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         unsigned int window_size;
  43         char *intfc;
  44 };
  45
  46 struct udp_close_msg {
  47         uint32_t magic;
  48         uint32_t cmd;
  49 };
  50
  51 enum {
  52         FIO_LINK_CLOSE = 0x89,
  53         FIO_LINK_OPEN_CLOSE_MAGIC = 0x6c696e6b,
  54         FIO_LINK_OPEN = 0x98,
  55
  56         FIO_TYPE_TCP    = 1,
  57         FIO_TYPE_UDP    = 2,
  58         FIO_TYPE_UNIX   = 3,
  59         FIO_TYPE_TCP_V6 = 4,
  60         FIO_TYPE_UDP_V6 = 5,
  61 };
  62
  63 static int str_hostname_cb(void *data, const char *input);
  64 static struct fio_option options[] = {
  65         {
  66                 .name   = "hostname",
  67                 .lname  = "net engine hostname",
  68                 .type   = FIO_OPT_STR_STORE,
  69                 .cb     = str_hostname_cb,
  70                 .help   = "Hostname for net IO engine",
  71                 .category = FIO_OPT_C_ENGINE,
  72                 .group  = FIO_OPT_G_NETIO,
  73         },
  74         {
  75                 .name   = "port",
  76                 .lname  = "net engine port",
  77                 .type   = FIO_OPT_INT,
  78                 .off1   = offsetof(struct netio_options, port),
  79                 .minval = 1,
  80                 .maxval = 65535,
  81                 .help   = "Port to use for TCP or UDP net connections",
  82                 .category = FIO_OPT_C_ENGINE,
  83                 .group  = FIO_OPT_G_NETIO,
  84         },
  85         {
  86                 .name   = "protocol",
  87                 .lname  = "net engine protocol",
  88                 .alias  = "proto",
  89                 .type   = FIO_OPT_STR,
  90                 .off1   = offsetof(struct netio_options, proto),
  91                 .help   = "Network protocol to use",
  92                 .def    = "tcp",
  93                 .posval = {
  94                           { .ival = "tcp",
  95                             .oval = FIO_TYPE_TCP,
  96                             .help = "Transmission Control Protocol",
  97                           },
  98 #ifdef CONFIG_IPV6
  99                           { .ival = "tcpv6",
 100                             .oval = FIO_TYPE_TCP_V6,
 101                             .help = "Transmission Control Protocol V6",
 102                           },
 103 #endif
 104                           { .ival = "udp",
 105                             .oval = FIO_TYPE_UDP,
 106                             .help = "User Datagram Protocol",
 107                           },
 108 #ifdef CONFIG_IPV6
 109                           { .ival = "udpv6",
 110                             .oval = FIO_TYPE_UDP_V6,
 111                             .help = "User Datagram Protocol V6",
 112                           },
 113 #endif
 114                           { .ival = "unix",
 115                             .oval = FIO_TYPE_UNIX,
 116                             .help = "UNIX domain socket",
 117                           },
 118                 },
 119                 .category = FIO_OPT_C_ENGINE,
 120                 .group  = FIO_OPT_G_NETIO,
 121         },
 122 #ifdef CONFIG_TCP_NODELAY
 123         {
 124                 .name   = "nodelay",
 125                 .type   = FIO_OPT_BOOL,
 126                 .off1   = offsetof(struct netio_options, nodelay),
 127                 .help   = "Use TCP_NODELAY on TCP connections",
 128                 .category = FIO_OPT_C_ENGINE,
 129                 .group  = FIO_OPT_G_NETIO,
 130         },
 131 #endif
 132         {
 133                 .name   = "listen",
 134                 .lname  = "net engine listen",
 135                 .type   = FIO_OPT_STR_SET,
 136                 .off1   = offsetof(struct netio_options, listen),
 137                 .help   = "Listen for incoming TCP connections",
 138                 .category = FIO_OPT_C_ENGINE,
 139                 .group  = FIO_OPT_G_NETIO,
 140         },
 141         {
 142                 .name   = "pingpong",
 143                 .type   = FIO_OPT_STR_SET,
 144                 .off1   = offsetof(struct netio_options, pingpong),
 145                 .help   = "Ping-pong IO requests",
 146                 .category = FIO_OPT_C_ENGINE,
 147                 .group  = FIO_OPT_G_NETIO,
 148         },
 149         {
 150                 .name   = "interface",
 151                 .lname  = "net engine interface",
 152                 .type   = FIO_OPT_STR_STORE,
 153                 .off1   = offsetof(struct netio_options, intfc),
 154                 .help   = "Network interface to use",
 155                 .category = FIO_OPT_C_ENGINE,
 156                 .group  = FIO_OPT_G_NETIO,
 157         },
 158         {
 159                 .name   = "ttl",
 160                 .lname  = "net engine multicast ttl",
 161                 .type   = FIO_OPT_INT,
 162                 .off1   = offsetof(struct netio_options, ttl),
 163                 .def    = "1",
 164                 .minval = 0,
 165                 .help   = "Time-to-live value for outgoing UDP multicast packets",
 166                 .category = FIO_OPT_C_ENGINE,
 167                 .group  = FIO_OPT_G_NETIO,
 168         },
 169 #ifdef CONFIG_NET_WINDOWSIZE
 170         {
 171                 .name   = "window_size",
 172                 .lname  = "Window Size",
 173                 .type   = FIO_OPT_INT,
 174                 .off1   = offsetof(struct netio_options, window_size),
 175                 .minval = 0,
 176                 .help   = "Set socket buffer window size",
 177                 .category = FIO_OPT_C_ENGINE,
 178                 .group  = FIO_OPT_G_NETIO,
 179         },
 180 #endif
 181         {
 182                 .name   = NULL,
 183         },
 184 };
 185
 186 static inline int is_udp(struct netio_options *o)
 187 {
 188         return o->proto == FIO_TYPE_UDP || o->proto == FIO_TYPE_UDP_V6;
 189 }
 190
 191 static inline int is_tcp(struct netio_options *o)
 192 {
 193         return o->proto == FIO_TYPE_TCP || o->proto == FIO_TYPE_TCP_V6;
 194 }
