddr *) addr, len) < 0) {
 657                         td_verror(td, errno, "connect");
 658                         close(f->fd);
 659                         return 1;
 660                 }
 661         }
 662
 663         return 0;
 664 }
 665
 666 static int fio_netio_accept(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 667 {
 668         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
 669         struct netio_options *o = td->eo;
 670         socklen_t socklen;
 671         int state;
 672
 673         if (is_udp(o)) {
 674                 f->fd = nd->listenfd;
 675                 return 0;
 676         }
 677
 678         state = td->runstate;
 679         td_set_runstate(td, TD_SETTING_UP);
 680
 681         log_info("fio: waiting for connection\n");
 682
 683         if (poll_wait(td, nd->listenfd, POLLIN) < 0)
 684                 goto err;
 685
 686         if (o->proto == FIO_TYPE_TCP) {
 687                 socklen = sizeof(nd->addr);
 688                 f->fd = accept(nd->listenfd, (struct sockaddr *) &nd->addr, &socklen);
 689         } else {
 690                 socklen = sizeof(nd->addr6);
 691                 f->fd = accept(nd->listenfd, (struct sockaddr *) &nd->addr6, &socklen);
 692         }
 693
 694         if (f->fd < 0) {
 695                 td_verror(td, errno, "accept");
 696                 goto err;
 697         }
 698
 699 #ifdef CONFIG_TCP_NODELAY
 700         if (o->nodelay && is_tcp(o)) {
 701                 int optval = 1;
 702
 703                 if (setsockopt(f->fd, IPPROTO_TCP, TCP_NODELAY, (void *) &optval, sizeof(int)) < 0) {
 704                         log_err("fio: cannot set TCP_NODELAY option on socket (%s), disable with 'nodelay=0'\n", strerror(errno));
 705                         return 1;
 706                 }
 707         }
 708 #endif
 709
 710         reset_all_stats(td);
 711         td_set_runstate(td, state);
 712         return 0;
 713 err:
 714         td_set_runstate(td, state);
 715         return 1;
 716 }
 717
 718 static void fio_netio_udp_close(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 719 {
 720         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
 721         struct netio_options *o = td->eo;
 722         struct udp_close_msg msg;
 723         struct sockaddr *to;
 724         socklen_t len;
 725         int ret;
 726
 727         if (is_ipv6(o)) {
 728                 to = (struct sockaddr *) &nd->addr6;
 729                 len = sizeof(nd->addr6);
 730         } else {
 731                 to = (struct sockaddr *) &nd->addr;
 732                 len = sizeof(nd->addr);
 733         }
 734
 735         msg.magic = htonl(FIO_LINK_OPEN_CLOSE_MAGIC);
 736         msg.cmd = htonl(FIO_LINK_CLOSE);
 737
 738         ret = sendto(f->fd, (void *) &msg, sizeof(msg), MSG_WAITALL, to, len);
 739         if (ret < 0)
 740                 td_verror(td, errno, "sendto udp link close");
 741 }
 742
 743 static int fio_netio_close_file(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 744 {
 745         struct netio_options *o = td->eo;
 746
 747         /*
 748          * If this is an UDP connection, notify the receiver that we are
 749          * closing down the link
 750          */
 751         if (is_udp(o))
 752                 fio_netio_udp_close(td, f);
 753
 754         return generic_close_file(td, f);
 755 }
 756
 757 static int fio_netio_udp_recv_open(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 758 {
 759         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
 760         struct netio_options *o = td->eo;
 761         struct udp_close_msg msg;
 762         struct sockaddr *to;
 763         socklen_t len;
 764         int ret;
 765
 766         if (is_ipv6(o)) {
 767                 len = sizeof(nd->addr6);
 768                 to = (struct sockaddr *) &nd->addr6;
 769         } else {
 770                 len = sizeof(nd->addr);
 771                 to = (struct sockaddr *) &nd->addr;
 772         }
 773
 774         ret = recvfrom(f->fd, (void *) &msg, sizeof(msg), MSG_WAITALL, to, &len);
 775         if (ret < 0) {
 776                 td_verror(td, errno, "recvfrom udp link open");
 777                 return ret;
 778         }
 779
 780         if (ntohl(msg.magic) != FIO_LINK_OPEN_CLOSE_MAGIC ||
 781             ntohl(msg.cmd) != FIO_LINK_OPEN) {
 782                 log_err("fio: bad udp open magic %x/%x\n", ntohl(msg.magic),
 783                                                                 ntohl(msg.cmd));
