4d81c7da65004f0b0eb2afa00ec5087eb103221f
[fio.git] / engines / rdma.c
1 /*
2  * RDMA I/O engine
3  *
4  * RDMA I/O engine based on the IB verbs and RDMA/CM user space libraries.
5  * Supports both RDMA memory semantics and channel semantics
6  *   for the InfiniBand, RoCE and iWARP protocols.
7  *
8  * This I/O engine is disabled by default. To enable it, execute:
9  *
10  * $ export EXTFLAGS+=" -DFIO_HAVE_RDMA "
11  * $ export EXTLIBS+=" -libverbs -lrdmacm "
12  *
13  * before running make. You will need the Linux RDMA software as well, either
14  * from your Linux distributor or directly from openfabrics.org:
15  *
16  * http://www.openfabrics.org/downloads/OFED/
17  *
18  * Exchanging steps of RDMA ioengine control messages:
19  *      1. client side sends test mode (RDMA_WRITE/RDMA_READ/SEND)
20  *         to server side.
21  *      2. server side parses test mode, and sends back confirmation
22  *         to client side. In RDMA WRITE/READ test, this confirmation
23  *         includes memory information, such as rkey, address.
24  *      3. client side initiates test loop.
25  *      4. In RDMA WRITE/READ test, client side sends a completion
26  *         notification to server side. Server side updates its
27  *         td->done as true.
28  *
29  */
30 #include <stdio.h>
31 #include <stdlib.h>
32 #include <unistd.h>
33 #include <errno.h>
34 #include <assert.h>
35 #include <netinet/in.h>
36 #include <arpa/inet.h>
37 #include <netdb.h>
38 #include <sys/poll.h>
39 #include <sys/types.h>
40 #include <sys/socket.h>
41 #include <sys/time.h>
42 #include <sys/resource.h>
43
44 #include <byteswap.h>
45 #include <pthread.h>
46 #include <inttypes.h>
47
48 #include "../fio.h"
49 #include "../hash.h"
50
51 #ifdef FIO_HAVE_RDMA
52
53 #include <rdma/rdma_cma.h>
54 #include <infiniband/arch.h>
55
56 #define FIO_RDMA_MAX_IO_DEPTH    512
57
58 enum rdma_io_mode {
59         FIO_RDMA_UNKNOWN = 0,
60         FIO_RDMA_MEM_WRITE,
61         FIO_RDMA_MEM_READ,
62         FIO_RDMA_CHA_SEND,
63         FIO_RDMA_CHA_RECV
64 };
65
66 struct remote_u {
67         uint64_t buf;
68         uint32_t rkey;
69         uint32_t size;
70 };
71
72 struct rdma_info_blk {
73         uint32_t mode;          /* channel semantic or memory semantic */
74         uint32_t nr;            /* client: io depth
75                                    server: number of records for memory semantic
76                                  */
77         struct remote_u rmt_us[FIO_RDMA_MAX_IO_DEPTH];
78 };
79
80 struct rdma_io_u_data {
81         uint64_t wr_id;
82         struct ibv_send_wr sq_wr;
83         struct ibv_recv_wr rq_wr;
84         struct ibv_sge rdma_sgl;
85 };
86
87 struct rdmaio_data {
88         int is_client;
89         enum rdma_io_mode rdma_protocol;
90         char host[64];
91         struct sockaddr_in addr;
92
93         struct ibv_recv_wr rq_wr;
94         struct ibv_sge recv_sgl;
95         struct rdma_info_blk recv_buf;
96         struct ibv_mr *recv_mr;
97
98         struct ibv_send_wr sq_wr;
99         struct ibv_sge send_sgl;
100         struct rdma_info_blk send_buf;
101         struct ibv_mr *send_mr;
102
103         struct ibv_comp_channel *channel;
104         struct ibv_cq *cq;
105         struct ibv_pd *pd;
106         struct ibv_qp *qp;
107
108         pthread_t cmthread;
109         struct rdma_event_channel *cm_channel;
110         struct rdma_cm_id *cm_id;
111         struct rdma_cm_id *child_cm_id;
112
113         int cq_event_num;
114
115         struct remote_u *rmt_us;
116         int rmt_nr;
117         struct io_u **io_us_queued;
118         int io_u_queued_nr;
119         struct io_u **io_us_flight;
120         int io_u_flight_nr;
121         struct io_u **io_us_completed;
122         int io_u_completed_nr;
123
124         struct frand_state rand_state;
125 };
126
127 static int client_recv(struct thread_data *td, struct ibv_wc *wc)
128 {
129         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
130
131         if (wc->byte_len != sizeof(rd->recv_buf)) {
132                 log_err("Received bogus data, size %d\n", wc->byte_len);
133                 return 1;
134         }
135
136         /* store mr info for MEMORY semantic */
137         if ((rd->rdma_protocol == FIO_RDMA_MEM_WRITE) ||
138             (rd->rdma_protocol == FIO_RDMA_MEM_READ)) {
139                 /* struct flist_head *entry; */
140                 int i = 0;
141
142                 rd->rmt_nr = ntohl(rd->recv_buf.nr);
143
144                 for (i = 0; i < rd->rmt_nr; i++) {
145                         rd->rmt_us[i].buf = ntohll(rd->recv_buf.rmt_us[i].buf);
146                         rd->rmt_us[i].rkey = ntohl(rd->recv_buf.rmt_us[i].rkey);
147                         rd->rmt_us[i].size = ntohl(rd->recv_buf.rmt_us[i].size);
148
149                         dprint(FD_IO,
150                                "fio: Received rkey %x addr %" PRIx64
151                                " len %d from peer\n", rd->rmt_us[i].rkey,
152                                rd->rmt_us[i].buf, rd->rmt_us[i].size);
153                 }
154         }
155
156         return 0;
157 }
158
159 static int server_recv(struct thread_data *td, struct ibv_wc *wc)
160 {
161         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
162
163         if (wc->wr_id == FIO_RDMA_MAX_IO_DEPTH) {
164                 rd->rdma_protocol = ntohl(rd->recv_buf.mode);
165
166                 /* CHANNEL semantic, do nothing */
167                 if (rd->rdma_protocol == FIO_RDMA_CHA_SEND)
168                         rd->rdma_protocol = FIO_RDMA_CHA_RECV;
169         }
170
171         return 0;
172 }
173
174 static int cq_event_handler(struct thread_data *td, enum ibv_wc_opcode opcode)
175 {
176         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
177         struct ibv_wc wc;
178         struct rdma_io_u_data *r_io_u_d;
179         int ret;
180         int compevnum = 0;
181         int i;
182
183         while ((ret = ibv_poll_cq(rd->cq, 1, &wc)) == 1) {
184                 ret = 0;