 195
 196 static inline int is_ipv6(struct netio_options *o)
 197 {
 198         return o->proto == FIO_TYPE_UDP_V6 || o->proto == FIO_TYPE_TCP_V6;
 199 }
 200
 201 static int set_window_size(struct thread_data *td, int fd)
 202 {
 203 #ifdef CONFIG_NET_WINDOWSIZE
 204         struct netio_options *o = td->eo;
 205         unsigned int wss;
 206         int snd, rcv, ret;
 207
 208         if (!o->window_size)
 209                 return 0;
 210
 211         rcv = o->listen || o->pingpong;
 212         snd = !o->listen || o->pingpong;
 213         wss = o->window_size;
 214         ret = 0;
 215
 216         if (rcv) {
 217                 ret = setsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_RCVBUF, (void *) &wss,
 218                                         sizeof(wss));
 219                 if (ret < 0)
 220                         td_verror(td, errno, "rcvbuf window size");
 221         }
 222         if (snd && !ret) {
 223                 ret = setsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_SNDBUF, (void *) &wss,
 224                                         sizeof(wss));
 225                 if (ret < 0)
 226                         td_verror(td, errno, "sndbuf window size");
 227         }
 228
 229         return ret;
 230 #else
 231         td_verror(td, -EINVAL, "setsockopt window size");
 232         return -1;
 233 #endif
 234 }
 235
 236 /*
 237  * Return -1 for error and 'nr events' for a positive number
 238  * of events
 239  */
 240 static int poll_wait(struct thread_data *td, int fd, short events)
 241 {
 242         struct pollfd pfd;
 243         int ret;
 244
 245         while (!td->terminate) {
 246                 pfd.fd = fd;
 247                 pfd.events = events;
 248                 ret = poll(&pfd, 1, -1);
 249                 if (ret < 0) {
 250                         if (errno == EINTR)
 251                                 break;
 252
 253                         td_verror(td, errno, "poll");
 254                         return -1;
 255                 } else if (!ret)
 256                         continue;
 257
 258                 break;
 259         }
 260
 261         if (pfd.revents & events)
 262                 return 1;
 263
 264         return -1;
 265 }
 266
 267 static int fio_netio_is_multicast(const char *mcaddr)
 268 {
 269         in_addr_t addr = inet_network(mcaddr);
 270         if (addr == -1)
 271                 return 0;
 272
 273         if (inet_network("224.0.0.0") <= addr &&
 274             inet_network("239.255.255.255") >= addr)
 275                 return 1;
 276
 277         return 0;
 278 }
 279
 280
 281 static int fio_netio_prep(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 282 {
 283         struct netio_options *o = td->eo;
 284
 285         /*
 286          * Make sure we don't see spurious reads to a receiver, and vice versa
 287          */
 288         if (is_tcp(o))
 289                 return 0;
 290
 291         if ((o->listen && io_u->ddir == DDIR_WRITE) ||
 292             (!o->listen && io_u->ddir == DDIR_READ)) {
 293                 td_verror(td, EINVAL, "bad direction");
 294                 return 1;
 295         }
 296
 297         return 0;
 298 }
 299
 300 #ifdef CONFIG_LINUX_SPLICE
 301 static int splice_io_u(int fdin, int fdout, unsigned int len)
 302 {
 303         int bytes = 0;
 304
 305         while (len) {
 306                 int ret = splice(fdin, NULL, fdout, NULL, len, 0);
 307
 308                 if (ret < 0) {
 309                         if (!bytes)
 310                                 bytes = ret;
 311
 312                         break;
 313                 } else if (!ret)
 314                         break;
 315
 316                 bytes += ret;
 317                 len -= ret;
 318         }
 319
 320         return bytes;
 321 }
 322
 323 /*
 324  * Receive bytes from a socket and fill them into the internal pipe
 325  */
 326 static int splice_in(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 327 {
 328         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
 329
 330         return splice_io_u(io_u->file->fd, nd->pipes[1], io_u->xfer_buflen);
 331 }
 332
 333 /*
 334  * Transmit 'len' bytes from the internal pipe
 335  */
 336 static int splice_out(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 337                       unsigned int len)
 338 {
 339         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
 340
 341         return splice_io_u(nd->pipes[0], io_u->file->fd, len);
 342 }
 343
 344 static int vmsplice_io_u(struct io_u *io_u, int fd, unsigned int len)
 345 {
 346         struct iovec iov = {
 347                 .iov_base = io_u->xfer_buf,
 348                 .iov_len = len,
 349         };
 350         int bytes = 0;
 351
 352         while (iov.iov_len) {
 353                 int ret = vmsplice(fd, &iov, 1, SPLICE_F_MOVE);
 354
 355                 if (ret < 0) {
 356                         if (!bytes)
 357                                 bytes = ret;
 358                         break;
 359                 } else if (!ret)
 360                         break;
 361
 362                 iov.iov_len -= ret;
 363                 iov.iov_base += ret;
 364                 bytes += ret;
 365         }
 366
 367         return bytes;
 368
 369 }
 370
 371 /*
 372  * vmsplice() pipe to io_u buffer
 373  */
 374 static int vmsplice_io_u_out(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 375                              unsigned int len)
 376 {
 377         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
 378
 379         return vmsplice_io_u(io_u, nd->pipes[0], len);
 380 }
 381
 382 /*
 383  * vmsplice() io_u to pipe
 384  */
 385 static int vmsplice_io_u_in(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 386 {
 387         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
 388
 389         return vmsplice_io_u(io_u, nd->pipes[1], io_u->xfer_buflen);
 390 }
 391
 392 /*
 393  * splice receive - transfer socket data into a pipe using splice, then map
 394  * that pipe data into the io_u using vmsplice.
