eta: don't count TD_SETTING_UP as a running process
[fio.git] / 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 #include "../verify.h"
25
26 struct netio_data {
27         int listenfd;
28         int use_splice;
29         int seq_off;
30         int pipes[2];
31         struct sockaddr_in addr;
32         struct sockaddr_in6 addr6;
33         struct sockaddr_un addr_un;
34         uint64_t udp_send_seq;
35         uint64_t udp_recv_seq;
36 };
37
38 struct netio_options {
39         struct thread_data *td;
40         unsigned int port;
41         unsigned int proto;
42         unsigned int listen;
43         unsigned int pingpong;
44         unsigned int nodelay;
45         unsigned int ttl;
46         unsigned int window_size;
47         unsigned int mss;
48         char *intfc;
49 };
50
51 struct udp_close_msg {
52         uint32_t magic;
53         uint32_t cmd;
54 };
55
56 struct udp_seq {
57         uint64_t magic;
58         uint64_t seq;
59         uint64_t bs;
60 };
61
62 enum {
63         FIO_LINK_CLOSE = 0x89,
64         FIO_LINK_OPEN_CLOSE_MAGIC = 0x6c696e6b,
65         FIO_LINK_OPEN = 0x98,
66         FIO_UDP_SEQ_MAGIC = 0x657375716e556563ULL,
67
68         FIO_TYPE_TCP    = 1,
69         FIO_TYPE_UDP    = 2,
70         FIO_TYPE_UNIX   = 3,
71         FIO_TYPE_TCP_V6 = 4,
72         FIO_TYPE_UDP_V6 = 5,
73 };
74
75 static int str_hostname_cb(void *data, const char *input);
76 static struct fio_option options[] = {
77         {
78                 .name   = "hostname",
79                 .lname  = "net engine hostname",
80                 .type   = FIO_OPT_STR_STORE,
81                 .cb     = str_hostname_cb,
82                 .help   = "Hostname for net IO engine",
83                 .category = FIO_OPT_C_ENGINE,
84                 .group  = FIO_OPT_G_NETIO,
85         },
86         {
87                 .name   = "port",
88                 .lname  = "net engine port",
89                 .type   = FIO_OPT_INT,
90                 .off1   = offsetof(struct netio_options, port),
91                 .minval = 1,
92                 .maxval = 65535,
93                 .help   = "Port to use for TCP or UDP net connections",
94                 .category = FIO_OPT_C_ENGINE,
95                 .group  = FIO_OPT_G_NETIO,
96         },
97         {
98                 .name   = "protocol",
99                 .lname  = "net engine protocol",
100                 .alias  = "proto",
101                 .type   = FIO_OPT_STR,
102                 .off1   = offsetof(struct netio_options, proto),
103                 .help   = "Network protocol to use",
104                 .def    = "tcp",
105                 .posval = {
106                           { .ival = "tcp",
107                             .oval = FIO_TYPE_TCP,
108                             .help = "Transmission Control Protocol",
109                           },
110 #ifdef CONFIG_IPV6
111                           { .ival = "tcpv6",
112                             .oval = FIO_TYPE_TCP_V6,
113                             .help = "Transmission Control Protocol V6",
114                           },
115 #endif
116                           { .ival = "udp",
117                             .oval = FIO_TYPE_UDP,
118                             .help = "User Datagram Protocol",
119                           },
120 #ifdef CONFIG_IPV6
121                           { .ival = "udpv6",
122                             .oval = FIO_TYPE_UDP_V6,
123                             .help = "User Datagram Protocol V6",
124                           },
125 #endif
126                           { .ival = "unix",
127                             .oval = FIO_TYPE_UNIX,
128                             .help = "UNIX domain socket",
129                           },
130                 },
131                 .category = FIO_OPT_C_ENGINE,
132                 .group  = FIO_OPT_G_NETIO,
133         },
134 #ifdef CONFIG_TCP_NODELAY
135         {
136                 .name   = "nodelay",
137                 .type   = FIO_OPT_BOOL,
138                 .off1   = offsetof(struct netio_options, nodelay),
139                 .help   = "Use TCP_NODELAY on TCP connections",
140                 .category = FIO_OPT_C_ENGINE,
141                 .group  = FIO_OPT_G_NETIO,
142         },
143 #endif
144         {
145                 .name   = "listen",
146                 .lname  = "net engine listen",
147                 .type   = FIO_OPT_STR_SET,
148                 .off1   = offsetof(struct netio_options, listen),
149                 .help   = "Listen for incoming TCP connections",
150                 .category = FIO_OPT_C_ENGINE,
151                 .group  = FIO_OPT_G_NETIO,
152         },
153         {
154                 .name   = "pingpong",
155                 .type   = FIO_OPT_STR_SET,
156                 .off1   = offsetof(struct netio_options, pingpong),
157                 .help   = "Ping-pong IO requests",
158                 .category = FIO_OPT_C_ENGINE,
159                 .group  = FIO_OPT_G_NETIO,
160         },
161         {
162                 .name   = "interface",
163                 .lname  = "net engine interface",
164                 .type   = FIO_OPT_STR_STORE,
165                 .off1   = offsetof(struct netio_options, intfc),
166                 .help   = "Network interface to use",
167                 .category = FIO_OPT_C_ENGINE,
168                 .group  = FIO_OPT_G_NETIO,
169         },
170         {
171                 .name   = "ttl",
172                 .lname  = "net engine multicast ttl",
173                 .type   = FIO_OPT_INT,
174                 .off1   = offsetof(struct netio_options, ttl),
175                 .def    = "1",
176                 .minval = 0,
177                 .help   = "Time-to-live value for outgoing UDP multicast packets",
178                 .category = FIO_OPT_C_ENGINE,
179                 .group  = FIO_OPT_G_NETIO,
180         },
181 #ifdef CONFIG_NET_WINDOWSIZE
182         {
183                 .name   = "window_size",
184                 .lname  = "Window Size",
185                 .type   = FIO_OPT_INT,
186                 .off1   = offsetof(struct netio_options, window_size),
187                 .minval = 0,
188                 .help   = "Set socket buffer window size",
189                 .category = FIO_OPT_C_ENGINE,
190                 .group  = FIO_OPT_G_NETIO,
191         },
192 #endif
193 #ifdef CONFIG_NET_MSS
194         {
195                 .name   = "mss",
196                 .lname  = "Maximum segment size",
197                 .type   = FIO_OPT_INT,
198                 .off1   = offsetof(struct netio_options, mss),
199                 .minval = 0,
200                 .help   = "Set TCP maximum segment size",
201                 .category = FIO_OPT_C_ENGINE,
202                 .group  = FIO_OPT_G_NETIO,
203         },
204 #endif
205         {
206                 .name   = NULL,