185                 compevnum++;
186
187                 if (wc.status) {
188                         log_err("fio: cq completion status %d(%s)\n",
189                                 wc.status, ibv_wc_status_str(wc.status));
190                         return -1;
191                 }
192
193                 switch (wc.opcode) {
194
195                 case IBV_WC_RECV:
196                         if (rd->is_client == 1)
197                                 client_recv(td, &wc);
198                         else
199                                 server_recv(td, &wc);
200
201                         if (wc.wr_id == FIO_RDMA_MAX_IO_DEPTH)
202                                 break;
203
204                         for (i = 0; i < rd->io_u_flight_nr; i++) {
205                                 r_io_u_d = rd->io_us_flight[i]->engine_data;
206
207                                 if (wc.wr_id == r_io_u_d->rq_wr.wr_id) {
208                                         rd->io_us_flight[i]->resid =
209                                             rd->io_us_flight[i]->buflen
210                                             - wc.byte_len;
211
212                                         rd->io_us_flight[i]->error = 0;
213
214                                         rd->io_us_completed[rd->
215                                                             io_u_completed_nr]
216                                             = rd->io_us_flight[i];
217                                         rd->io_u_completed_nr++;
218                                         break;
219                                 }
220                         }
221                         if (i == rd->io_u_flight_nr)
222                                 log_err("fio: recv wr %" PRId64 " not found\n",
223                                         wc.wr_id);
224                         else {
225                                 /* put the last one into middle of the list */
226                                 rd->io_us_flight[i] =
227                                     rd->io_us_flight[rd->io_u_flight_nr - 1];
228                                 rd->io_u_flight_nr--;
229                         }
230
231                         break;
232
233                 case IBV_WC_SEND:
234                 case IBV_WC_RDMA_WRITE:
235                 case IBV_WC_RDMA_READ:
236                         if (wc.wr_id == FIO_RDMA_MAX_IO_DEPTH)
237                                 break;
238
239                         for (i = 0; i < rd->io_u_flight_nr; i++) {
240                                 r_io_u_d = rd->io_us_flight[i]->engine_data;
241
242                                 if (wc.wr_id == r_io_u_d->sq_wr.wr_id) {
243                                         rd->io_us_completed[rd->
244                                                             io_u_completed_nr]
245                                             = rd->io_us_flight[i];
246                                         rd->io_u_completed_nr++;
247                                         break;
248                                 }
249                         }
250                         if (i == rd->io_u_flight_nr)
251                                 log_err("fio: send wr %" PRId64 " not found\n",
252                                         wc.wr_id);
253                         else {
254                                 /* put the last one into middle of the list */
255                                 rd->io_us_flight[i] =
256                                     rd->io_us_flight[rd->io_u_flight_nr - 1];
257                                 rd->io_u_flight_nr--;
258                         }
259
260                         break;
261
262                 default:
263                         log_info("fio: unknown completion event %d\n",
264                                  wc.opcode);
265                         return -1;
266                 }
267                 rd->cq_event_num++;
268         }
269         if (ret) {
270                 log_err("fio: poll error %d\n", ret);
271                 return 1;
272         }
273
274         return compevnum;
275 }
276
277 /*
278  * Return -1 for error and 'nr events' for a positive number
279  * of events
280  */
281 static int rdma_poll_wait(struct thread_data *td, enum ibv_wc_opcode opcode)
282 {
283         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
284         struct ibv_cq *ev_cq;
285         void *ev_ctx;
286         int ret;
287
288         if (rd->cq_event_num > 0) {     /* previous left */
289                 rd->cq_event_num--;
290                 return 0;
291         }
292
293 again:
294         if (ibv_get_cq_event(rd->channel, &ev_cq, &ev_ctx) != 0) {
295                 log_err("fio: Failed to get cq event!\n");
296                 return -1;
297         }
298         if (ev_cq != rd->cq) {
299                 log_err("fio: Unknown CQ!\n");
300                 return -1;
301         }
302         if (ibv_req_notify_cq(rd->cq, 0) != 0) {
303                 log_err("fio: Failed to set notify!\n");
304                 return -1;
305         }
306
307         ret = cq_event_handler(td, opcode);
308         if (ret < 1)
309                 goto again;
310
311         ibv_ack_cq_events(rd->cq, ret);
312
313         rd->cq_event_num--;
314
315         return ret;
316 }
317
318 static int fio_rdmaio_setup_qp(struct thread_data *td)
319 {
320         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
321         struct ibv_qp_init_attr init_attr;
322         int qp_depth = td->o.iodepth * 2;       /* 2 times of io depth */
323
324         if (rd->is_client == 0)
325                 rd->pd = ibv_alloc_pd(rd->child_cm_id->verbs);
326         else
327                 rd->pd = ibv_alloc_pd(rd->cm_id->verbs);
328         if (rd->pd == NULL) {
329                 log_err("fio: ibv_alloc_pd fail\n");
330                 return 1;
331         }
332
333         if (rd->is_client == 0)
334                 rd->channel = ibv_create_comp_channel(rd->child_cm_id->verbs);
335         else