 395  */
 396 static int fio_netio_splice_in(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 397 {
 398         int ret;
 399
 400         ret = splice_in(td, io_u);
 401         if (ret > 0)
 402                 return vmsplice_io_u_out(td, io_u, ret);
 403
 404         return ret;
 405 }
 406
 407 /*
 408  * splice transmit - map data from the io_u into a pipe by using vmsplice,
 409  * then transfer that pipe to a socket using splice.
 410  */
 411 static int fio_netio_splice_out(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 412 {
 413         int ret;
 414
 415         ret = vmsplice_io_u_in(td, io_u);
 416         if (ret > 0)
 417                 return splice_out(td, io_u, ret);
 418
 419         return ret;
 420 }
 421 #else
 422 static int fio_netio_splice_in(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 423 {
 424         errno = EOPNOTSUPP;
 425         return -1;
 426 }
 427
 428 static int fio_netio_splice_out(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 429 {
 430         errno = EOPNOTSUPP;
 431         return -1;
 432 }
 433 #endif
 434
 435 static int fio_netio_send(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 436 {
 437         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
 438         struct netio_options *o = td->eo;
 439         int ret, flags = 0;
 440
 441         do {
 442                 if (is_udp(o)) {
 443                         const struct sockaddr *to;
 444                         socklen_t len;
 445
 446                         if (is_ipv6(o)) {
 447                                 to = (struct sockaddr *) &nd->addr6;
 448                                 len = sizeof(nd->addr6);
 449                         } else {
 450                                 to = (struct sockaddr *) &nd->addr;
 451                                 len = sizeof(nd->addr);
 452                         }
 453
 454                         ret = sendto(io_u->file->fd, io_u->xfer_buf,
 455                                         io_u->xfer_buflen, flags, to, len);
 456                 } else {
 457                         /*
 458                          * if we are going to write more, set MSG_MORE
 459                          */
 460 #ifdef MSG_MORE
 461                         if ((td->this_io_bytes[DDIR_WRITE] + io_u->xfer_buflen <
 462                             td->o.size) && !o->pingpong)
 463                                 flags |= MSG_MORE;
 464 #endif
 465                         ret = send(io_u->file->fd, io_u->xfer_buf,
 466                                         io_u->xfer_buflen, flags);
 467                 }
 468                 if (ret > 0)
 469                         break;
 470
 471                 ret = poll_wait(td, io_u->file->fd, POLLOUT);
 472                 if (ret <= 0)
 473                         break;
 474         } while (1);
 475
 476         return ret;
 477 }
 478
 479 static int is_udp_close(struct io_u *io_u, int len)
 480 {
 481         struct udp_close_msg *msg;
 482
 483         if (len != sizeof(struct udp_close_msg))
 484                 return 0;
 485
 486         msg = io_u->xfer_buf;
 487         if (ntohl(msg->magic) != FIO_LINK_OPEN_CLOSE_MAGIC)
 488                 return 0;
 489         if (ntohl(msg->cmd) != FIO_LINK_CLOSE)
 490                 return 0;
 491
 492         return 1;
 493 }
 494
 495 static int fio_netio_recv(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 496 {
 497         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
 498         struct netio_options *o = td->eo;
 499         int ret, flags = 0;
 500
 501         do {
 502                 if (is_udp(o)) {
 503                         struct sockaddr *from;
 504                         socklen_t l, *len = &l;
 505
 506                         if (o->listen) {
 507                                 if (!is_ipv6(o)) {
 508                                         from = (struct sockaddr *) &nd->addr;
 509                                         *len = sizeof(nd->addr);
 510                                 } else {
 511                                         from = (struct sockaddr *) &nd->addr6;
 512                                         *len = sizeof(nd->addr6);
 513                                 }
 514                         } else {
 515                                 from = NULL;
 516                                 len = NULL;
 517                         }
 518
 519                         ret = recvfrom(io_u->file->fd, io_u->xfer_buf,
 520                                         io_u->xfer_buflen, flags, from, len);
 521                         if (is_udp_close(io_u, ret)) {
 522                                 td->done = 1;
 523                                 return 0;
 524                         }
 525                 } else {
 526                         ret = recv(io_u->file->fd, io_u->xfer_buf,
 527                                         io_u->xfer_buflen, flags);
 528                 }
 529                 if (ret > 0)
 530                         break;
 531                 else if (!ret && (flags & MSG_WAITALL))
 532                         break;
 533
 534                 ret = poll_wait(td, io_u->file->fd, POLLIN);
 535                 if (ret <= 0)
 536                         break;
 537                 flags |= MSG_WAITALL;
 538         } while (1);
 539
 540         return ret;
 541 }
 542
 543 static int __fio_netio_queue(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 544                              enum fio_ddir ddir)
 545 {
 546         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
 547         struct netio_options *o = td->eo;
 548         int ret;
 549
 550         if (ddir == DDIR_WRITE) {
 551                 if (!nd->use_splice || is_udp(o) ||