 784                 return -1;
 785         }
 786
 787         return 0;
 788 }
 789
 790 static int fio_netio_udp_send_open(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 791 {
 792         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
 793         struct netio_options *o = td->eo;
 794         struct udp_close_msg msg;
 795         struct sockaddr *to;
 796         socklen_t len;
 797         int ret;
 798
 799         if (is_ipv6(o)) {
 800                 len = sizeof(nd->addr6);
 801                 to = (struct sockaddr *) &nd->addr6;
 802         } else {
 803                 len = sizeof(nd->addr);
 804                 to = (struct sockaddr *) &nd->addr;
 805         }
 806
 807         msg.magic = htonl(FIO_LINK_OPEN_CLOSE_MAGIC);
 808         msg.cmd = htonl(FIO_LINK_OPEN);
 809
 810         ret = sendto(f->fd, (void *) &msg, sizeof(msg), MSG_WAITALL, to, len);
 811         if (ret < 0) {
 812                 td_verror(td, errno, "sendto udp link open");
 813                 return ret;
 814         }
 815
 816         return 0;
 817 }
 818
 819 static int fio_netio_open_file(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 820 {
 821         int ret;
 822         struct netio_options *o = td->eo;
 823
 824         if (o->listen)
 825                 ret = fio_netio_accept(td, f);
 826         else
 827                 ret = fio_netio_connect(td, f);
 828
 829         if (ret) {
 830                 f->fd = -1;
 831                 return ret;
 832         }
 833
 834         if (is_udp(o)) {
 835                 if (td_write(td))
 836                         ret = fio_netio_udp_send_open(td, f);
 837                 else {
 838                         int state;
 839
 840                         state = td->runstate;
 841                         td_set_runstate(td, TD_SETTING_UP);
 842                         ret = fio_netio_udp_recv_open(td, f);
 843                         td_set_runstate(td, state);
 844                 }
 845         }
 846
 847         if (ret)
 848                 fio_netio_close_file(td, f);
 849
 850         return ret;
 851 }
 852
 853 static int fio_fill_addr(struct thread_data *td, const char *host, int af,
 854                          void *dst, struct addrinfo **res)
 855 {
 856         struct netio_options *o = td->eo;
 857         struct addrinfo hints;
 858         int ret;
 859
 860         if (inet_pton(af, host, dst))
 861                 return 0;
 862
 863         memset(&hints, 0, sizeof(hints));
 864
 865         if (is_tcp(o))
 866                 hints.ai_socktype = SOCK_STREAM;
 867         else
 868                 hints.ai_socktype = SOCK_DGRAM;
 869
 870         if (is_ipv6(o))
 871                 hints.ai_family = AF_INET6;
 872         else
 873                 hints.ai_family = AF_INET;
 874
 875         ret = getaddrinfo(host, NULL, &hints, res);
 876         if (ret) {
 877                 int e = EINVAL;
 878                 char str[128];
 879
 880                 if (ret == EAI_SYSTEM)
 881                         e = errno;
 882
 883                 snprintf(str, sizeof(str), "getaddrinfo: %s", gai_strerror(ret));
 884                 td_verror(td, e, str);
 885                 return 1;
 886         }
 887
 888         return 0;
 889 }
 890
 891 static int fio_netio_setup_connect_inet(struct thread_data *td,
 892                                         const char *host, unsigned short port)
 893 {
 894         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
 895         struct netio_options *o = td->eo;
 896         struct addrinfo *res = NULL;
 897         void *dst, *src;
 898         int af, len;
 899
 900         if (!host) {
 901                 log_err("fio: connect with no host to connect to.\n");
 902                 if (td_read(td))
 903                         log_err("fio: did you forget to set 'listen'?\n");
 904
 905                 td_verror(td, EINVAL, "no hostname= set");
 906                 return 1;
 907         }
 908
 909         nd->addr.sin_family = AF_INET;
 910         nd->addr.sin_port = htons(port);
 911         nd->addr6.sin6_family = AF_INET6;
 912         nd->addr6.sin6_port = htons(port);
 913
 914         if (is_ipv6(o)) {
 915                 af = AF_INET6;
 916                 dst = &nd->addr6.sin6_addr;
 917         } else {
 918                 af = AF_INET;
 919                 dst = &nd->addr.sin_addr;
 920         }
 921