336                 rd->channel = ibv_create_comp_channel(rd->cm_id->verbs);
337         if (rd->channel == NULL) {
338                 log_err("fio: ibv_create_comp_channel fail\n");
339                 goto err1;
340         }
341
342         if (qp_depth < 16)
343                 qp_depth = 16;
344
345         if (rd->is_client == 0)
346                 rd->cq = ibv_create_cq(rd->child_cm_id->verbs,
347                                        qp_depth, rd, rd->channel, 0);
348         else
349                 rd->cq = ibv_create_cq(rd->cm_id->verbs,
350                                        qp_depth, rd, rd->channel, 0);
351         if (rd->cq == NULL) {
352                 log_err("fio: ibv_create_cq failed\n");
353                 goto err2;
354         }
355
356         if (ibv_req_notify_cq(rd->cq, 0) != 0) {
357                 log_err("fio: ibv_create_cq failed\n");
358                 goto err3;
359         }
360
361         /* create queue pair */
362         memset(&init_attr, 0, sizeof(init_attr));
363         init_attr.cap.max_send_wr = qp_depth;
364         init_attr.cap.max_recv_wr = qp_depth;
365         init_attr.cap.max_recv_sge = 1;
366         init_attr.cap.max_send_sge = 1;
367         init_attr.qp_type = IBV_QPT_RC;
368         init_attr.send_cq = rd->cq;
369         init_attr.recv_cq = rd->cq;
370
371         if (rd->is_client == 0) {
372                 if (rdma_create_qp(rd->child_cm_id, rd->pd, &init_attr) != 0) {
373                         log_err("fio: rdma_create_qp failed\n");
374                         goto err3;
375                 }
376                 rd->qp = rd->child_cm_id->qp;
377         } else {
378                 if (rdma_create_qp(rd->cm_id, rd->pd, &init_attr) != 0) {
379                         log_err("fio: rdma_create_qp failed\n");
380                         goto err3;
381                 }
382                 rd->qp = rd->cm_id->qp;
383         }
384
385         return 0;
386
387 err3:
388         ibv_destroy_cq(rd->cq);
389 err2:
390         ibv_destroy_comp_channel(rd->channel);
391 err1:
392         ibv_dealloc_pd(rd->pd);
393
394         return 1;
395 }
396
397 static int fio_rdmaio_setup_control_msg_buffers(struct thread_data *td)
398 {
399         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
400
401         rd->recv_mr = ibv_reg_mr(rd->pd, &rd->recv_buf, sizeof(rd->recv_buf),
402                                  IBV_ACCESS_LOCAL_WRITE);
403         if (rd->recv_mr == NULL) {
404                 log_err("fio: recv_buf reg_mr failed\n");
405                 return 1;
406         }
407
408         rd->send_mr = ibv_reg_mr(rd->pd, &rd->send_buf, sizeof(rd->send_buf),
409                                  0);
410         if (rd->send_mr == NULL) {
411                 log_err("fio: send_buf reg_mr failed\n");
412                 ibv_dereg_mr(rd->recv_mr);
413                 return 1;
414         }
415
416         /* setup work request */
417         /* recv wq */
418         rd->recv_sgl.addr = (uint64_t) (unsigned long)&rd->recv_buf;
419         rd->recv_sgl.length = sizeof rd->recv_buf;
420         rd->recv_sgl.lkey = rd->recv_mr->lkey;
421         rd->rq_wr.sg_list = &rd->recv_sgl;
422         rd->rq_wr.num_sge = 1;
423         rd->rq_wr.wr_id = FIO_RDMA_MAX_IO_DEPTH;
424
425         /* send wq */
426         rd->send_sgl.addr = (uint64_t) (unsigned long)&rd->send_buf;
427         rd->send_sgl.length = sizeof rd->send_buf;
428         rd->send_sgl.lkey = rd->send_mr->lkey;
429
430         rd->sq_wr.opcode = IBV_WR_SEND;
431         rd->sq_wr.send_flags = IBV_SEND_SIGNALED;
432         rd->sq_wr.sg_list = &rd->send_sgl;
433         rd->sq_wr.num_sge = 1;
434         rd->sq_wr.wr_id = FIO_RDMA_MAX_IO_DEPTH;
435
436         return 0;
437 }
438
439 static int get_next_channel_event(struct thread_data *td,
440                                   struct rdma_event_channel *channel,
441                                   enum rdma_cm_event_type wait_event)
442 {
443         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
444
445         int ret;
446         struct rdma_cm_event *event;
447
448         ret = rdma_get_cm_event(channel, &event);
449         if (ret) {
450                 log_err("fio: rdma_get_cm_event");
451                 return 1;
452         }
453
454         if (event->event != wait_event) {
455                 log_err("fio: event is %s instead of %s\n",
456                         rdma_event_str(event->event),
457                         rdma_event_str(wait_event));
458                 return 1;
459         }
460
461         switch (event->event) {
462         case RDMA_CM_EVENT_CONNECT_REQUEST:
463                 rd->child_cm_id = event->id;
464                 break;
465         default:
466                 break;
467         }
468
469         rdma_ack_cm_event(event);
470
471         return 0;
472 }
473
474 static int fio_rdmaio_prep(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
475 {
476         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
477         struct rdma_io_u_data *r_io_u_d;
478
479         r_io_u_d = io_u->engine_data;
480
481         switch (rd->rdma_protocol) {
482         case FIO_RDMA_MEM_WRITE:
483         case FIO_RDMA_MEM_READ:
484                 r_io_u_d->rdma_sgl.addr = (uint64_t) (unsigned long)io_u->buf;
485                 r_io_u_d->rdma_sgl.lkey = io_u->mr->lkey;
486                 r_io_u_d->sq_wr.wr_id = r_io_u_d->wr_id;
487                 r_io_u_d->sq_wr.send_flags = IBV_SEND_SIGNALED;
488                 r_io_u_d->sq_wr.sg_list = &r_io_u_d->rdma_sgl;
489                 r_io_u_d->sq_wr.num_sge = 1;
490                 break;
491         case FIO_RDMA_CHA_SEND:
492                 r_io_u_d->rdma_sgl.addr = (uint64_t) (unsigned long)io_u->buf;
493                 r_io_u_d->rdma_sgl.lkey = io_u->mr->lkey;
494                 r_io_u_d->rdma_sgl.length = io_u->buflen;
495                 r_io_u_d->sq_wr.wr_id = r_io_u_d->wr_id;
496                 r_io_u_d->sq_wr.opcode = IBV_WR_SEND;