 552                     o->proto == FIO_TYPE_UNIX)
 553                         ret = fio_netio_send(td, io_u);
 554                 else
 555                         ret = fio_netio_splice_out(td, io_u);
 556         } else if (ddir == DDIR_READ) {
 557                 if (!nd->use_splice || is_udp(o) ||
 558                     o->proto == FIO_TYPE_UNIX)
 559                         ret = fio_netio_recv(td, io_u);
 560                 else
 561                         ret = fio_netio_splice_in(td, io_u);
 562         } else
 563                 ret = 0;        /* must be a SYNC */
 564
 565         if (ret != (int) io_u->xfer_buflen) {
 566                 if (ret > 0) {
 567                         io_u->resid = io_u->xfer_buflen - ret;
 568                         io_u->error = 0;
 569                         return FIO_Q_COMPLETED;
 570                 } else if (!ret)
 571                         return FIO_Q_BUSY;
 572                 else {
 573                         int err = errno;
 574
 575                         if (ddir == DDIR_WRITE && err == EMSGSIZE)
 576                                 return FIO_Q_BUSY;
 577
 578                         io_u->error = err;
 579                 }
 580         }
 581
 582         if (io_u->error)
 583                 td_verror(td, io_u->error, "xfer");
 584
 585         return FIO_Q_COMPLETED;
 586 }
 587
 588 static int fio_netio_queue(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 589 {
 590         struct netio_options *o = td->eo;
 591         int ret;
 592
 593         fio_ro_check(td, io_u);
 594
 595         ret = __fio_netio_queue(td, io_u, io_u->ddir);
 596         if (!o->pingpong || ret != FIO_Q_COMPLETED)
 597                 return ret;
 598
 599         /*
 600          * For ping-pong mode, receive or send reply as needed
 601          */
 602         if (td_read(td) && io_u->ddir == DDIR_READ)
 603                 ret = __fio_netio_queue(td, io_u, DDIR_WRITE);
 604         else if (td_write(td) && io_u->ddir == DDIR_WRITE)
 605                 ret = __fio_netio_queue(td, io_u, DDIR_READ);
 606
 607         return ret;
 608 }
 609
 610 static int fio_netio_connect(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 611 {
 612         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
 613         struct netio_options *o = td->eo;
 614         int type, domain;
 615
 616         if (o->proto == FIO_TYPE_TCP) {
 617                 domain = AF_INET;
 618                 type = SOCK_STREAM;
 619         } else if (o->proto == FIO_TYPE_TCP_V6) {
 620                 domain = AF_INET6;
 621                 type = SOCK_STREAM;
 622         } else if (o->proto == FIO_TYPE_UDP) {
 623                 domain = AF_INET;
 624                 type = SOCK_DGRAM;
 625         } else if (o->proto == FIO_TYPE_UDP_V6) {
 626                 domain = AF_INET6;
 627                 type = SOCK_DGRAM;
 628         } else if (o->proto == FIO_TYPE_UNIX) {
 629                 domain = AF_UNIX;
 630                 type = SOCK_STREAM;
 631         } else {
 632                 log_err("fio: bad network type %d\n", o->proto);
 633                 f->fd = -1;
 634                 return 1;
 635         }
 636
 637         f->fd = socket(domain, type, 0);
 638         if (f->fd < 0) {
 639                 td_verror(td, errno, "socket");
 640                 return 1;
 641         }
 642
 643 #ifdef CONFIG_TCP_NODELAY
 644         if (o->nodelay && is_tcp(o)) {
 645                 int optval = 1;
 646
 647                 if (setsockopt(f->fd, IPPROTO_TCP, TCP_NODELAY, (void *) &optval, sizeof(int)) < 0) {
 648                         log_err("fio: cannot set TCP_NODELAY option on socket (%s), disable with 'nodelay=0'\n", strerror(errno));
 649                         return 1;
 650                 }
 651         }
 652 #endif
 653
 654         if (set_window_size(td, f->fd)) {
 655                 close(f->fd);
 656                 return 1;
 657         }
 658
 659         if (is_udp(o)) {
 660                 if (!fio_netio_is_multicast(td->o.filename))
 661                         return 0;
 662                 if (is_ipv6(o)) {
 663                         log_err("fio: multicast not supported on IPv6\n");
 664                         close(f->fd);
 665                         return 1;
 666                 }
 667
 668                 if (o->intfc) {
 669                         struct in_addr interface_addr;
 670
 671                         if (inet_aton(o->intfc, &interface_addr) == 0) {
 672                                 log_err("fio: interface not valid interface IP\n");
 673                                 close(f->fd);
 674                                 return 1;
 675                         }
 676                         if (setsockopt(f->fd, IPPROTO_IP, IP_MULTICAST_IF, (const char*)&interface_addr, sizeof(interface_addr)) < 0) {
 677                                 td_verror(td, errno, "setsockopt IP_MULTICAST_IF");
 678                                 close(f->fd);
 679                                 return 1;
 680                         }
 681                 }
 682                 if (setsockopt(f->fd, IPPROTO_IP, IP_MULTICAST_TTL, (const char*)&o->ttl, sizeof(o->ttl)) < 0) {
 683                         td_verror(td, errno, "setsockopt IP_MULTICAST_TTL");
 684                         close(f->fd);
 685                         return 1;
 686                 }
 687                 return 0;
 688         } else if (o->proto == FIO_TYPE_TCP) {
 689                 socklen_t len = sizeof(nd->addr);
 690
 691                 if (connect(f->fd, (struct sockaddr *) &nd->addr, len) < 0) {
 692                         td_verror(td, errno, "connect");
 693                         close(f->fd);
 694                         return 1;
 695                 }