 922         if (fio_fill_addr(td, host, af, dst, &res))
 923                 return 1;
 924
 925         if (!res)
 926                 return 0;
 927
 928         if (is_ipv6(o)) {
 929                 len = sizeof(nd->addr6.sin6_addr);
 930                 src = &((struct sockaddr_in6 *) res->ai_addr)->sin6_addr;
 931         } else {
 932                 len = sizeof(nd->addr.sin_addr);
 933                 src = &((struct sockaddr_in *) res->ai_addr)->sin_addr;
 934         }
 935
 936         memcpy(dst, src, len);
 937         freeaddrinfo(res);
 938         return 0;
 939 }
 940
 941 static int fio_netio_setup_connect_unix(struct thread_data *td,
 942                                         const char *path)
 943 {
 944         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
 945         struct sockaddr_un *soun = &nd->addr_un;
 946
 947         soun->sun_family = AF_UNIX;
 948         memset(soun->sun_path, 0, sizeof(soun->sun_path));
 949         strncpy(soun->sun_path, path, sizeof(soun->sun_path) - 1);
 950         return 0;
 951 }
 952
 953 static int fio_netio_setup_connect(struct thread_data *td)
 954 {
 955         struct netio_options *o = td->eo;
 956
 957         if (is_udp(o) || is_tcp(o))
 958                 return fio_netio_setup_connect_inet(td, td->o.filename,o->port);
 959         else
 960                 return fio_netio_setup_connect_unix(td, td->o.filename);
 961 }
 962
 963 static int fio_netio_setup_listen_unix(struct thread_data *td, const char *path)
 964 {
 965         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
 966         struct sockaddr_un *addr = &nd->addr_un;
 967         mode_t mode;
 968         int len, fd;
 969
 970         fd = socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0);
 971         if (fd < 0) {
 972                 log_err("fio: socket: %s\n", strerror(errno));
 973                 return -1;
 974         }
 975
 976         mode = umask(000);
 977
 978         memset(addr, 0, sizeof(*addr));
 979         addr->sun_family = AF_UNIX;
 980         strncpy(addr->sun_path, path, sizeof(addr->sun_path) - 1);
 981         unlink(path);
 982
 983         len = sizeof(addr->sun_family) + strlen(path) + 1;
 984
 985         if (bind(fd, (struct sockaddr *) addr, len) < 0) {
 986                 log_err("fio: bind: %s\n", strerror(errno));
 987                 close(fd);
 988                 return -1;
 989         }
 990
 991         umask(mode);
 992         nd->listenfd = fd;
 993         return 0;
 994 }
 995
 996 static int fio_netio_setup_listen_inet(struct thread_data *td, short port)
 997 {
 998         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
 999         struct netio_options *o = td->eo;
1000         struct ip_mreq mr;
1001         struct sockaddr_in sin;
1002         struct sockaddr *saddr;
1003         int fd, opt, type, domain;
1004         socklen_t len;
1005
1006         memset(&sin, 0, sizeof(sin));
1007
1008         if (o->proto == FIO_TYPE_TCP) {
1009                 type = SOCK_STREAM;
1010                 domain = AF_INET;
1011         } else if (o->proto == FIO_TYPE_TCP_V6) {
1012                 type = SOCK_STREAM;
1013                 domain = AF_INET6;
1014         } else if (o->proto == FIO_TYPE_UDP) {
1015                 type = SOCK_DGRAM;
1016                 domain = AF_INET;
1017         } else if (o->proto == FIO_TYPE_UDP_V6) {
1018                 type = SOCK_DGRAM;
1019                 domain = AF_INET6;
1020         } else {
1021                 log_err("fio: unknown proto %d\n", o->proto);
1022                 return 1;
1023         }
1024
1025         fd = socket(domain, type, 0);
1026         if (fd < 0) {
1027                 td_verror(td, errno, "socket");
1028                 return 1;
1029         }
1030
1031         opt = 1;
1032         if (setsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, (void *) &opt, sizeof(opt)) < 0) {
1033                 td_verror(td, errno, "setsockopt");
1034                 close(fd);
1035                 return 1;
1036         }
1037 #ifdef SO_REUSEPORT
1038         if (setsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEPORT, (void *) &opt, sizeof(opt)) < 0) {
1039                 td_verror(td, errno, "setsockopt");
1040                 close(fd);
1041                 return 1;
1042         }
1043 #endif
1044
1045         if (td->o.filename) {
1046                 if (!is_udp(o) || !fio_netio_is_multicast(td->o.filename)) {