497                 r_io_u_d->sq_wr.send_flags = IBV_SEND_SIGNALED;
498                 r_io_u_d->sq_wr.sg_list = &r_io_u_d->rdma_sgl;
499                 r_io_u_d->sq_wr.num_sge = 1;
500                 break;
501         case FIO_RDMA_CHA_RECV:
502                 r_io_u_d->rdma_sgl.addr = (uint64_t) (unsigned long)io_u->buf;
503                 r_io_u_d->rdma_sgl.lkey = io_u->mr->lkey;
504                 r_io_u_d->rdma_sgl.length = io_u->buflen;
505                 r_io_u_d->rq_wr.wr_id = r_io_u_d->wr_id;
506                 r_io_u_d->rq_wr.sg_list = &r_io_u_d->rdma_sgl;
507                 r_io_u_d->rq_wr.num_sge = 1;
508                 break;
509         default:
510                 log_err("fio: unknown rdma protocol - %d\n", rd->rdma_protocol);
511                 break;
512         }
513
514         return 0;
515 }
516
517 static struct io_u *fio_rdmaio_event(struct thread_data *td, int event)
518 {
519         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
520         struct io_u *io_u;
521         int i;
522
523         io_u = rd->io_us_completed[0];
524         for (i = 0; i < rd->io_u_completed_nr - 1; i++) {
525                 rd->io_us_completed[i] = rd->io_us_completed[i + 1];
526         }
527         rd->io_u_completed_nr--;
528
529         dprint_io_u(io_u, "fio_rdmaio_event");
530
531         return io_u;
532 }
533
534 static int fio_rdmaio_getevents(struct thread_data *td, unsigned int min,
535                                 unsigned int max, struct timespec *t)
536 {
537         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
538         int r;
539         enum ibv_wc_opcode comp_opcode;
540         comp_opcode = IBV_WC_RDMA_WRITE;
541         struct ibv_cq *ev_cq;
542         void *ev_ctx;
543         int ret;
544
545         r = 0;
546
547         switch (rd->rdma_protocol) {
548         case FIO_RDMA_MEM_WRITE:
549                 comp_opcode = IBV_WC_RDMA_WRITE;
550                 break;
551         case FIO_RDMA_MEM_READ:
552                 comp_opcode = IBV_WC_RDMA_READ;
553                 break;
554         case FIO_RDMA_CHA_SEND:
555                 comp_opcode = IBV_WC_SEND;
556                 break;
557         case FIO_RDMA_CHA_RECV:
558                 comp_opcode = IBV_WC_RECV;
559                 break;
560         default:
561                 log_err("fio: unknown rdma protocol - %d\n", rd->rdma_protocol);
562                 break;
563         }
564
565         if (rd->cq_event_num > 0) {     /* previous left */
566                 rd->cq_event_num--;
567                 return 0;
568         }
569
570 again:
571         if (ibv_get_cq_event(rd->channel, &ev_cq, &ev_ctx) != 0) {
572                 log_err("fio: Failed to get cq event!\n");
573                 return -1;
574         }
575         if (ev_cq != rd->cq) {
576                 log_err("fio: Unknown CQ!\n");
577                 return -1;
578         }
579         if (ibv_req_notify_cq(rd->cq, 0) != 0) {
580                 log_err("fio: Failed to set notify!\n");
581                 return -1;
582         }
583
584         ret = cq_event_handler(td, comp_opcode);
585         if (ret < 1)
586                 goto again;
587
588         ibv_ack_cq_events(rd->cq, ret);
589
590         r += ret;
591         if (r < min)
592                 goto again;
593
594         rd->cq_event_num -= r;
595
596         return r;
597 }
598
599 static int fio_rdmaio_send(struct thread_data *td, struct io_u **io_us,
600                            unsigned int nr)
601 {
602         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
603         struct ibv_send_wr *bad_wr;
604 #if 0
605         enum ibv_wc_opcode comp_opcode;
606         comp_opcode = IBV_WC_RDMA_WRITE;
607 #endif
608         int i;
609         long index;
610         struct rdma_io_u_data *r_io_u_d;
611
612         r_io_u_d = NULL;
613
614         for (i = 0; i < nr; i++) {
615                 /* RDMA_WRITE or RDMA_READ */
616                 switch (rd->rdma_protocol) {
617                 case FIO_RDMA_MEM_WRITE:
618                         /* compose work request */
619                         r_io_u_d = io_us[i]->engine_data;
620                         if (td->o.use_os_rand)
621                                 index = os_random_long(&td->random_state) % rd->rmt_nr;
622                         else
623                                 index = __rand(&rd->rand_state) % rd->rmt_nr;
624                         r_io_u_d->sq_wr.opcode = IBV_WR_RDMA_WRITE;
625                         r_io_u_d->sq_wr.wr.rdma.rkey = rd->rmt_us[index].rkey;
626                         r_io_u_d->sq_wr.wr.rdma.remote_addr = \
627                                 rd->rmt_us[index].buf;
628                         r_io_u_d->sq_wr.sg_list->length = io_us[i]->buflen;
629                         break;
630                 case FIO_RDMA_MEM_READ:
631                         /* compose work request */
632                         r_io_u_d = io_us[i]->engine_data;
633                         if (td->o.use_os_rand)
634                                 index = os_random_long(&td->random_state) % rd->rmt_nr;
635                         else
636                                 index = __rand(&rd->rand_state) % rd->rmt_nr;
637                         r_io_u_d->sq_wr.opcode = IBV_WR_RDMA_READ;
638                         r_io_u_d->sq_wr.wr.rdma.rkey = rd->rmt_us[index].rkey;
639                         r_io_u_d->sq_wr.wr.rdma.remote_addr = \
640                                 rd->rmt_us[index].buf;
641                         r_io_u_d->sq_wr.sg_list->length = io_us[i]->buflen;
642                         break;
643                 case FIO_RDMA_CHA_SEND:
644                         r_io_u_d = io_us[i]->engine_data;
645                         r_io_u_d->sq_wr.opcode = IBV_WR_SEND;
646                         r_io_u_d->sq_wr.send_flags = IBV_SEND_SIGNALED;
647                         break;
648                 default:
649                         log_err("fio: unknown rdma protocol - %d\n",