 696         } else if (o->proto == FIO_TYPE_TCP_V6) {
 697                 socklen_t len = sizeof(nd->addr6);
 698
 699                 if (connect(f->fd, (struct sockaddr *) &nd->addr6, len) < 0) {
 700                         td_verror(td, errno, "connect");
 701                         close(f->fd);
 702                         return 1;
 703                 }
 704
 705         } else {
 706                 struct sockaddr_un *addr = &nd->addr_un;
 707                 socklen_t len;
 708
 709                 len = sizeof(addr->sun_family) + strlen(addr->sun_path) + 1;
 710
 711                 if (connect(f->fd, (struct sockaddr *) addr, len) < 0) {
 712                         td_verror(td, errno, "connect");
 713                         close(f->fd);
 714                         return 1;
 715                 }
 716         }
 717
 718         return 0;
 719 }
 720
 721 static int fio_netio_accept(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 722 {
 723         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
 724         struct netio_options *o = td->eo;
 725         socklen_t socklen;
 726         int state;
 727
 728         if (is_udp(o)) {
 729                 f->fd = nd->listenfd;
 730                 return 0;
 731         }
 732
 733         state = td->runstate;
 734         td_set_runstate(td, TD_SETTING_UP);
 735
 736         log_info("fio: waiting for connection\n");
 737
 738         if (poll_wait(td, nd->listenfd, POLLIN) < 0)
 739                 goto err;
 740
 741         if (o->proto == FIO_TYPE_TCP) {
 742                 socklen = sizeof(nd->addr);
 743                 f->fd = accept(nd->listenfd, (struct sockaddr *) &nd->addr, &socklen);
 744         } else {
 745                 socklen = sizeof(nd->addr6);
 746                 f->fd = accept(nd->listenfd, (struct sockaddr *) &nd->addr6, &socklen);
 747         }
 748
 749         if (f->fd < 0) {
 750                 td_verror(td, errno, "accept");
 751                 goto err;
 752         }
 753
 754 #ifdef CONFIG_TCP_NODELAY
 755         if (o->nodelay && is_tcp(o)) {
 756                 int optval = 1;
 757
 758                 if (setsockopt(f->fd, IPPROTO_TCP, TCP_NODELAY, (void *) &optval, sizeof(int)) < 0) {
 759                         log_err("fio: cannot set TCP_NODELAY option on socket (%s), disable with 'nodelay=0'\n", strerror(errno));
 760                         return 1;
 761                 }
 762         }
 763 #endif
 764
 765         reset_all_stats(td);
 766         td_set_runstate(td, state);
 767         return 0;
 768 err:
 769         td_set_runstate(td, state);
 770         return 1;
 771 }
 772
 773 static void fio_netio_udp_close(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 774 {
 775         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
 776         struct netio_options *o = td->eo;
 777         struct udp_close_msg msg;
 778         struct sockaddr *to;
 779         socklen_t len;
 780         int ret;
 781
 782         if (is_ipv6(o)) {
 783                 to = (struct sockaddr *) &nd->addr6;
 784                 len = sizeof(nd->addr6);
 785         } else {
 786                 to = (struct sockaddr *) &nd->addr;
 787                 len = sizeof(nd->addr);
 788         }
 789
 790         msg.magic = htonl(FIO_LINK_OPEN_CLOSE_MAGIC);
 791         msg.cmd = htonl(FIO_LINK_CLOSE);
 792
 793         ret = sendto(f->fd, (void *) &msg, sizeof(msg), MSG_WAITALL, to, len);
 794         if (ret < 0)
 795                 td_verror(td, errno, "sendto udp link close");
 796 }
 797
 798 static int fio_netio_close_file(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 799 {
 800         struct netio_options *o = td->eo;
 801
 802         /*
 803          * If this is an UDP connection, notify the receiver that we are
 804          * closing down the link
 805          */
 806         if (is_udp(o))
 807                 fio_netio_udp_close(td, f);
 808
 809         return generic_close_file(td, f);
 810 }
 811
 812 static int fio_netio_udp_recv_open(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 813 {
 814         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
 815         struct netio_options *o = td->eo;
 816         struct udp_close_msg msg;
 817         struct sockaddr *to;
 818         socklen_t len;
 819         int ret;
 820
 821         if (is_ipv6(o)) {
 822                 len = sizeof(nd->addr6);
 823                 to = (struct sockaddr *) &nd->addr6;
 824         } else {
 825                 len = sizeof(nd->addr);
 826                 to = (struct sockaddr *) &nd->addr;
 827         }
 828
 829         ret = recvfrom(f->fd, (void *) &msg, sizeof(msg), MSG_WAITALL, to, &len);
 830         if (ret < 0) {
 831                 td_verror(td, errno, "recvfrom udp link open");
 832                 return ret;
 833         }
 834
 835         if (ntohl(msg.magic) != FIO_LINK_OPEN_CLOSE_MAGIC ||
 836             ntohl(msg.cmd) != FIO_LINK_OPEN) {
 837                 log_err("fio: bad udp open magic %x/%x\n", ntohl(msg.magic),
 838                                                                 ntohl(msg.cmd));
 839                 return -1;
 840         }
 841
 842         return 0;
 843 }
 844
 845 static int fio_netio_udp_send_open(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 846 {
 847         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
 848         struct netio_options *o = td->eo;
 849         struct udp_close_msg msg;
 850         struct sockaddr *to;
 851         socklen_t len;
 852         int ret;
 853
 854         if (is_ipv6(o)) {
 855                 len = sizeof(nd->addr6);
 856                 to = (struct sockaddr *) &nd->addr6;
 857         } else {
 858                 len = sizeof(nd->addr);