207         },
208 };
209
210 static inline int is_udp(struct netio_options *o)
211 {
212         return o->proto == FIO_TYPE_UDP || o->proto == FIO_TYPE_UDP_V6;
213 }
214
215 static inline int is_tcp(struct netio_options *o)
216 {
217         return o->proto == FIO_TYPE_TCP || o->proto == FIO_TYPE_TCP_V6;
218 }
219
220 static inline int is_ipv6(struct netio_options *o)
221 {
222         return o->proto == FIO_TYPE_UDP_V6 || o->proto == FIO_TYPE_TCP_V6;
223 }
224
225 static int set_window_size(struct thread_data *td, int fd)
226 {
227 #ifdef CONFIG_NET_WINDOWSIZE
228         struct netio_options *o = td->eo;
229         unsigned int wss;
230         int snd, rcv, ret;
231
232         if (!o->window_size)
233                 return 0;
234
235         rcv = o->listen || o->pingpong;
236         snd = !o->listen || o->pingpong;
237         wss = o->window_size;
238         ret = 0;
239
240         if (rcv) {
241                 ret = setsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_RCVBUF, (void *) &wss,
242                                         sizeof(wss));
243                 if (ret < 0)
244                         td_verror(td, errno, "rcvbuf window size");
245         }
246         if (snd && !ret) {
247                 ret = setsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_SNDBUF, (void *) &wss,
248                                         sizeof(wss));
249                 if (ret < 0)
250                         td_verror(td, errno, "sndbuf window size");
251         }
252
253         return ret;
254 #else
255         td_verror(td, -EINVAL, "setsockopt window size");
256         return -1;
257 #endif
258 }
259
260 static int set_mss(struct thread_data *td, int fd)
261 {
262 #ifdef CONFIG_NET_MSS
263         struct netio_options *o = td->eo;
264         unsigned int mss;
265         int ret;
266
267         if (!o->mss || !is_tcp(o))
268                 return 0;
269
270         mss = o->mss;
271         ret = setsockopt(fd, IPPROTO_TCP, TCP_MAXSEG, (void *) &mss,
272                                 sizeof(mss));
273         if (ret < 0)
274                 td_verror(td, errno, "setsockopt TCP_MAXSEG");
275
276         return ret;
277 #else
278         td_verror(td, -EINVAL, "setsockopt TCP_MAXSEG");
279         return -1;
280 #endif
281 }
282
283
284 /*
285  * Return -1 for error and 'nr events' for a positive number
286  * of events
287  */
288 static int poll_wait(struct thread_data *td, int fd, short events)
289 {
290         struct pollfd pfd;
291         int ret;
292
293         while (!td->terminate) {
294                 pfd.fd = fd;
295                 pfd.events = events;
296                 ret = poll(&pfd, 1, -1);
297                 if (ret < 0) {
298                         if (errno == EINTR)
299                                 break;
300
301                         td_verror(td, errno, "poll");
302                         return -1;
303                 } else if (!ret)
304                         continue;
305
306                 break;
307         }
308
309         if (pfd.revents & events)
310                 return 1;
311
312         return -1;
313 }
314
315 static int fio_netio_is_multicast(const char *mcaddr)
316 {
317         in_addr_t addr = inet_network(mcaddr);
318         if (addr == -1)
319                 return 0;
320
321         if (inet_network("224.0.0.0") <= addr &&
322             inet_network("239.255.255.255") >= addr)
323                 return 1;
324
325         return 0;
326 }
327
328
329 static int fio_netio_prep(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
330 {
331         struct netio_options *o = td->eo;
332
333         /*
334          * Make sure we don't see spurious reads to a receiver, and vice versa
335          */
336         if (is_tcp(o))
337                 return 0;
338
339         if ((o->listen && io_u->ddir == DDIR_WRITE) ||
340             (!o->listen && io_u->ddir == DDIR_READ)) {
341                 td_verror(td, EINVAL, "bad direction");
342                 return 1;
343         }
344
345         return 0;
346 }
347
348 #ifdef CONFIG_LINUX_SPLICE
349 static int splice_io_u(int fdin, int fdout, unsigned int len)
350 {
351         int bytes = 0;
352
353         while (len) {
354                 int ret = splice(fdin, NULL, fdout, NULL, len, 0);
355
356                 if (ret < 0) {
357                         if (!bytes)
358                                 bytes = ret;
359
360                         break;
361                 } else if (!ret)
362                         break;
363
364                 bytes += ret;
365                 len -= ret;
366         }
367
368         return bytes;
369 }
370
371 /*
372  * Receive bytes from a socket and fill them into the internal pipe
373  */
374 static int splice_in(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
375 {
376         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
377
378         return splice_io_u(io_u->file->fd, nd->pipes[1], io_u->xfer_buflen);
379 }
380
381 /*
382  * Transmit 'len' bytes from the internal pipe
383  */
384 static int splice_out(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
385                       unsigned int len)
386 {
387         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
388
389         return splice_io_u(nd->pipes[0], io_u->file->fd, len);
390 }
391
392 static int vmsplice_io_u(struct io_u *io_u, int fd, unsigned int len)
393 {
394         struct iovec iov = {
395                 .iov_base = io_u->xfer_buf,
396                 .iov_len = len,
397         };
398         int bytes = 0;
399
400         while (iov.iov_len) {
401                 int ret = vmsplice(fd, &iov, 1, SPLICE_F_MOVE);
402
403                 if (ret < 0) {
404                         if (!bytes)
405                                 bytes = ret;
406                         break;
407                 } else if (!ret)
408                         break;
409
410                 iov.iov_len -= ret;
411                 iov.iov_base += ret;
412                 bytes += ret;
413         }
414
415         return bytes;
416
417 }
418
419 /*
420  * vmsplice() pipe to io_u buffer
421  */
422 static int vmsplice_io_u_out(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
423                              unsigned int len)
424 {
425         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
426
427         return vmsplice_io_u(io_u, nd->pipes[0], len);
428 }
429
430 /*
431  * vmsplice() io_u to pipe
432  */
433 static int vmsplice_io_u_in(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
434 {
435         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
436
437         return vmsplice_io_u(io_u, nd->pipes[1], io_u->xfer_buflen);
438 }
439
440 /*
441  * splice receive - transfer socket data into a pipe using splice, then map
442  * that pipe data into the io_u using vmsplice.