650                                 rd->rdma_protocol);
651                         break;
652                 }
653
654                 if (ibv_post_send(rd->qp, &r_io_u_d->sq_wr, &bad_wr) != 0) {
655                         log_err("fio: ibv_post_send fail\n");
656                         return -1;
657                 }
658
659                 dprint_io_u(io_us[i], "fio_rdmaio_send");
660         }
661
662         /* wait for completion
663            rdma_poll_wait(td, comp_opcode); */
664
665         return i;
666 }
667
668 static int fio_rdmaio_recv(struct thread_data *td, struct io_u **io_us,
669                            unsigned int nr)
670 {
671         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
672         struct ibv_recv_wr *bad_wr;
673         struct rdma_io_u_data *r_io_u_d;
674         int i;
675
676         i = 0;
677         if (rd->rdma_protocol == FIO_RDMA_CHA_RECV) {
678                 /* post io_u into recv queue */
679                 for (i = 0; i < nr; i++) {
680                         r_io_u_d = io_us[i]->engine_data;
681                         if (ibv_post_recv(rd->qp, &r_io_u_d->rq_wr, &bad_wr) !=
682                             0) {
683                                 log_err("fio: ibv_post_recv fail\n");
684                                 return 1;
685                         }
686                 }
687         } else if ((rd->rdma_protocol == FIO_RDMA_MEM_READ)
688                    || (rd->rdma_protocol == FIO_RDMA_MEM_WRITE)) {
689                 /* re-post the rq_wr */
690                 if (ibv_post_recv(rd->qp, &rd->rq_wr, &bad_wr) != 0) {
691                         log_err("fio: ibv_post_recv fail\n");
692                         return 1;
693                 }
694
695                 rdma_poll_wait(td, IBV_WC_RECV);
696
697                 dprint(FD_IO, "fio: recv FINISH message\n");
698                 td->done = 1;
699                 return 0;
700         }
701
702         return i;
703 }
704
705 static int fio_rdmaio_queue(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
706 {
707         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
708
709         fio_ro_check(td, io_u);
710
711         if (rd->io_u_queued_nr == (int)td->o.iodepth)
712                 return FIO_Q_BUSY;
713
714         rd->io_us_queued[rd->io_u_queued_nr] = io_u;
715         rd->io_u_queued_nr++;
716
717         dprint_io_u(io_u, "fio_rdmaio_queue");
718
719         return FIO_Q_QUEUED;
720 }
721
722 static void fio_rdmaio_queued(struct thread_data *td, struct io_u **io_us,
723                               unsigned int nr)
724 {
725         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
726         struct timeval now;
727         unsigned int i;
728
729         if (!fio_fill_issue_time(td))
730                 return;
731
732         fio_gettime(&now, NULL);
733
734         for (i = 0; i < nr; i++) {
735                 struct io_u *io_u = io_us[i];
736
737                 /* queued -> flight */
738                 rd->io_us_flight[rd->io_u_flight_nr] = io_u;
739                 rd->io_u_flight_nr++;
740
741                 memcpy(&io_u->issue_time, &now, sizeof(now));
742                 io_u_queued(td, io_u);
743         }
744 }
745
746 static int fio_rdmaio_commit(struct thread_data *td)
747 {
748         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
749         struct io_u **io_us;
750         int ret;
751
752         if (!rd->io_us_queued)
753                 return 0;
754
755         io_us = rd->io_us_queued;
756         do {
757                 /* RDMA_WRITE or RDMA_READ */
758                 if (rd->is_client) {
759                         ret = fio_rdmaio_send(td, io_us, rd->io_u_queued_nr);
760                 } else if (!rd->is_client) {
761                         ret = fio_rdmaio_recv(td, io_us, rd->io_u_queued_nr);
762                 } else
763                         ret = 0;        /* must be a SYNC */
764
765                 if (ret > 0) {
766                         fio_rdmaio_queued(td, io_us, ret);
767                         io_u_mark_submit(td, ret);
768                         rd->io_u_queued_nr -= ret;
769                         io_us += ret;
770                         ret = 0;
771                 } else
772                         break;
773         } while (rd->io_u_queued_nr);
774
775         return ret;
776 }
777
778 static int fio_rdmaio_connect(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
779 {
780         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
781         struct rdma_conn_param conn_param;
782         struct ibv_send_wr *bad_wr;
783
784         memset(&conn_param, 0, sizeof conn_param);
785         conn_param.responder_resources = 1;
786         conn_param.initiator_depth = 1;
787         conn_param.retry_count = 10;
788
789         if (rdma_connect(rd->cm_id, &conn_param) != 0) {
790                 log_err("fio: rdma_connect fail\n");
791                 return 1;
792         }
793
794         if (get_next_channel_event
795             (td, rd->cm_channel, RDMA_CM_EVENT_ESTABLISHED) != 0) {
796                 log_err("fio: wait for RDMA_CM_EVENT_ESTABLISHED\n");
797                 return 1;
798         }
799
800         /* send task request */
801         rd->send_buf.mode = htonl(rd->rdma_protocol);
802         rd->send_buf.nr = htonl(td->o.iodepth);
803
804         if (ibv_post_send(rd->qp, &rd->sq_wr, &bad_wr) != 0) {
805                 log_err("fio: ibv_post_send fail");
806                 return 1;
807         }
808
809         rdma_poll_wait(td, IBV_WC_SEND);
810
811         /* wait for remote MR info from server side */
812         rdma_poll_wait(td, IBV_WC_RECV);
813
814         /* In SEND/RECV test, it's a good practice to setup the iodepth of
815          * of the RECV side deeper than that of the SEND side to
816          * avoid RNR (receiver not ready) error. The
817          * SEND side may send so many unsolicited message before 
818          * RECV side commits sufficient recv buffers into recv queue.