 859                 to = (struct sockaddr *) &nd->addr;
 860         }
 861
 862         msg.magic = htonl(FIO_LINK_OPEN_CLOSE_MAGIC);
 863         msg.cmd = htonl(FIO_LINK_OPEN);
 864
 865         ret = sendto(f->fd, (void *) &msg, sizeof(msg), MSG_WAITALL, to, len);
 866         if (ret < 0) {
 867                 td_verror(td, errno, "sendto udp link open");
 868                 return ret;
 869         }
 870
 871         return 0;
 872 }
 873
 874 static int fio_netio_open_file(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 875 {
 876         int ret;
 877         struct netio_options *o = td->eo;
 878
 879         if (o->listen)
 880                 ret = fio_netio_accept(td, f);
 881         else
 882                 ret = fio_netio_connect(td, f);
 883
 884         if (ret) {
 885                 f->fd = -1;
 886                 return ret;
 887         }
 888
 889         if (is_udp(o)) {
 890                 if (td_write(td))
 891                         ret = fio_netio_udp_send_open(td, f);
 892                 else {
 893                         int state;
 894
 895                         state = td->runstate;
 896                         td_set_runstate(td, TD_SETTING_UP);
 897                         ret = fio_netio_udp_recv_open(td, f);
 898                         td_set_runstate(td, state);
 899                 }
 900         }
 901
 902         if (ret)
 903                 fio_netio_close_file(td, f);
 904
 905         return ret;
 906 }
 907
 908 static int fio_fill_addr(struct thread_data *td, const char *host, int af,
 909                          void *dst, struct addrinfo **res)
 910 {
 911         struct netio_options *o = td->eo;
 912         struct addrinfo hints;
 913         int ret;
 914
 915         if (inet_pton(af, host, dst))
 916                 return 0;
 917
 918         memset(&hints, 0, sizeof(hints));
 919
 920         if (is_tcp(o))
 921                 hints.ai_socktype = SOCK_STREAM;
 922         else
 923                 hints.ai_socktype = SOCK_DGRAM;
 924
 925         if (is_ipv6(o))
 926                 hints.ai_family = AF_INET6;
 927         else
 928                 hints.ai_family = AF_INET;
 929
 930         ret = getaddrinfo(host, NULL, &hints, res);
 931         if (ret) {
 932                 int e = EINVAL;
 933                 char str[128];
 934
 935                 if (ret == EAI_SYSTEM)
 936                         e = errno;
 937
 938                 snprintf(str, sizeof(str), "getaddrinfo: %s", gai_strerror(ret));
 939                 td_verror(td, e, str);
 940                 return 1;
 941         }
 942
 943         return 0;
 944 }
 945
 946 static int fio_netio_setup_connect_inet(struct thread_data *td,
 947                                         const char *host, unsigned short port)
 948 {
 949         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
 950         struct netio_options *o = td->eo;
 951         struct addrinfo *res = NULL;
 952         void *dst, *src;
 953         int af, len;
 954
 955         if (!host) {
 956                 log_err("fio: connect with no host to connect to.\n");
 957                 if (td_read(td))
 958                         log_err("fio: did you forget to set 'listen'?\n");
 959
 960                 td_verror(td, EINVAL, "no hostname= set");
 961                 return 1;
 962         }
 963
 964         nd->addr.sin_family = AF_INET;
 965         nd->addr.sin_port = htons(port);
 966         nd->addr6.sin6_family = AF_INET6;
 967         nd->addr6.sin6_port = htons(port);
 968
 969         if (is_ipv6(o)) {
 970                 af = AF_INET6;
 971                 dst = &nd->addr6.sin6_addr;
 972         } else {
 973                 af = AF_INET;
 974                 dst = &nd->addr.sin_addr;
 975         }
 976
 977         if (fio_fill_addr(td, host, af, dst, &res))
 978                 return 1;
 979
 980         if (!res)
 981                 return 0;
 982
 983         if (is_ipv6(o)) {
 984                 len = sizeof(nd->addr6.sin6_addr);
 985                 src = &((struct sockaddr_in6 *) res->ai_addr)->sin6_addr;
 986         } else {
 987                 len = sizeof(nd->addr.sin_addr);
 988                 src = &((struct sockaddr_in *) res->ai_addr)->sin_addr;
 989         }
 990
 991         memcpy(dst, src, len);
 992         freeaddrinfo(res);
 993         return 0;
 994 }
 995
 996 static int fio_netio_setup_connect_unix(struct thread_data *td,
 997                                         const char *path)
 998 {
 999         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
1000         struct sockaddr_un *soun = &nd->addr_un;
1001
1002         soun->sun_family = AF_UNIX;
1003         memset(soun->sun_path, 0, sizeof(soun->sun_path));
1004         strncpy(soun->sun_path, path, sizeof(soun->sun_path) - 1);
1005         return 0;
1006 }
1007
1008 static int fio_netio_setup_connect(struct thread_data *td)
1009 {
1010         struct netio_options *o = td->eo;
1011
1012         if (is_udp(o) || is_tcp(o))
1013                 return fio_netio_setup_connect_inet(td, td->o.filename,o->port);
1014         else
1015                 return fio_netio_setup_connect_unix(td, td->o.filename);
1016 }
1017
1018 static int fio_netio_setup_listen_unix(struct thread_data *td, const char *path)
1019 {
1020         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
1021         struct sockaddr_un *addr = &nd->addr_un;
1022         mode_t mode;
1023         int len, fd;
1024
1025         fd = socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0);
1026         if (fd < 0) {
1027                 log_err("fio: socket: %s\n", strerror(errno));
1028                 return -1;
1029         }
1030
1031         mode = umask(000);
1032
1033         memset(addr, 0, sizeof(*addr));