443  */
444 static int fio_netio_splice_in(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
445 {
446         int ret;
447
448         ret = splice_in(td, io_u);
449         if (ret > 0)
450                 return vmsplice_io_u_out(td, io_u, ret);
451
452         return ret;
453 }
454
455 /*
456  * splice transmit - map data from the io_u into a pipe by using vmsplice,
457  * then transfer that pipe to a socket using splice.
458  */
459 static int fio_netio_splice_out(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
460 {
461         int ret;
462
463         ret = vmsplice_io_u_in(td, io_u);
464         if (ret > 0)
465                 return splice_out(td, io_u, ret);
466
467         return ret;
468 }
469 #else
470 static int fio_netio_splice_in(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
471 {
472         errno = EOPNOTSUPP;
473         return -1;
474 }
475
476 static int fio_netio_splice_out(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
477 {
478         errno = EOPNOTSUPP;
479         return -1;
480 }
481 #endif
482
483 static void store_udp_seq(struct netio_data *nd, struct io_u *io_u)
484 {
485         struct udp_seq *us;
486
487         us = io_u->xfer_buf + io_u->xfer_buflen - sizeof(*us);
488         us->magic = cpu_to_le64(FIO_UDP_SEQ_MAGIC);
489         us->bs = cpu_to_le64((uint64_t) io_u->xfer_buflen);
490         us->seq = cpu_to_le64(nd->udp_send_seq++);
491 }
492
493 static void verify_udp_seq(struct thread_data *td, struct netio_data *nd,
494                            struct io_u *io_u)
495 {
496         struct udp_seq *us;
497         uint64_t seq;
498
499         if (nd->seq_off)
500                 return;
501
502         us = io_u->xfer_buf + io_u->xfer_buflen - sizeof(*us);
503         if (le64_to_cpu(us->magic) != FIO_UDP_SEQ_MAGIC)
504                 return;
505         if (le64_to_cpu(us->bs) != io_u->xfer_buflen) {
506                 nd->seq_off = 1;
507                 return;
508         }
509
510         seq = le64_to_cpu(us->seq);
511
512         if (seq != nd->udp_recv_seq)
513                 td->ts.drop_io_u[io_u->ddir] += seq - nd->udp_recv_seq;
514
515         nd->udp_recv_seq = seq + 1;
516 }
517
518 static int fio_netio_send(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
519 {
520         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
521         struct netio_options *o = td->eo;
522         int ret, flags = 0;
523
524         do {
525                 if (is_udp(o)) {
526                         const struct sockaddr *to;
527                         socklen_t len;
528
529                         if (is_ipv6(o)) {
530                                 to = (struct sockaddr *) &nd->addr6;
531                                 len = sizeof(nd->addr6);
532                         } else {
533                                 to = (struct sockaddr *) &nd->addr;
534                                 len = sizeof(nd->addr);
535                         }
536
537                         if (td->o.verify == VERIFY_NONE)
538                                 store_udp_seq(nd, io_u);
539
540                         ret = sendto(io_u->file->fd, io_u->xfer_buf,
541                                         io_u->xfer_buflen, flags, to, len);
542                 } else {
543                         /*
544                          * if we are going to write more, set MSG_MORE
545                          */
546 #ifdef MSG_MORE
547                         if ((td->this_io_bytes[DDIR_WRITE] + io_u->xfer_buflen <
548                             td->o.size) && !o->pingpong)
549                                 flags |= MSG_MORE;
550 #endif
551                         ret = send(io_u->file->fd, io_u->xfer_buf,
552                                         io_u->xfer_buflen, flags);
553                 }
554                 if (ret > 0)
555                         break;
556
557                 ret = poll_wait(td, io_u->file->fd, POLLOUT);
558                 if (ret <= 0)
559                         break;
560         } while (1);
561
562         return ret;
563 }
564
565 static int is_udp_close(struct io_u *io_u, int len)
566 {
567         struct udp_close_msg *msg;
568
569         if (len != sizeof(struct udp_close_msg))
570                 return 0;
571
572         msg = io_u->xfer_buf;
573         if (ntohl(msg->magic) != FIO_LINK_OPEN_CLOSE_MAGIC)
574                 return 0;
575         if (ntohl(msg->cmd) != FIO_LINK_CLOSE)
576                 return 0;
577
578         return 1;
579 }
580
581 static int fio_netio_recv(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
582 {
583         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
584         struct netio_options *o = td->eo;
585         int ret, flags = 0;
586
587         do {
588                 if (is_udp(o)) {
589                         struct sockaddr *from;
590                         socklen_t l, *len = &l;
591
592                         if (o->listen) {
593                                 if (!is_ipv6(o)) {
594                                         from = (struct sockaddr *) &nd->addr;
595                                         *len = sizeof(nd->addr);
596                                 } else {
597                                         from = (struct sockaddr *) &nd->addr6;
598                                         *len = sizeof(nd->addr6);
599                                 }
600                         } else {
601                                 from = NULL;
602                                 len = NULL;
603                         }
604
605                         ret = recvfrom(io_u->file->fd, io_u->xfer_buf,
606                                         io_u->xfer_buflen, flags, from, len);
607
608                         if (is_udp_close(io_u, ret)) {
609                                 td->done = 1;
610                                 return 0;
611                         }
612                 } else {
613                         ret = recv(io_u->file->fd, io_u->xfer_buf,