819          * This may lead to RNR error. Here, SEND side pauses for a while
820          * during which RECV side commits sufficient recv buffers.
821          */
822         usleep(500000);
823
824         return 0;
825 }
826
827 static int fio_rdmaio_accept(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
828 {
829         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
830         struct rdma_conn_param conn_param;
831         struct ibv_send_wr *bad_wr;
832
833         /* rdma_accept() - then wait for accept success */
834         memset(&conn_param, 0, sizeof conn_param);
835         conn_param.responder_resources = 1;
836         conn_param.initiator_depth = 1;
837
838         if (rdma_accept(rd->child_cm_id, &conn_param) != 0) {
839                 log_err("fio: rdma_accept\n");
840                 return 1;
841         }
842
843         if (get_next_channel_event
844             (td, rd->cm_channel, RDMA_CM_EVENT_ESTABLISHED) != 0) {
845                 log_err("fio: wait for RDMA_CM_EVENT_ESTABLISHED\n");
846                 return 1;
847         }
848
849         /* wait for request */
850         rdma_poll_wait(td, IBV_WC_RECV);
851
852         if (ibv_post_send(rd->qp, &rd->sq_wr, &bad_wr) != 0) {
853                 log_err("fio: ibv_post_send fail");
854                 return 1;
855         }
856
857         rdma_poll_wait(td, IBV_WC_SEND);
858
859         return 0;
860 }
861
862 static int fio_rdmaio_open_file(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
863 {
864         if (td_read(td))
865                 return fio_rdmaio_accept(td, f);
866         else
867                 return fio_rdmaio_connect(td, f);
868 }
869
870 static int fio_rdmaio_close_file(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
871 {
872         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
873         struct ibv_send_wr *bad_wr;
874
875         /* unregister rdma buffer */
876
877         /*
878          * Client sends notification to the server side
879          */
880         /* refer to: http://linux.die.net/man/7/rdma_cm */
881         if ((rd->is_client == 1) && ((rd->rdma_protocol == FIO_RDMA_MEM_WRITE)
882                                      || (rd->rdma_protocol ==
883                                          FIO_RDMA_MEM_READ))) {
884                 if (ibv_post_send(rd->qp, &rd->sq_wr, &bad_wr) != 0) {
885                         log_err("fio: ibv_post_send fail");
886                         return 1;
887                 }
888
889                 dprint(FD_IO, "fio: close infomation sent success\n");
890                 rdma_poll_wait(td, IBV_WC_SEND);
891         }
892
893         if (rd->is_client == 1)
894                 rdma_disconnect(rd->cm_id);
895         else {
896                 rdma_disconnect(rd->child_cm_id);
897 /*        rdma_disconnect(rd->cm_id); */
898         }
899
900 /*    if (get_next_channel_event(td, rd->cm_channel, RDMA_CM_EVENT_DISCONNECTED) != 0)
901     {
902         log_err("fio: wait for RDMA_CM_EVENT_DISCONNECTED\n");
903         return 1;
904     }*/
905
906         ibv_destroy_cq(rd->cq);
907         ibv_destroy_qp(rd->qp);
908
909         if (rd->is_client == 1)
910                 rdma_destroy_id(rd->cm_id);
911         else {
912                 rdma_destroy_id(rd->child_cm_id);
913                 rdma_destroy_id(rd->cm_id);
914         }
915
916         ibv_destroy_comp_channel(rd->channel);
917         ibv_dealloc_pd(rd->pd);
918
919         return 0;
920 }
921
922 static int fio_rdmaio_setup_connect(struct thread_data *td, const char *host,
923                                     unsigned short port)
924 {
925         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
926         struct ibv_recv_wr *bad_wr;
927
928         rd->addr.sin_family = AF_INET;
929         rd->addr.sin_port = htons(port);
930
931         if (inet_aton(host, &rd->addr.sin_addr) != 1) {
932                 struct hostent *hent;
933
934                 hent = gethostbyname(host);
935                 if (!hent) {
936                         td_verror(td, errno, "gethostbyname");
937                         return 1;
938                 }
939
940                 memcpy(&rd->addr.sin_addr, hent->h_addr, 4);
941         }
942
943         /* resolve route */
944         if (rdma_resolve_addr(rd->cm_id, NULL,
945                               (struct sockaddr *)&rd->addr, 2000) != 0) {
946                 log_err("fio: rdma_resolve_addr");
947                 return 1;
948         }
949
950         if (get_next_channel_event
951             (td, rd->cm_channel, RDMA_CM_EVENT_ADDR_RESOLVED)
952             != 0) {
953                 log_err("fio: get_next_channel_event");
954                 return 1;
955         }
956
957         /* resolve route */
958         if (rdma_resolve_route(rd->cm_id, 2000) != 0) {
959                 log_err("fio: rdma_resolve_route");
960                 return 1;
961         }
962
963         if (get_next_channel_event
964             (td, rd->cm_channel, RDMA_CM_EVENT_ROUTE_RESOLVED) != 0) {
965                 log_err("fio: get_next_channel_event");
966                 return 1;
967         }
968
969         /* create qp and buffer */
970         if (fio_rdmaio_setup_qp(td) != 0)
971                 return 1;
972
973         if (fio_rdmaio_setup_control_msg_buffers(td) != 0)
974                 return 1;
975
976         /* post recv buf */
977         if (ibv_post_recv(rd->qp, &rd->rq_wr, &bad_wr) != 0) {
978                 log_err("fio: ibv_post_recv fail\n");
979                 return 1;
980         }
981
982         return 0;
983 }
984
985 static int fio_rdmaio_setup_listen(struct thread_data *td, short port)
986 {
987         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
988         struct ibv_recv_wr *bad_wr;