1034         addr->sun_family = AF_UNIX;
1035         strncpy(addr->sun_path, path, sizeof(addr->sun_path) - 1);
1036         unlink(path);
1037
1038         len = sizeof(addr->sun_family) + strlen(path) + 1;
1039
1040         if (bind(fd, (struct sockaddr *) addr, len) < 0) {
1041                 log_err("fio: bind: %s\n", strerror(errno));
1042                 close(fd);
1043                 return -1;
1044         }
1045
1046         umask(mode);
1047         nd->listenfd = fd;
1048         return 0;
1049 }
1050
1051 static int fio_netio_setup_listen_inet(struct thread_data *td, short port)
1052 {
1053         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
1054         struct netio_options *o = td->eo;
1055         struct ip_mreq mr;
1056         struct sockaddr_in sin;
1057         struct sockaddr *saddr;
1058         int fd, opt, type, domain;
1059         socklen_t len;
1060
1061         memset(&sin, 0, sizeof(sin));
1062
1063         if (o->proto == FIO_TYPE_TCP) {
1064                 type = SOCK_STREAM;
1065                 domain = AF_INET;
1066         } else if (o->proto == FIO_TYPE_TCP_V6) {
1067                 type = SOCK_STREAM;
1068                 domain = AF_INET6;
1069         } else if (o->proto == FIO_TYPE_UDP) {
1070                 type = SOCK_DGRAM;
1071                 domain = AF_INET;
1072         } else if (o->proto == FIO_TYPE_UDP_V6) {
1073                 type = SOCK_DGRAM;
1074                 domain = AF_INET6;
1075         } else {
1076                 log_err("fio: unknown proto %d\n", o->proto);
1077                 return 1;
1078         }
1079
1080         fd = socket(domain, type, 0);
1081         if (fd < 0) {
1082                 td_verror(td, errno, "socket");
1083                 return 1;
1084         }
1085
1086         opt = 1;
1087         if (setsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, (void *) &opt, sizeof(opt)) < 0) {
1088                 td_verror(td, errno, "setsockopt");
1089                 close(fd);
1090                 return 1;
1091         }
1092 #ifdef SO_REUSEPORT
1093         if (setsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEPORT, (void *) &opt, sizeof(opt)) < 0) {
1094                 td_verror(td, errno, "setsockopt");
1095                 close(fd);
1096                 return 1;
1097         }
1098 #endif
1099
1100         if (set_window_size(td, fd)) {
1101                 close(fd);
1102                 return 1;
1103         }
1104
1105         if (td->o.filename) {
1106                 if (!is_udp(o) || !fio_netio_is_multicast(td->o.filename)) {
1107                         log_err("fio: hostname not valid for non-multicast inbound network IO\n");
1108                         close(fd);
1109                         return 1;
1110                 }
1111                 if (is_ipv6(o)) {
1112                         log_err("fio: IPv6 not supported for multicast network IO");
1113                         close(fd);
1114                         return 1;
1115                 }
1116
1117                 inet_aton(td->o.filename, &sin.sin_addr);
1118
1119                 mr.imr_multiaddr = sin.sin_addr;
1120                 if (o->intfc) {
1121                         if (inet_aton(o->intfc, &mr.imr_interface) == 0) {
1122                                 log_err("fio: interface not valid interface IP\n");
1123                                 close(fd);
1124                                 return 1;
1125                         }
1126                 } else {
1127                         mr.imr_interface.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
1128                 }
1129
1130                 if (setsockopt(fd, IPPROTO_IP, IP_ADD_MEMBERSHIP, (const char*)&mr, sizeof(mr)) < 0) {
1131                         td_verror(td, errno, "setsockopt IP_ADD_MEMBERSHIP");
1132                         close(fd);
1133                         return 1;
1134                 }
1135         }
1136
1137         if (!is_ipv6(o)) {
1138                 saddr = (struct sockaddr *) &nd->addr;
1139                 len = sizeof(nd->addr);
1140
1141                 nd->addr.sin_family = AF_INET;
1142                 nd->addr.sin_addr.s_addr = sin.sin_addr.s_addr ? sin.sin_addr.s_addr : htonl(INADDR_ANY);
1143                 nd->addr.sin_port = htons(port);
1144         } else {
1145                 saddr = (struct sockaddr *) &nd->addr6;
1146                 len = sizeof(nd->addr6);
1147
1148                 nd->addr6.sin6_family = AF_INET6;
1149                 nd->addr6.sin6_addr = in6addr_any;
1150                 nd->addr6.sin6_port = htons(port);
1151         }
1152
1153         if (bind(fd, saddr, len) < 0) {
1154                 close(fd);
1155                 td_verror(td, errno, "bind");
1156                 return 1;
1157         }
1158
1159         nd->listenfd = fd;
1160         return 0;
1161 }
1162
1163 static int fio_netio_setup_listen(struct thread_data *td)
1164 {
1165         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
1166         struct netio_options *o = td->eo;
1167         int ret;
1168
1169         if (is_udp(o) || is_tcp(o))
1170                 ret = fio_netio_setup_listen_inet(td, o->port);
1171         else
1172                 ret = fio_netio_setup_listen_unix(td, td->o.filename);
1173
1174         if (ret)
1175                 return ret;
1176         if (is_udp(o))
1177                 return 0;
1178
1179         if (listen(nd->listenfd, 10) < 0) {
1180                 td_verror(td, errno, "listen");
1181                 nd->listenfd = -1;
1182                 return 1;
1183         }
1184
1185         return 0;
1186 }
1187
1188 static int fio_netio_init(struct thread_data *td)
1189 {
1190         struct netio_options *o = td->eo;
1191         int ret;
1192