614                                         io_u->xfer_buflen, flags);
615                 }
616                 if (ret > 0)
617                         break;
618                 else if (!ret && (flags & MSG_WAITALL))
619                         break;
620
621                 ret = poll_wait(td, io_u->file->fd, POLLIN);
622                 if (ret <= 0)
623                         break;
624                 flags |= MSG_WAITALL;
625         } while (1);
626
627         if (is_udp(o) && td->o.verify == VERIFY_NONE)
628                 verify_udp_seq(td, nd, io_u);
629
630         return ret;
631 }
632
633 static int __fio_netio_queue(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
634                              enum fio_ddir ddir)
635 {
636         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
637         struct netio_options *o = td->eo;
638         int ret;
639
640         if (ddir == DDIR_WRITE) {
641                 if (!nd->use_splice || is_udp(o) ||
642                     o->proto == FIO_TYPE_UNIX)
643                         ret = fio_netio_send(td, io_u);
644                 else
645                         ret = fio_netio_splice_out(td, io_u);
646         } else if (ddir == DDIR_READ) {
647                 if (!nd->use_splice || is_udp(o) ||
648                     o->proto == FIO_TYPE_UNIX)
649                         ret = fio_netio_recv(td, io_u);
650                 else
651                         ret = fio_netio_splice_in(td, io_u);
652         } else
653                 ret = 0;        /* must be a SYNC */
654
655         if (ret != (int) io_u->xfer_buflen) {
656                 if (ret > 0) {
657                         io_u->resid = io_u->xfer_buflen - ret;
658                         io_u->error = 0;
659                         return FIO_Q_COMPLETED;
660                 } else if (!ret)
661                         return FIO_Q_BUSY;
662                 else {
663                         int err = errno;
664
665                         if (ddir == DDIR_WRITE && err == EMSGSIZE)
666                                 return FIO_Q_BUSY;
667
668                         io_u->error = err;
669                 }
670         }
671
672         if (io_u->error)
673                 td_verror(td, io_u->error, "xfer");
674
675         return FIO_Q_COMPLETED;
676 }
677
678 static int fio_netio_queue(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
679 {
680         struct netio_options *o = td->eo;
681         int ret;
682
683         fio_ro_check(td, io_u);
684
685         ret = __fio_netio_queue(td, io_u, io_u->ddir);
686         if (!o->pingpong || ret != FIO_Q_COMPLETED)
687                 return ret;
688
689         /*
690          * For ping-pong mode, receive or send reply as needed
691          */
692         if (td_read(td) && io_u->ddir == DDIR_READ)
693                 ret = __fio_netio_queue(td, io_u, DDIR_WRITE);
694         else if (td_write(td) && io_u->ddir == DDIR_WRITE)
695                 ret = __fio_netio_queue(td, io_u, DDIR_READ);
696
697         return ret;
698 }
699
700 static int fio_netio_connect(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
701 {
702         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
703         struct netio_options *o = td->eo;
704         int type, domain;
705
706         if (o->proto == FIO_TYPE_TCP) {
707                 domain = AF_INET;
708                 type = SOCK_STREAM;
709         } else if (o->proto == FIO_TYPE_TCP_V6) {
710                 domain = AF_INET6;
711                 type = SOCK_STREAM;
712         } else if (o->proto == FIO_TYPE_UDP) {
713                 domain = AF_INET;
714                 type = SOCK_DGRAM;
715         } else if (o->proto == FIO_TYPE_UDP_V6) {
716                 domain = AF_INET6;
717                 type = SOCK_DGRAM;
718         } else if (o->proto == FIO_TYPE_UNIX) {
719                 domain = AF_UNIX;
720                 type = SOCK_STREAM;
721         } else {
722                 log_err("fio: bad network type %d\n", o->proto);
723                 f->fd = -1;
724                 return 1;
725         }
726
727         f->fd = socket(domain, type, 0);
728         if (f->fd < 0) {
729                 td_verror(td, errno, "socket");
730                 return 1;
731         }
732
733 #ifdef CONFIG_TCP_NODELAY
734         if (o->nodelay && is_tcp(o)) {
735                 int optval = 1;
736
737                 if (setsockopt(f->fd, IPPROTO_TCP, TCP_NODELAY, (void *) &optval, sizeof(int)) < 0) {
738                         log_err("fio: cannot set TCP_NODELAY option on socket (%s), disable with 'nodelay=0'\n", strerror(errno));
739                         return 1;
740                 }
741         }
742 #endif
743
744         if (set_window_size(td, f->fd)) {
745                 close(f->fd);
746                 return 1;
747         }
748         if (set_mss(td, f->fd)) {
749                 close(f->fd);
750                 return 1;
751         }
752
753         if (is_udp(o)) {
754                 if (!fio_netio_is_multicast(td->o.filename))
755                         return 0;
756                 if (is_ipv6(o)) {
757                         log_err("fio: multicast not supported on IPv6\n");
758                         close(f->fd);
759                         return 1;
760                 }
761
762                 if (o->intfc) {
763                         struct in_addr interface_addr;
764
765                         if (inet_aton(o->intfc, &interface_addr) == 0) {
766                                 log_err("fio: interface not valid interface IP\n");
767                                 close(f->fd);
768                                 return 1;
769                         }
770                         if (setsockopt(f->fd, IPPROTO_IP, IP_MULTICAST_IF, (const char*)&interface_addr, sizeof(interface_addr)) < 0) {
771                                 td_verror(td, errno, "setsockopt IP_MULTICAST_IF");
