79d72d20c844d7f8a393c6e1e7873a3f5bbde99c
[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  */
19 #include <stdio.h>
20 #include <stdlib.h>
21 #include <unistd.h>
22 #include <errno.h>
23 #include <assert.h>
24 #include <netinet/in.h>
25 #include <arpa/inet.h>
26 #include <netdb.h>
27 #include <sys/poll.h>
28 #include <sys/types.h>
29 #include <sys/socket.h>
30 #include <sys/time.h>
31 #include <sys/resource.h>
32
33 #include <byteswap.h>
34 #include <pthread.h>
35 #include <inttypes.h>
36
37 #include "../fio.h"
38
39 #ifdef FIO_HAVE_RDMA
40
41 #include <rdma/rdma_cma.h>
42 #include <infiniband/arch.h>
43
44 #define FIO_RDMA_MAX_IO_DEPTH    128
45
46 enum rdma_io_mode {
47         FIO_RDMA_UNKNOWN = 0,
48         FIO_RDMA_MEM_WRITE,
49         FIO_RDMA_MEM_READ,
50         FIO_RDMA_CHA_SEND,
51         FIO_RDMA_CHA_RECV
52 };
53
54 struct remote_u {
55         uint64_t buf;
56         uint32_t rkey;
57         uint32_t size;
58 };
59
60 struct rdma_info_blk {
61         uint32_t mode;          /* channel semantic or memory semantic */
62         uint32_t nr;            /* client: io depth
63                                    server: number of records for memory semantic
64                                  */
65         struct remote_u rmt_us[FIO_RDMA_MAX_IO_DEPTH];
66 };
67
68 struct rdma_io_u_data {
69         uint64_t wr_id;
70         struct ibv_send_wr sq_wr;
71         struct ibv_recv_wr rq_wr;
72         struct ibv_sge rdma_sgl;
73 };
74
75 struct rdmaio_data {
76         int is_client;
77         enum rdma_io_mode rdma_protocol;
78         char host[64];
79         struct sockaddr_in addr;
80
81         struct ibv_recv_wr rq_wr;
82         struct ibv_sge recv_sgl;
83         struct rdma_info_blk recv_buf;
84         struct ibv_mr *recv_mr;
85
86         struct ibv_send_wr sq_wr;
87         struct ibv_sge send_sgl;
88         struct rdma_info_blk send_buf;
89         struct ibv_mr *send_mr;
90
91         struct ibv_comp_channel *channel;
92         struct ibv_cq *cq;
93         struct ibv_pd *pd;
94         struct ibv_qp *qp;
95
96         pthread_t cmthread;
97         struct rdma_event_channel *cm_channel;
98         struct rdma_cm_id *cm_id;
99         struct rdma_cm_id *child_cm_id;
100
101         int cq_event_num;
102
103         struct remote_u *rmt_us;
104         int rmt_nr;
105         struct io_u **io_us_queued;
106         int io_u_queued_nr;
107         struct io_u **io_us_flight;
108         int io_u_flight_nr;
109         struct io_u **io_us_completed;
110         int io_u_completed_nr;
111 };
112
113 static int client_recv(struct thread_data *td, struct ibv_wc *wc)
114 {
115         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
116
117         if (wc->byte_len != sizeof(rd->recv_buf)) {
118                 log_err("Received bogus data, size %d\n", wc->byte_len);
119                 return 1;
120         }
121
122         /* store mr info for MEMORY semantic */
123         if ((rd->rdma_protocol == FIO_RDMA_MEM_WRITE) ||
124             (rd->rdma_protocol == FIO_RDMA_MEM_READ)) {
125                 /* struct flist_head *entry; */
126                 int i = 0;
127
128                 rd->rmt_nr = ntohl(rd->recv_buf.nr);
129
130                 for (i = 0; i < rd->rmt_nr; i++) {
131                         rd->rmt_us[i].buf = ntohll(rd->recv_buf.rmt_us[i].buf);
132                         rd->rmt_us[i].rkey = ntohl(rd->recv_buf.rmt_us[i].rkey);
133                         rd->rmt_us[i].size = ntohl(rd->recv_buf.rmt_us[i].size);
134
135                         dprint(FD_IO,
136                                "fio: Received rkey %x addr %" PRIx64
137                                " len %d from peer\n", rd->rmt_us[i].rkey,
138                                rd->rmt_us[i].buf, rd->rmt_us[i].size);
139                 }
140         }
141
142         return 0;
143 }
144
145 static int server_recv(struct thread_data *td, struct ibv_wc *wc)
146 {
147         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
148
149         if (wc->wr_id == FIO_RDMA_MAX_IO_DEPTH) {