989
990         rd->addr.sin_family = AF_INET;
991         rd->addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
992         rd->addr.sin_port = htons(port);
993
994         /* rdma_listen */
995         if (rdma_bind_addr(rd->cm_id, (struct sockaddr *)&rd->addr) != 0) {
996                 log_err("fio: rdma_bind_addr fail\n");
997                 return 1;
998         }
999
1000         if (rdma_listen(rd->cm_id, 3) != 0) {
1001                 log_err("fio: rdma_listen fail\n");
1002                 return 1;
1003         }
1004
1005         /* wait for CONNECT_REQUEST */
1006         if (get_next_channel_event
1007             (td, rd->cm_channel, RDMA_CM_EVENT_CONNECT_REQUEST) != 0) {
1008                 log_err("fio: wait for RDMA_CM_EVENT_CONNECT_REQUEST\n");
1009                 return 1;
1010         }
1011
1012         if (fio_rdmaio_setup_qp(td) != 0)
1013                 return 1;
1014
1015         if (fio_rdmaio_setup_control_msg_buffers(td) != 0)
1016                 return 1;
1017
1018         /* post recv buf */
1019         if (ibv_post_recv(rd->qp, &rd->rq_wr, &bad_wr) != 0) {
1020                 log_err("fio: ibv_post_recv fail\n");
1021                 return 1;
1022         }
1023
1024         return 0;
1025 }
1026
1027 static int fio_rdmaio_init(struct thread_data *td)
1028 {
1029         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
1030         unsigned int port;
1031         char host[64], buf[128];
1032         char *sep, *portp, *modep;
1033         int ret;
1034         struct rlimit rl;
1035
1036         if (td_rw(td)) {
1037                 log_err("fio: rdma connections must be read OR write\n");
1038                 return 1;
1039         }
1040         if (td_random(td)) {
1041                 log_err("fio: RDMA network IO can't be random\n");
1042                 return 1;
1043         }
1044
1045         /* check RLIMIT_MEMLOCK */
1046         if (getrlimit(RLIMIT_MEMLOCK, &rl) != 0) {
1047                 log_err("fio: getrlimit fail: %d(%s)\n",
1048                         errno, strerror(errno));
1049                 return 1;
1050         }
1051
1052         /* soft limit */
1053         if ((rl.rlim_cur != RLIM_INFINITY)
1054             && (rl.rlim_cur < td->orig_buffer_size)) {
1055                 log_err("fio: soft RLIMIT_MEMLOCK is: %" PRId64 "\n",
1056                         rl.rlim_cur);
1057                 log_err("fio: total block size is:    %zd\n",
1058                         td->orig_buffer_size);
1059                 /* try to set larger RLIMIT_MEMLOCK */
1060                 rl.rlim_cur = rl.rlim_max;
1061                 if (setrlimit(RLIMIT_MEMLOCK, &rl) != 0) {
1062                         log_err("fio: setrlimit fail: %d(%s)\n",
1063                                 errno, strerror(errno));
1064                         log_err("fio: you may try enlarge MEMLOCK by root\n");
1065                         log_err("# ulimit -l unlimited\n");
1066                         return 1;
1067                 }
1068         }
1069
1070         strcpy(buf, td->o.filename);
1071
1072         sep = strchr(buf, '/');
1073         if (!sep)
1074                 goto bad_host;
1075
1076         *sep = '\0';
1077         sep++;
1078         strcpy(host, buf);
1079         if (!strlen(host))
1080                 goto bad_host;
1081
1082         modep = NULL;
1083         portp = sep;
1084         sep = strchr(portp, '/');
1085         if (sep) {
1086                 *sep = '\0';
1087                 modep = sep + 1;
1088         }
1089
1090         port = strtol(portp, NULL, 10);
1091         if (!port || port > 65535)
1092                 goto bad_host;
1093
1094         if (modep) {
1095                 if (!strncmp("rdma_write", modep, strlen(modep)) ||
1096                     !strncmp("RDMA_WRITE", modep, strlen(modep)))
1097                         rd->rdma_protocol = FIO_RDMA_MEM_WRITE;
1098                 else if (!strncmp("rdma_read", modep, strlen(modep)) ||
1099                          !strncmp("RDMA_READ", modep, strlen(modep)))
1100                         rd->rdma_protocol = FIO_RDMA_MEM_READ;
1101                 else if (!strncmp("send", modep, strlen(modep)) ||
1102                          !strncmp("SEND", modep, strlen(modep)))
1103                         rd->rdma_protocol = FIO_RDMA_CHA_SEND;
1104                 else
1105                         goto bad_host;
1106         } else
1107                 rd->rdma_protocol = FIO_RDMA_MEM_WRITE;
1108
1109         rd->cq_event_num = 0;
1110
1111         rd->cm_channel = rdma_create_event_channel();
1112         if (!rd->cm_channel) {
1113                 log_err("fio: rdma_create_event_channel fail\n");
1114                 return 1;
1115         }
1116
1117         ret = rdma_create_id(rd->cm_channel, &rd->cm_id, rd, RDMA_PS_TCP);
1118         if (ret) {
1119                 log_err("fio: rdma_create_id fail\n");
1120                 return 1;
1121         }
1122
1123         if ((rd->rdma_protocol == FIO_RDMA_MEM_WRITE) ||
1124             (rd->rdma_protocol == FIO_RDMA_MEM_READ)) {
1125                 rd->rmt_us =
1126                         malloc(FIO_RDMA_MAX_IO_DEPTH * sizeof(struct remote_u));
1127                 memset(rd->rmt_us, 0,
1128                         FIO_RDMA_MAX_IO_DEPTH * sizeof(struct remote_u));
1129                 rd->rmt_nr = 0;
1130         }
1131
1132         rd->io_us_queued = malloc(td->o.iodepth * sizeof(struct io_u *));
1133         memset(rd->io_us_queued, 0, td->o.iodepth * sizeof(struct io_u *));
1134         rd->io_u_queued_nr = 0;
1135
1136         rd->io_us_flight = malloc(td->o.iodepth * sizeof(struct io_u *));
1137         memset(rd->io_us_flight, 0, td->o.iodepth * sizeof(struct io_u *));
1138         rd->io_u_flight_nr = 0;
1139