772                                 close(f->fd);
773                                 return 1;
774                         }
775                 }
776                 if (setsockopt(f->fd, IPPROTO_IP, IP_MULTICAST_TTL, (const char*)&o->ttl, sizeof(o->ttl)) < 0) {
777                         td_verror(td, errno, "setsockopt IP_MULTICAST_TTL");
778                         close(f->fd);
779                         return 1;
780                 }
781                 return 0;
782         } else if (o->proto == FIO_TYPE_TCP) {
783                 socklen_t len = sizeof(nd->addr);
784
785                 if (connect(f->fd, (struct sockaddr *) &nd->addr, len) < 0) {
786                         td_verror(td, errno, "connect");
787                         close(f->fd);
788                         return 1;
789                 }
790         } else if (o->proto == FIO_TYPE_TCP_V6) {
791                 socklen_t len = sizeof(nd->addr6);
792
793                 if (connect(f->fd, (struct sockaddr *) &nd->addr6, len) < 0) {
794                         td_verror(td, errno, "connect");
795                         close(f->fd);
796                         return 1;
797                 }
798
799         } else {
800                 struct sockaddr_un *addr = &nd->addr_un;
801                 socklen_t len;
802
803                 len = sizeof(addr->sun_family) + strlen(addr->sun_path) + 1;
804
805                 if (connect(f->fd, (struct sockaddr *) addr, len) < 0) {
806                         td_verror(td, errno, "connect");
807                         close(f->fd);
808                         return 1;
809                 }
810         }
811
812         return 0;
813 }
814
815 static int fio_netio_accept(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
816 {
817         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
818         struct netio_options *o = td->eo;
819         socklen_t socklen;
820         int state;
821
822         if (is_udp(o)) {
823                 f->fd = nd->listenfd;
824                 return 0;
825         }
826
827         state = td->runstate;
828         td_set_runstate(td, TD_SETTING_UP);
829
830         log_info("fio: waiting for connection\n");
831
832         if (poll_wait(td, nd->listenfd, POLLIN) < 0)
833                 goto err;
834
835         if (o->proto == FIO_TYPE_TCP) {
836                 socklen = sizeof(nd->addr);
837                 f->fd = accept(nd->listenfd, (struct sockaddr *) &nd->addr, &socklen);
838         } else {
839                 socklen = sizeof(nd->addr6);
840                 f->fd = accept(nd->listenfd, (struct sockaddr *) &nd->addr6, &socklen);
841         }
842
843         if (f->fd < 0) {
844                 td_verror(td, errno, "accept");
845                 goto err;
846         }
847
848 #ifdef CONFIG_TCP_NODELAY
849         if (o->nodelay && is_tcp(o)) {
850                 int optval = 1;
851
852                 if (setsockopt(f->fd, IPPROTO_TCP, TCP_NODELAY, (void *) &optval, sizeof(int)) < 0) {
853                         log_err("fio: cannot set TCP_NODELAY option on socket (%s), disable with 'nodelay=0'\n", strerror(errno));
854                         return 1;
855                 }
856         }
857 #endif
858
859         reset_all_stats(td);
860         td_set_runstate(td, state);
861         return 0;
862 err:
863         td_set_runstate(td, state);
864         return 1;
865 }
866
867 static void fio_netio_udp_close(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
868 {
869         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
870         struct netio_options *o = td->eo;
871         struct udp_close_msg msg;
872         struct sockaddr *to;
873         socklen_t len;
874         int ret;
875
876         if (is_ipv6(o)) {
877                 to = (struct sockaddr *) &nd->addr6;
878                 len = sizeof(nd->addr6);
879         } else {
880                 to = (struct sockaddr *) &nd->addr;
881                 len = sizeof(nd->addr);
882         }
883
884         msg.magic = htonl(FIO_LINK_OPEN_CLOSE_MAGIC);
885         msg.cmd = htonl(FIO_LINK_CLOSE);
886
887         ret = sendto(f->fd, (void *) &msg, sizeof(msg), MSG_WAITALL, to, len);
888         if (ret < 0)
889                 td_verror(td, errno, "sendto udp link close");
890 }
891
892 static int fio_netio_close_file(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
893 {
894         struct netio_options *o = td->eo;
895
896         /*
897          * If this is an UDP connection, notify the receiver that we are
898          * closing down the link
899          */
900         if (is_udp(o))
901                 fio_netio_udp_close(td, f);
902
903         return generic_close_file(td, f);
904 }
905
906 static int fio_netio_udp_recv_open(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
907 {
908         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
909         struct netio_options *o = td->eo;
910         struct udp_close_msg msg;
911         struct sockaddr *to;
912         socklen_t len;
913         int ret;
914
915         if (is_ipv6(o)) {
916                 len = sizeof(nd->addr6);
917                 to = (struct sockaddr *) &nd->addr6;
918         } else {
919                 len = sizeof(nd->addr);
920                 to = (struct sockaddr *) &nd->addr;
921         }
922
923         ret = recvfrom(f->fd, (void *) &msg, sizeof(msg), MSG_WAITALL, to, &len);
924         if (ret < 0) {
925                 td_verror(td, errno, "recvfrom udp link open");
926                 return ret;
927         }
928
929         if (ntohl(msg.magic) != FIO_LINK_OPEN_CLOSE_MAGIC ||
930             ntohl(msg.cmd) != FIO_LINK_OPEN) {
931                 log_err("fio: bad udp open magic %x/%x\n", ntohl(msg.magic),
932                                                                 ntohl(msg.cmd));
933                 return -1;
934         }
935
936         fio_gettime(&td->start, NULL);
937         return 0;
938 }
939