1047                         log_err("fio: hostname not valid for non-multicast inbound network IO\n");
1048                         close(fd);
1049                         return 1;
1050                 }
1051                 if (is_ipv6(o)) {
1052                         log_err("fio: IPv6 not supported for multicast network IO");
1053                         close(fd);
1054                         return 1;
1055                 }
1056
1057                 inet_aton(td->o.filename, &sin.sin_addr);
1058
1059                 mr.imr_multiaddr = sin.sin_addr;
1060                 if (o->intfc) {
1061                         if (inet_aton(o->intfc, &mr.imr_interface) == 0) {
1062                                 log_err("fio: interface not valid interface IP\n");
1063                                 close(fd);
1064                                 return 1;
1065                         }
1066                 } else {
1067                         mr.imr_interface.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
1068                 }
1069
1070                 if (setsockopt(fd, IPPROTO_IP, IP_ADD_MEMBERSHIP, (const char*)&mr, sizeof(mr)) < 0) {
1071                         td_verror(td, errno, "setsockopt IP_ADD_MEMBERSHIP");
1072                         close(fd);
1073                         return 1;
1074                 }
1075         }
1076
1077         if (!is_ipv6(o)) {
1078                 saddr = (struct sockaddr *) &nd->addr;
1079                 len = sizeof(nd->addr);
1080
1081                 nd->addr.sin_family = AF_INET;
1082                 nd->addr.sin_addr.s_addr = sin.sin_addr.s_addr ? sin.sin_addr.s_addr : htonl(INADDR_ANY);
1083                 nd->addr.sin_port = htons(port);
1084         } else {
1085                 saddr = (struct sockaddr *) &nd->addr6;
1086                 len = sizeof(nd->addr6);
1087
1088                 nd->addr6.sin6_family = AF_INET6;
1089                 nd->addr6.sin6_addr = in6addr_any;
1090                 nd->addr6.sin6_port = htons(port);
1091         }
1092
1093         if (bind(fd, saddr, len) < 0) {
1094                 close(fd);
1095                 td_verror(td, errno, "bind");
1096                 return 1;
1097         }
1098
1099         nd->listenfd = fd;
1100         return 0;
1101 }
1102
1103 static int fio_netio_setup_listen(struct thread_data *td)
1104 {
1105         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
1106         struct netio_options *o = td->eo;
1107         int ret;
1108
1109         if (is_udp(o) || is_tcp(o))
1110                 ret = fio_netio_setup_listen_inet(td, o->port);
1111         else
1112                 ret = fio_netio_setup_listen_unix(td, td->o.filename);
1113
1114         if (ret)
1115                 return ret;
1116         if (is_udp(o))
1117                 return 0;
1118
1119         if (listen(nd->listenfd, 10) < 0) {
1120                 td_verror(td, errno, "listen");
1121                 nd->listenfd = -1;
1122                 return 1;
1123         }
1124
1125         return 0;
1126 }
1127
1128 static int fio_netio_init(struct thread_data *td)
1129 {
1130         struct netio_options *o = td->eo;
1131         int ret;
1132
1133 #ifdef WIN32
1134         WSADATA wsd;
1135         WSAStartup(MAKEWORD(2,2), &wsd);
1136 #endif
1137
1138         if (td_random(td)) {
1139                 log_err("fio: network IO can't be random\n");
1140                 return 1;
1141         }
1142
1143         if (o->proto == FIO_TYPE_UNIX && o->port) {
1144                 log_err("fio: network IO port not valid with unix socket\n");
1145                 return 1;
1146         } else if (o->proto != FIO_TYPE_UNIX && !o->port) {
1147                 log_err("fio: network IO requires port for tcp or udp\n");
1148                 return 1;
1149         }
1150
1151         if (!is_tcp(o)) {
1152                 if (o->listen) {
1153                         log_err("fio: listen only valid for TCP proto IO\n");
1154                         return 1;
1155                 }
1156                 if (td_rw(td)) {
1157                         log_err("fio: datagram network connections must be"
1158                                    " read OR write\n");
1159                         return 1;
1160                 }
1161                 if (o->proto == FIO_TYPE_UNIX && !td->o.filename) {
1162                         log_err("fio: UNIX sockets need host/filename\n");
1163                         return 1;
1164                 }
1165                 o->listen = td_read(td);