1193 #ifdef WIN32
1194         WSADATA wsd;
1195         WSAStartup(MAKEWORD(2,2), &wsd);
1196 #endif
1197
1198         if (td_random(td)) {
1199                 log_err("fio: network IO can't be random\n");
1200                 return 1;
1201         }
1202
1203         if (o->proto == FIO_TYPE_UNIX && o->port) {
1204                 log_err("fio: network IO port not valid with unix socket\n");
1205                 return 1;
1206         } else if (o->proto != FIO_TYPE_UNIX && !o->port) {
1207                 log_err("fio: network IO requires port for tcp or udp\n");
1208                 return 1;
1209         }
1210
1211         if (!is_tcp(o)) {
1212                 if (o->listen) {
1213                         log_err("fio: listen only valid for TCP proto IO\n");
1214                         return 1;
1215                 }
1216                 if (td_rw(td)) {
1217                         log_err("fio: datagram network connections must be"
1218                                    " read OR write\n");
1219                         return 1;
1220                 }
1221                 if (o->proto == FIO_TYPE_UNIX && !td->o.filename) {
1222                         log_err("fio: UNIX sockets need host/filename\n");
1223                         return 1;
1224                 }
1225                 o->listen = td_read(td);
1226         }
1227
1228         if (o->listen)
1229                 ret = fio_netio_setup_listen(td);
1230         else
1231                 ret = fio_netio_setup_connect(td);
1232
1233         return ret;
1234 }
1235
1236 static void fio_netio_cleanup(struct thread_data *td)
1237 {
1238         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
1239
1240         if (nd) {
1241                 if (nd->listenfd != -1)
1242                         close(nd->listenfd);
1243                 if (nd->pipes[0] != -1)
1244                         close(nd->pipes[0]);
1245                 if (nd->pipes[1] != -1)
1246                         close(nd->pipes[1]);
1247
1248                 free(nd);
1249         }
1250 }
1251
1252 static int fio_netio_setup(struct thread_data *td)
1253 {
1254         struct netio_data *nd;
1255
1256         if (!td->files_index) {
1257                 add_file(td, td->o.filename ?: "net", 0, 0);
1258                 td->o.nr_files = td->o.nr_files ?: 1;
1259                 td->o.open_files++;
1260         }
1261
1262         if (!td->io_ops->data) {
1263                 nd = malloc(sizeof(*nd));;
1264
1265                 memset(nd, 0, sizeof(*nd));
1266                 nd->listenfd = -1;
1267                 nd->pipes[0] = nd->pipes[1] = -1;
1268                 td->io_ops->data = nd;
1269         }
1270
1271         return 0;
1272 }
1273
1274 static void fio_netio_terminate(struct thread_data *td)
1275 {
1276         kill(td->pid, SIGTERM);
1277 }
1278
1279 #ifdef CONFIG_LINUX_SPLICE
1280 static int fio_netio_setup_splice(struct thread_data *td)
1281 {
1282         struct netio_data *nd;
1283
1284         fio_netio_setup(td);
1285
1286         nd = td->io_ops->data;
1287         if (nd) {
1288                 if (pipe(nd->pipes) < 0)
1289                         return 1;
1290
1291                 nd->use_splice = 1;
1292                 return 0;
1293         }
1294
1295         return 1;
1296 }
1297
1298 static struct ioengine_ops ioengine_splice = {
1299         .name                   = "netsplice",
1300         .version                = FIO_IOOPS_VERSION,
1301         .prep                   = fio_netio_prep,
1302         .queue                  = fio_netio_queue,
1303         .setup                  = fio_netio_setup_splice,
1304         .init                   = fio_netio_init,
1305         .cleanup                = fio_netio_cleanup,
1306         .open_file              = fio_netio_open_file,
1307         .close_file             = fio_netio_close_file,
1308         .terminate              = fio_netio_terminate,
1309         .options                = options,
1310         .option_struct_size     = sizeof(struct netio_options),
1311         .flags                  = FIO_SYNCIO | FIO_DISKLESSIO | FIO_UNIDIR |
1312                                   FIO_PIPEIO,
1313 };
1314 #endif
1315
1316 static struct ioengine_ops ioengine_rw = {
1317         .name                   = "net",
1318         .version                = FIO_IOOPS_VERSION,
1319         .prep                   = fio_netio_prep,
1320         .queue                  = fio_netio_queue,
1321         .setup                  = fio_netio_setup,
1322         .init                   = fio_netio_init,
1323         .cleanup                = fio_netio_cleanup,
1324         .open_file              = fio_netio_open_file,
1325         .close_file             = fio_netio_close_file,
1326         .terminate              = fio_netio_terminate,
1327         .options                = options,
1328         .option_struct_size     = sizeof(struct netio_options),
1329         .flags                  = FIO_SYNCIO | FIO_DISKLESSIO | FIO_UNIDIR |
1330                                   FIO_PIPEIO | FIO_BIT_BASED,
1331 };
1332
1333 static int str_hostname_cb(void *data, const char *input)
1334 {
1335         struct netio_options *o = data;
1336
1337         if (o->td->o.filename)
1338                 free(o->td->o.filename);
1339         o->td->o.filename = strdup(input);
1340         return 0;
1341 }
1342
1343 static void fio_init fio_netio_register(void)
1344 {
1345         register_ioengine(&ioengine_rw);
1346 #ifdef CONFIG_LINUX_SPLICE
1347         register_ioengine(&ioengine_splice);
1348 #endif
1349 }
1350
1351 static void fio_exit fio_netio_unregister(void)
1352 {
1353         unregister_ioengine(&ioengine_rw);
1354 #ifdef CONFIG_LINUX_SPLICE
1355         unregister_ioengine(&ioengine_splice);
1356 #endif
1357 }