940 static int fio_netio_udp_send_open(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
941 {
942         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
943         struct netio_options *o = td->eo;
944         struct udp_close_msg msg;
945         struct sockaddr *to;
946         socklen_t len;
947         int ret;
948
949         if (is_ipv6(o)) {
950                 len = sizeof(nd->addr6);
951                 to = (struct sockaddr *) &nd->addr6;
952         } else {
953                 len = sizeof(nd->addr);
954                 to = (struct sockaddr *) &nd->addr;
955         }
956
957         msg.magic = htonl(FIO_LINK_OPEN_CLOSE_MAGIC);
958         msg.cmd = htonl(FIO_LINK_OPEN);
959
960         ret = sendto(f->fd, (void *) &msg, sizeof(msg), MSG_WAITALL, to, len);
961         if (ret < 0) {
962                 td_verror(td, errno, "sendto udp link open");
963                 return ret;
964         }
965
966         return 0;
967 }
968
969 static int fio_netio_open_file(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
970 {
971         int ret;
972         struct netio_options *o = td->eo;
973
974         if (o->listen)
975                 ret = fio_netio_accept(td, f);
976         else
977                 ret = fio_netio_connect(td, f);
978
979         if (ret) {
980                 f->fd = -1;
981                 return ret;
982         }
983
984         if (is_udp(o)) {
985                 if (td_write(td))
986                         ret = fio_netio_udp_send_open(td, f);
987                 else {
988                         int state;
989
990                         state = td->runstate;
991                         td_set_runstate(td, TD_SETTING_UP);
992                         ret = fio_netio_udp_recv_open(td, f);
993                         td_set_runstate(td, state);
994                 }
995         }
996
997         if (ret)
998                 fio_netio_close_file(td, f);
999
1000         return ret;
1001 }
1002
1003 static int fio_fill_addr(struct thread_data *td, const char *host, int af,
1004                          void *dst, struct addrinfo **res)
1005 {
1006         struct netio_options *o = td->eo;
1007         struct addrinfo hints;
1008         int ret;
1009
1010         if (inet_pton(af, host, dst))
1011                 return 0;
1012
1013         memset(&hints, 0, sizeof(hints));
1014
1015         if (is_tcp(o))
1016                 hints.ai_socktype = SOCK_STREAM;
1017         else
1018                 hints.ai_socktype = SOCK_DGRAM;
1019
1020         if (is_ipv6(o))
1021                 hints.ai_family = AF_INET6;
1022         else
1023                 hints.ai_family = AF_INET;
1024
1025         ret = getaddrinfo(host, NULL, &hints, res);
1026         if (ret) {
1027                 int e = EINVAL;
1028                 char str[128];
1029
1030                 if (ret == EAI_SYSTEM)
1031                         e = errno;
1032
1033                 snprintf(str, sizeof(str), "getaddrinfo: %s", gai_strerror(ret));
1034                 td_verror(td, e, str);
1035                 return 1;
1036         }
1037
1038         return 0;
1039 }
1040
1041 static int fio_netio_setup_connect_inet(struct thread_data *td,
1042                                         const char *host, unsigned short port)
1043 {
1044         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
1045         struct netio_options *o = td->eo;
1046         struct addrinfo *res = NULL;
1047         void *dst, *src;
1048         int af, len;
1049
1050         if (!host) {
1051                 log_err("fio: connect with no host to connect to.\n");
1052                 if (td_read(td))
1053                         log_err("fio: did you forget to set 'listen'?\n");
1054
1055                 td_verror(td, EINVAL, "no hostname= set");
1056                 return 1;
1057         }
1058
1059         nd->addr.sin_family = AF_INET;
1060         nd->addr.sin_port = htons(port);
1061         nd->addr6.sin6_family = AF_INET6;
1062         nd->addr6.sin6_port = htons(port);
1063
1064         if (is_ipv6(o)) {
1065                 af = AF_INET6;
1066                 dst = &nd->addr6.sin6_addr;
1067         } else {
1068                 af = AF_INET;
1069                 dst = &nd->addr.sin_addr;
1070         }
1071
1072         if (fio_fill_addr(td, host, af, dst, &res))
1073                 return 1;
1074
1075         if (!res)
1076                 return 0;
1077
1078         if (is_ipv6(o)) {
1079                 len = sizeof(nd->addr6.sin6_addr);
1080                 src = &((struct sockaddr_in6 *) res->ai_addr)->sin6_addr;
1081         } else {
1082                 len = sizeof(nd->addr.sin_addr);
1083                 src = &((struct sockaddr_in *) res->ai_addr)->sin_addr;
1084         }
1085
1086         memcpy(dst, src, len);
1087         freeaddrinfo(res);
1088         return 0;
1089 }
1090
1091 static int fio_netio_setup_connect_unix(struct thread_data *td,
1092                                         const char *path)
1093 {
1094         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
1095         struct sockaddr_un *soun = &nd->addr_un;
1096
1097         soun->sun_family = AF_UNIX;
1098         memset(soun->sun_path, 0, sizeof(soun->sun_path));
1099         strncpy(soun->sun_path, path, sizeof(soun->sun_path) - 1);
1100         return 0;
1101 }
1102
1103 static int fio_netio_setup_connect(struct thread_data *td)
1104 {
1105         struct netio_options *o = td->eo;
1106
1107         if (is_udp(o) || is_tcp(o))
1108                 return fio_netio_setup_connect_inet(td, td->o.filename,o->port);
1109         else
1110                 return fio_netio_setup_connect_unix(td, td->o.filename);
1111 }
1112
1113 static int fio_netio_setup_listen_unix(struct thread_data *td, const char *path)
1114 {
1115         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
1116         struct sockaddr_un *addr = &nd->addr_un;
1117         mode_t mode;
1118         int len, fd;
1119