1166         }
1167
1168         if (o->listen)
1169                 ret = fio_netio_setup_listen(td);
1170         else
1171                 ret = fio_netio_setup_connect(td);
1172
1173         return ret;
1174 }
1175
1176 static void fio_netio_cleanup(struct thread_data *td)
1177 {
1178         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
1179
1180         if (nd) {
1181                 if (nd->listenfd != -1)
1182                         close(nd->listenfd);
1183                 if (nd->pipes[0] != -1)
1184                         close(nd->pipes[0]);
1185                 if (nd->pipes[1] != -1)
1186                         close(nd->pipes[1]);
1187
1188                 free(nd);
1189         }
1190 }
1191
1192 static int fio_netio_setup(struct thread_data *td)
1193 {
1194         struct netio_data *nd;
1195
1196         if (!td->files_index) {
1197                 add_file(td, td->o.filename ?: "net", 0, 0);
1198                 td->o.nr_files = td->o.nr_files ?: 1;
1199                 td->o.open_files++;
1200         }
1201
1202         if (!td->io_ops->data) {
1203                 nd = malloc(sizeof(*nd));;
1204
1205                 memset(nd, 0, sizeof(*nd));
1206                 nd->listenfd = -1;
1207                 nd->pipes[0] = nd->pipes[1] = -1;
1208                 td->io_ops->data = nd;
1209         }
1210
1211         return 0;
1212 }
1213
1214 static void fio_netio_terminate(struct thread_data *td)
1215 {
1216         kill(td->pid, SIGUSR2);
1217 }
1218
1219 #ifdef CONFIG_LINUX_SPLICE
1220 static int fio_netio_setup_splice(struct thread_data *td)
1221 {
1222         struct netio_data *nd;
1223
1224         fio_netio_setup(td);
1225
1226         nd = td->io_ops->data;
1227         if (nd) {
1228                 if (pipe(nd->pipes) < 0)
1229                         return 1;
1230
1231                 nd->use_splice = 1;
1232                 return 0;
1233         }
1234
1235         return 1;
1236 }
1237
1238 static struct ioengine_ops ioengine_splice = {
1239         .name                   = "netsplice",
1240         .version                = FIO_IOOPS_VERSION,
1241         .prep                   = fio_netio_prep,
1242         .queue                  = fio_netio_queue,
1243         .setup                  = fio_netio_setup_splice,
1244         .init                   = fio_netio_init,
1245         .cleanup                = fio_netio_cleanup,
1246         .open_file              = fio_netio_open_file,
1247         .close_file             = fio_netio_close_file,
1248         .terminate              = fio_netio_terminate,
1249         .options                = options,
1250         .option_struct_size     = sizeof(struct netio_options),
1251         .flags                  = FIO_SYNCIO | FIO_DISKLESSIO | FIO_UNIDIR |
1252                                   FIO_PIPEIO,
1253 };
1254 #endif
1255
1256 static struct ioengine_ops ioengine_rw = {
1257         .name                   = "net",
1258         .version                = FIO_IOOPS_VERSION,
1259         .prep                   = fio_netio_prep,
1260         .queue                  = fio_netio_queue,
1261         .setup                  = fio_netio_setup,
1262         .init                   = fio_netio_init,
1263         .cleanup                = fio_netio_cleanup,
1264         .open_file              = fio_netio_open_file,
1265         .close_file             = fio_netio_close_file,
1266         .terminate              = fio_netio_terminate,
1267         .options                = options,
1268         .option_struct_size     = sizeof(struct netio_options),
1269         .flags                  = FIO_SYNCIO | FIO_DISKLESSIO | FIO_UNIDIR |
1270                                   FIO_PIPEIO | FIO_BIT_BASED,
1271 };
1272
1273 static int str_hostname_cb(void *data, const char *input)
1274 {
1275         struct netio_options *o = data;
1276
1277         if (o->td->o.filename)
1278                 free(o->td->o.filename);
1279         o->td->o.filename = strdup(input);
1280         return 0;
1281 }
1282
1283 static void fio_init fio_netio_register(void)
1284 {
1285         register_ioengine(&ioengine_rw);
1286 #ifdef CONFIG_LINUX_SPLICE
1287         register_ioengine(&ioengine_splice);
1288 #endif
1289 }
1290
1291 static void fio_exit fio_netio_unregister(void)
1292 {
1293         unregister_ioengine(&ioengine_rw);
1294 #ifdef CONFIG_LINUX_SPLICE
1295         unregister_ioengine(&ioengine_splice);
1296 #endif
1297 }