150                 rd->rdma_protocol = ntohl(rd->recv_buf.mode);
151
152                 /* CHANNEL semantic, do nothing */
153                 if (rd->rdma_protocol == FIO_RDMA_CHA_SEND)
154                         rd->rdma_protocol = FIO_RDMA_CHA_RECV;
155         }
156
157         return 0;
158 }
159
160 static int cq_event_handler(struct thread_data *td, enum ibv_wc_opcode opcode)
161 {
162         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
163         struct ibv_wc wc;
164         struct rdma_io_u_data *r_io_u_d;
165         int ret;
166         int compevnum = 0;
167         int i;
168
169         while ((ret = ibv_poll_cq(rd->cq, 1, &wc)) == 1) {
170                 ret = 0;
171                 compevnum++;
172
173                 if (wc.status) {
174                         log_err("fio: cq completion status %d(%s)\n",
175                                 wc.status, ibv_wc_status_str(wc.status));
176                         return -1;
177                 }
178
179                 switch (wc.opcode) {
180
181                 case IBV_WC_RECV:
182                         if (rd->is_client == 1)
183                                 client_recv(td, &wc);
184                         else
185                                 server_recv(td, &wc);
186
187                         if (wc.wr_id == FIO_RDMA_MAX_IO_DEPTH)
188                                 break;
189
190                         for (i = 0; i < rd->io_u_flight_nr; i++) {
191                                 r_io_u_d = rd->io_us_flight[i]->engine_data;
192
193                                 if (wc.wr_id == r_io_u_d->rq_wr.wr_id) {
194                                         rd->io_us_flight[i]->resid =
195                                             rd->io_us_flight[i]->buflen
196                                             - wc.byte_len;
197
198                                         rd->io_us_flight[i]->error = 0;
199
200                                         rd->io_us_completed[rd->
201                                                             io_u_completed_nr]
202                                             = rd->io_us_flight[i];
203                                         rd->io_u_completed_nr++;
204                                         break;
205                                 }
206                         }
207                         if (i == rd->io_u_flight_nr)
208                                 log_err("fio: recv wr %" PRId64 " not found\n",
209                                         wc.wr_id);
210                         else {
211                                 /* put the last one into middle of the list */
212                                 rd->io_us_flight[i] =
213                                     rd->io_us_flight[rd->io_u_flight_nr - 1];
214                                 rd->io_u_flight_nr--;
215                         }
216
217                         break;
218
219                 case IBV_WC_SEND:
220                 case IBV_WC_RDMA_WRITE:
221                 case IBV_WC_RDMA_READ:
222                         if (wc.wr_id == FIO_RDMA_MAX_IO_DEPTH)
223                                 break;
224
225                         for (i = 0; i < rd->io_u_flight_nr; i++) {
226                                 r_io_u_d = rd->io_us_flight[i]->engine_data;
227
228                                 if (wc.wr_id == r_io_u_d->sq_wr.wr_id) {
229                                         rd->io_us_completed[rd->
230                                                             io_u_completed_nr]
231                                             = rd->io_us_flight[i];
232                                         rd->io_u_completed_nr++;
233                                         break;
234                                 }
235                         }
236                         if (i == rd->io_u_flight_nr)
237                                 log_err("fio: send wr %" PRId64 " not found\n",
238                                         wc.wr_id);
239                         else {