1120         fd = socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0);
1121         if (fd < 0) {
1122                 log_err("fio: socket: %s\n", strerror(errno));
1123                 return -1;
1124         }
1125
1126         mode = umask(000);
1127
1128         memset(addr, 0, sizeof(*addr));
1129         addr->sun_family = AF_UNIX;
1130         strncpy(addr->sun_path, path, sizeof(addr->sun_path) - 1);
1131         unlink(path);
1132
1133         len = sizeof(addr->sun_family) + strlen(path) + 1;
1134
1135         if (bind(fd, (struct sockaddr *) addr, len) < 0) {
1136                 log_err("fio: bind: %s\n", strerror(errno));
1137                 close(fd);
1138                 return -1;
1139         }
1140
1141         umask(mode);
1142         nd->listenfd = fd;
1143         return 0;
1144 }
1145
1146 static int fio_netio_setup_listen_inet(struct thread_data *td, short port)
1147 {
1148         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
1149         struct netio_options *o = td->eo;
1150         struct ip_mreq mr;
1151         struct sockaddr_in sin;
1152         struct sockaddr *saddr;
1153         int fd, opt, type, domain;
1154         socklen_t len;
1155
1156         memset(&sin, 0, sizeof(sin));
1157
1158         if (o->proto == FIO_TYPE_TCP) {
1159                 type = SOCK_STREAM;
1160                 domain = AF_INET;
1161         } else if (o->proto == FIO_TYPE_TCP_V6) {
1162                 type = SOCK_STREAM;
1163                 domain = AF_INET6;
1164         } else if (o->proto == FIO_TYPE_UDP) {
1165                 type = SOCK_DGRAM;
1166                 domain = AF_INET;
1167         } else if (o->proto == FIO_TYPE_UDP_V6) {
1168                 type = SOCK_DGRAM;
1169                 domain = AF_INET6;
1170         } else {
1171                 log_err("fio: unknown proto %d\n", o->proto);
1172                 return 1;
1173         }
1174
1175         fd = socket(domain, type, 0);
1176         if (fd < 0) {
1177                 td_verror(td, errno, "socket");
1178                 return 1;
1179         }
1180
1181         opt = 1;
1182         if (setsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, (void *) &opt, sizeof(opt)) < 0) {
1183                 td_verror(td, errno, "setsockopt");
1184                 close(fd);
1185                 return 1;
1186         }
1187 #ifdef SO_REUSEPORT
1188         if (setsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEPORT, (void *) &opt, sizeof(opt)) < 0) {
1189                 td_verror(td, errno, "setsockopt");
1190                 close(fd);
1191                 return 1;
1192         }
1193 #endif
1194
1195         if (set_window_size(td, fd)) {
1196                 close(fd);
1197                 return 1;
1198         }
1199         if (set_mss(td, fd)) {
1200                 close(fd);
1201                 return 1;
1202         }
1203
1204         if (td->o.filename) {
1205                 if (!is_udp(o) || !fio_netio_is_multicast(td->o.filename)) {
1206                         log_err("fio: hostname not valid for non-multicast inbound network IO\n");
1207                         close(fd);
1208                         return 1;
1209                 }
1210                 if (is_ipv6(o)) {
1211                         log_err("fio: IPv6 not supported for multicast network IO");
1212                         close(fd);
1213                         return 1;
1214                 }
1215
1216                 inet_aton(td->o.filename, &sin.sin_addr);
1217
1218                 mr.imr_multiaddr = sin.sin_addr;
1219                 if (o->intfc) {
1220                         if (inet_aton(o->intfc, &mr.imr_interface) == 0) {
1221                                 log_err("fio: interface not valid interface IP\n");
1222                                 close(fd);
1223                                 return 1;
1224                         }
1225                 } else {
1226                         mr.imr_interface.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
1227                 }
1228
1229                 if (setsockopt(fd, IPPROTO_IP, IP_ADD_MEMBERSHIP, (const char*)&mr, sizeof(mr)) < 0) {
1230                         td_verror(td, errno, "setsockopt IP_ADD_MEMBERSHIP");
1231                         close(fd);
1232                         return 1;
1233                 }
1234         }
1235
1236         if (!is_ipv6(o)) {
1237                 saddr = (struct sockaddr *) &nd->addr;
1238                 len = sizeof(nd->addr);
1239
1240                 nd->addr.sin_family = AF_INET;
1241                 nd->addr.sin_addr.s_addr = sin.sin_addr.s_addr ? sin.sin_addr.s_addr : htonl(INADDR_ANY);
1242                 nd->addr.sin_port = htons(port);
1243         } else {
1244                 saddr = (struct sockaddr *) &nd->addr6;
1245                 len = sizeof(nd->addr6);
1246
1247                 nd->addr6.sin6_family = AF_INET6;
1248                 nd->addr6.sin6_addr = in6addr_any;
1249                 nd->addr6.sin6_port = htons(port);
1250         }
1251
1252         if (bind(fd, saddr, len) < 0) {
1253                 close(fd);
1254                 td_verror(td, errno, "bind");
1255                 return 1;
1256         }
1257
1258         nd->listenfd = fd;
1259         return 0;
1260 }
1261
1262 static int fio_netio_setup_listen(struct thread_data *td)
1263 {
1264         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
1265         struct netio_options *o = td->eo;
1266         int ret;
1267
1268         if (is_udp(o) || is_tcp(o))
1269                 ret = fio_netio_setup_listen_inet(td, o->port);
1270         else
1271                 ret = fio_netio_setup_listen_unix(td, td->o.filename);
1272
1273         if (ret)
1274                 return ret;
1275         if (is_udp(o))
1276                 return 0;
1277
1278         if (listen(nd->listenfd, 10) < 0) {
1279                 td_verror(td, errno, "listen");
1280                 nd->listenfd = -1;
1281                 return 1;