1140         rd->io_us_completed = malloc(td->o.iodepth * sizeof(struct io_u *));
1141         memset(rd->io_us_completed, 0, td->o.iodepth * sizeof(struct io_u *));
1142         rd->io_u_completed_nr = 0;
1143
1144         if (td_read(td)) {      /* READ as the server */
1145                 rd->is_client = 0;
1146                 /* server rd->rdma_buf_len will be setup after got request */
1147                 ret = fio_rdmaio_setup_listen(td, port);
1148         } else {                /* WRITE as the client */
1149                 rd->is_client = 1;
1150                 ret = fio_rdmaio_setup_connect(td, host, port);
1151         }
1152
1153         struct flist_head *entry;
1154         unsigned int max_bs;
1155         max_bs = max(td->o.max_bs[DDIR_READ], td->o.max_bs[DDIR_WRITE]);
1156         /* register each io_u in the free list */
1157         int i = 0;
1158         flist_for_each(entry, &td->io_u_freelist) {
1159                 struct io_u *io_u = flist_entry(entry, struct io_u, list);
1160
1161                 io_u->engine_data = malloc(sizeof(struct rdma_io_u_data));
1162                 memset(io_u->engine_data, 0, sizeof(struct rdma_io_u_data));
1163                 ((struct rdma_io_u_data *)io_u->engine_data)->wr_id = i;
1164
1165                 io_u->mr = ibv_reg_mr(rd->pd, io_u->buf, max_bs,
1166                                       IBV_ACCESS_LOCAL_WRITE |
1167                                       IBV_ACCESS_REMOTE_READ |
1168                                       IBV_ACCESS_REMOTE_WRITE);
1169                 if (io_u->mr == NULL) {
1170                         log_err("fio: ibv_reg_mr io_u failed\n");
1171                         return 1;
1172                 }
1173
1174                 rd->send_buf.rmt_us[i].buf =
1175                     htonll((uint64_t) (unsigned long)io_u->buf);
1176                 rd->send_buf.rmt_us[i].rkey = htonl(io_u->mr->rkey);
1177                 rd->send_buf.rmt_us[i].size = htonl(max_bs);
1178
1179 /*    log_info("fio: Send rkey %x addr %" PRIx64 " len %d to client\n",
1180           io_u->mr->rkey, io_u->buf, max_bs); */
1181                 i++;
1182         }
1183
1184         rd->send_buf.nr = htonl(i);
1185
1186         return ret;
1187 bad_host:
1188         log_err("fio: bad rdma host/port/protocol: %s\n", td->o.filename);
1189         return 1;
1190 }
1191
1192 static void fio_rdmaio_cleanup(struct thread_data *td)
1193 {
1194         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
1195
1196         if (rd) {
1197 /*        if (nd->listenfd != -1)
1198             close(nd->listenfd);
1199         if (nd->pipes[0] != -1)
1200             close(nd->pipes[0]);
1201         if (nd->pipes[1] != -1)
1202             close(nd->pipes[1]);
1203 */
1204                 free(rd);
1205         }
1206 }
1207
1208 static int fio_rdmaio_setup(struct thread_data *td)
1209 {
1210         struct rdmaio_data *rd;
1211
1212         if (!td->io_ops->data) {
1213                 rd = malloc(sizeof(*rd));;
1214
1215                 memset(rd, 0, sizeof(*rd));
1216                 init_rand_seed(&rd->rand_state, (unsigned int) GOLDEN_RATIO_PRIME);
1217                 td->io_ops->data = rd;
1218         }
1219
1220         return 0;
1221 }
1222
1223 static struct ioengine_ops ioengine_rw = {
1224         .name           = "rdma",
1225         .version        = FIO_IOOPS_VERSION,
1226         .setup          = fio_rdmaio_setup,
1227         .init           = fio_rdmaio_init,
1228         .prep           = fio_rdmaio_prep,
1229         .queue          = fio_rdmaio_queue,
1230         .commit         = fio_rdmaio_commit,
1231         .getevents      = fio_rdmaio_getevents,
1232         .event          = fio_rdmaio_event,
1233         .cleanup        = fio_rdmaio_cleanup,
1234         .open_file      = fio_rdmaio_open_file,
1235         .close_file     = fio_rdmaio_close_file,
1236         .flags          = FIO_DISKLESSIO | FIO_UNIDIR | FIO_PIPEIO,
1237 };
1238
1239 #else /* FIO_HAVE_RDMA */
1240
1241 static int fio_rdmaio_open_file(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
1242 {
1243         return 0;
1244 }
1245
1246 static int fio_rdmaio_close_file(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
1247 {
1248         return 0;
1249 }
1250
1251 static int fio_rdmaio_queue(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1252 {
1253         return FIO_Q_COMPLETED;
1254 }
1255
1256 static int fio_rdmaio_init(struct thread_data fio_unused * td)
1257 {
1258         log_err("fio: rdma(librdmacm libibverbs) not available\n");
1259         log_err("     You haven't compiled rdma ioengine into fio.\n");
1260         log_err("     If you want to try rdma ioengine,\n");
1261         log_err("     make sure OFED is installed,\n");
1262         log_err("     $ ofed_info\n");
1263         log_err("     then try to make fio as follows:\n");
1264         log_err("     $ export EXTFLAGS+=\" -DFIO_HAVE_RDMA \"\n");
1265         log_err("     $ export EXTLIBS+=\" -libverbs -lrdmacm \"\n");
1266         log_err("     $ make clean && make\n");
1267         return 1;
1268 }
1269
1270 static struct ioengine_ops ioengine_rw = {
1271         .name           = "rdma",
1272         .version        = FIO_IOOPS_VERSION,
1273         .init           = fio_rdmaio_init,
1274         .queue          = fio_rdmaio_queue,
1275         .open_file      = fio_rdmaio_open_file,
1276         .close_file     = fio_rdmaio_close_file,
1277         .flags          = FIO_SYNCIO | FIO_DISKLESSIO | FIO_UNIDIR | FIO_PIPEIO,
1278 };
1279
1280 #endif
1281
1282 static void fio_init fio_rdmaio_register(void)
1283 {
1284         register_ioengine(&ioengine_rw);
1285 }
1286
1287 static void fio_exit fio_rdmaio_unregister(void)
1288 {
1289         unregister_ioengine(&ioengine_rw);
1290 }