240                                 /* put the last one into middle of the list */
241                                 rd->io_us_flight[i] =
242                                     rd->io_us_flight[rd->io_u_flight_nr - 1];
243                                 rd->io_u_flight_nr--;
244                         }
245
246                         break;
247
248                 default:
249                         log_info("fio: unknown completion event %d\n",
250                                  wc.opcode);
251                         return -1;
252                 }
253                 rd->cq_event_num++;
254         }
255         if (ret) {
256                 log_err("fio: poll error %d\n", ret);
257                 return 1;
258         }
259
260         return compevnum;
261 }
262
263 /*
264  * Return -1 for error and 'nr events' for a positive number
265  * of events
266  */
267 static int rdma_poll_wait(struct thread_data *td, enum ibv_wc_opcode opcode)
268 {
269         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
270         struct ibv_cq *ev_cq;
271         void *ev_ctx;
272         int ret;
273
274         if (rd->cq_event_num > 0) {     /* previous left */
275                 rd->cq_event_num--;
276                 return 0;
277         }
278
279 again:
280         if (ibv_get_cq_event(rd->channel, &ev_cq, &ev_ctx) != 0) {
281                 log_err("fio: Failed to get cq event!\n");
282                 return -1;
283         }
284         if (ev_cq != rd->cq) {
285                 log_err("fio: Unknown CQ!\n");
286                 return -1;
287         }
288         if (ibv_req_notify_cq(rd->cq, 0) != 0) {
289                 log_err("fio: Failed to set notify!\n");
290                 return -1;
291         }
292
293         ret = cq_event_handler(td, opcode);
294         if (ret < 1)
295                 goto again;
296
297         ibv_ack_cq_events(rd->cq, ret);
298
299         rd->cq_event_num--;
300
301         return ret;
302 }
303
304 static int fio_rdmaio_setup_qp(struct thread_data *td)
305 {
306         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
307         struct ibv_qp_init_attr init_attr;
308         int qp_depth = td->o.iodepth * 2;       /* 2 times of io depth */
309
310         if (rd->is_client == 0)
311                 rd->pd = ibv_alloc_pd(rd->child_cm_id->verbs);
312         else
313                 rd->pd = ibv_alloc_pd(rd->cm_id->verbs);
314         if (rd->pd == NULL) {
315                 log_err("fio: ibv_alloc_pd fail\n");
316                 return 1;
317         }
318
319         if (rd->is_client == 0)
320                 rd->channel = ibv_create_comp_channel(rd->child_cm_id->verbs);
321         else
322                 rd->channel = ibv_create_comp_channel(rd->cm_id->verbs);
323         if (rd->channel == NULL) {
324                 log_err("fio: ibv_create_comp_channel fail\n");
325                 goto err1;
326         }
327
328         if (qp_depth < 16)
329                 qp_depth = 16;
330
331         if (rd->is_client == 0)
332                 rd->cq = ibv_create_cq(rd->child_cm_id->verbs,
333                                        qp_depth, rd, rd->channel, 0);
334         else
335                 rd->cq = ibv_create_cq(rd->cm_id->verbs,
336                                        qp_depth, rd, rd->channel, 0);
337         if (rd->cq == NULL) {
338                 log_err("fio: ibv_create_cq failed\n");
339                 goto err2;
340         }
341
342         if (ibv_req_notify_cq(rd->cq, 0) != 0) {
343                 log_err("fio: ibv_create_cq failed\n");
344                 goto err3;
345         }
346
347         /* create queue pair */
348         memset(&init_attr, 0, sizeof(init_attr));
349         init_attr.cap.max_send_wr = qp_depth;
350         init_attr.cap.max_recv_wr = qp_depth;
351         init_attr.cap.max_recv_sge = 1;
352         init_attr.cap.max_send_sge = 1;
353         init_attr.qp_type = IBV_QPT_RC;
354         init_attr.send_cq = rd->cq;
355         init_attr.recv_cq = rd->cq;
356
357         if (rd->is_client == 0) {