1282         }
1283
1284         return 0;
1285 }
1286
1287 static int fio_netio_init(struct thread_data *td)
1288 {
1289         struct netio_options *o = td->eo;
1290         int ret;
1291
1292 #ifdef WIN32
1293         WSADATA wsd;
1294         WSAStartup(MAKEWORD(2,2), &wsd);
1295 #endif
1296
1297         if (td_random(td)) {
1298                 log_err("fio: network IO can't be random\n");
1299                 return 1;
1300         }
1301
1302         if (o->proto == FIO_TYPE_UNIX && o->port) {
1303                 log_err("fio: network IO port not valid with unix socket\n");
1304                 return 1;
1305         } else if (o->proto != FIO_TYPE_UNIX && !o->port) {
1306                 log_err("fio: network IO requires port for tcp or udp\n");
1307                 return 1;
1308         }
1309
1310         if (!is_tcp(o)) {
1311                 if (o->listen) {
1312                         log_err("fio: listen only valid for TCP proto IO\n");
1313                         return 1;
1314                 }
1315                 if (td_rw(td)) {
1316                         log_err("fio: datagram network connections must be"
1317                                    " read OR write\n");
1318                         return 1;
1319                 }
1320                 if (o->proto == FIO_TYPE_UNIX && !td->o.filename) {
1321                         log_err("fio: UNIX sockets need host/filename\n");
1322                         return 1;
1323                 }
1324                 o->listen = td_read(td);
1325         }
1326
1327         if (o->listen)
1328                 ret = fio_netio_setup_listen(td);
1329         else
1330                 ret = fio_netio_setup_connect(td);
1331
1332         return ret;
1333 }
1334
1335 static void fio_netio_cleanup(struct thread_data *td)
1336 {
1337         struct netio_data *nd = td->io_ops->data;
1338
1339         if (nd) {
1340                 if (nd->listenfd != -1)
1341                         close(nd->listenfd);
1342                 if (nd->pipes[0] != -1)
1343                         close(nd->pipes[0]);
1344                 if (nd->pipes[1] != -1)
1345                         close(nd->pipes[1]);
1346
1347                 free(nd);
1348         }
1349 }
1350
1351 static int fio_netio_setup(struct thread_data *td)
1352 {
1353         struct netio_data *nd;
1354
1355         if (!td->files_index) {
1356                 add_file(td, td->o.filename ?: "net", 0, 0);
1357                 td->o.nr_files = td->o.nr_files ?: 1;
1358                 td->o.open_files++;
1359         }
1360
1361         if (!td->io_ops->data) {
1362                 nd = malloc(sizeof(*nd));;
1363
1364                 memset(nd, 0, sizeof(*nd));
1365                 nd->listenfd = -1;
1366                 nd->pipes[0] = nd->pipes[1] = -1;
1367                 td->io_ops->data = nd;
1368         }
1369
1370         return 0;
1371 }
1372
1373 static void fio_netio_terminate(struct thread_data *td)
1374 {
1375         kill(td->pid, SIGTERM);
1376 }
1377
1378 #ifdef CONFIG_LINUX_SPLICE
1379 static int fio_netio_setup_splice(struct thread_data *td)
1380 {
1381         struct netio_data *nd;
1382
1383         fio_netio_setup(td);
1384
1385         nd = td->io_ops->data;
1386         if (nd) {
1387                 if (pipe(nd->pipes) < 0)
1388                         return 1;
1389
1390                 nd->use_splice = 1;
1391                 return 0;
1392         }
1393
1394         return 1;
1395 }
1396
1397 static struct ioengine_ops ioengine_splice = {
1398         .name                   = "netsplice",
1399         .version                = FIO_IOOPS_VERSION,
1400         .prep                   = fio_netio_prep,
1401         .queue                  = fio_netio_queue,
1402         .setup                  = fio_netio_setup_splice,
1403         .init                   = fio_netio_init,
1404         .cleanup                = fio_netio_cleanup,
1405         .open_file              = fio_netio_open_file,
1406         .close_file             = fio_netio_close_file,
1407         .terminate              = fio_netio_terminate,
1408         .options                = options,
1409         .option_struct_size     = sizeof(struct netio_options),
1410         .flags                  = FIO_SYNCIO | FIO_DISKLESSIO | FIO_UNIDIR |
1411                                   FIO_PIPEIO,
1412 };
1413 #endif
1414
1415 static struct ioengine_ops ioengine_rw = {
1416         .name                   = "net",
1417         .version                = FIO_IOOPS_VERSION,
1418         .prep                   = fio_netio_prep,
1419         .queue                  = fio_netio_queue,
1420         .setup                  = fio_netio_setup,
1421         .init                   = fio_netio_init,
1422         .cleanup                = fio_netio_cleanup,
1423         .open_file              = fio_netio_open_file,
1424         .close_file             = fio_netio_close_file,
1425         .terminate              = fio_netio_terminate,
1426         .options                = options,
1427         .option_struct_size     = sizeof(struct netio_options),
1428         .flags                  = FIO_SYNCIO | FIO_DISKLESSIO | FIO_UNIDIR |
1429                                   FIO_PIPEIO | FIO_BIT_BASED,
1430 };
1431
1432 static int str_hostname_cb(void *data, const char *input)
1433 {
1434         struct netio_options *o = data;
1435
1436         if (o->td->o.filename)
1437                 free(o->td->o.filename);
1438         o->td->o.filename = strdup(input);
1439         return 0;
1440 }
1441
1442 static void fio_init fio_netio_register(void)
1443 {
1444         register_ioengine(&ioengine_rw);
1445 #ifdef CONFIG_LINUX_SPLICE
1446         register_ioengine(&ioengine_splice);
1447 #endif
1448 }
1449
1450 static void fio_exit fio_netio_unregister(void)
1451 {
1452         unregister_ioengine(&ioengine_rw);
1453 #ifdef CONFIG_LINUX_SPLICE
1454         unregister_ioengine(&ioengine_splice);
1455 #endif
1456 }