358                 if (rdma_create_qp(rd->child_cm_id, rd->pd, &init_attr) != 0) {
359                         log_err("fio: rdma_create_qp failed\n");
360                         goto err3;
361                 }
362                 rd->qp = rd->child_cm_id->qp;
363         } else {
364                 if (rdma_create_qp(rd->cm_id, rd->pd, &init_attr) != 0) {
365                         log_err("fio: rdma_create_qp failed\n");
366                         goto err3;
367                 }
368                 rd->qp = rd->cm_id->qp;
369         }
370
371         return 0;
372
373 err3:
374         ibv_destroy_cq(rd->cq);
375 err2:
376         ibv_destroy_comp_channel(rd->channel);
377 err1:
378         ibv_dealloc_pd(rd->pd);
379
380         return 1;
381 }
382
383 static int fio_rdmaio_setup_control_msg_buffers(struct thread_data *td)
384 {
385         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
386
387         rd->recv_mr = ibv_reg_mr(rd->pd, &rd->recv_buf, sizeof(rd->recv_buf),
388                                  IBV_ACCESS_LOCAL_WRITE);
389         if (rd->recv_mr == NULL) {
390                 log_err("fio: recv_buf reg_mr failed\n");
391                 return 1;
392         }
393
394         rd->send_mr = ibv_reg_mr(rd->pd, &rd->send_buf, sizeof(rd->send_buf),
395                                  0);
396         if (rd->send_mr == NULL) {
397                 log_err("fio: send_buf reg_mr failed\n");
398                 ibv_dereg_mr(rd->recv_mr);
399                 return 1;
400         }
401
402         /* setup work request */
403         /* recv wq */
404         rd->recv_sgl.addr = (uint64_t) (unsigned long)&rd->recv_buf;
405         rd->recv_sgl.length = sizeof rd->recv_buf;
406         rd->recv_sgl.lkey = rd->recv_mr->lkey;
407         rd->rq_wr.sg_list = &rd->recv_sgl;
408         rd->rq_wr.num_sge = 1;
409         rd->rq_wr.wr_id = FIO_RDMA_MAX_IO_DEPTH;
410
411         /* send wq */
412         rd->send_sgl.addr = (uint64_t) (unsigned long)&rd->send_buf;
413         rd->send_sgl.length = sizeof rd->send_buf;
414         rd->send_sgl.lkey = rd->send_mr->lkey;
415
416         rd->sq_wr.opcode = IBV_WR_SEND;
417         rd->sq_wr.send_flags = IBV_SEND_SIGNALED;
418         rd->sq_wr.sg_list = &rd->send_sgl;
419         rd->sq_wr.num_sge = 1;
420         rd->sq_wr.wr_id = FIO_RDMA_MAX_IO_DEPTH;
421
422         return 0;
423 }
424
425 static int get_next_channel_event(struct thread_data *td,
426                                   struct rdma_event_channel *channel,
427                                   enum rdma_cm_event_type wait_event)
428 {
429         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
430
431         int ret;
432         struct rdma_cm_event *event;
433
434         ret = rdma_get_cm_event(channel, &event);
435         if (ret) {
436                 log_err("fio: rdma_get_cm_event");
437                 return 1;
438         }
439
440         if (event->event != wait_event) {
441                 log_err("fio: event is %s instead of %s\n",
442                         rdma_event_str(event->event),
443                         rdma_event_str(wait_event));
444                 return 1;
445         }
446
447         switch (event->event) {
448         case RDMA_CM_EVENT_CONNECT_REQUEST:
449                 rd->child_cm_id = event->id;
450                 break;
451         default:
452                 break;
453         }
454
455         rdma_ack_cm_event(event);
456
457         return 0;
458 }
459
460 static int fio_rdmaio_prep(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
461 {
462         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
463         struct rdma_io_u_data *r_io_u_d;
464
465         r_io_u_d = io_u->engine_data;
466
467         switch (rd->rdma_protocol) {
468         case FIO_RDMA_MEM_WRITE:
469         case FIO_RDMA_MEM_READ:
470                 r_io_u_d->rdma_sgl.addr = (uint64_t) (unsigned long)io_u->buf;
471                 r_io_u_d->rdma_sgl.lkey = io_u->mr->lkey;
472                 r_io_u_d->sq_wr.wr_id = r_io_u_d->wr_id;
473                 r_io_u_d->sq_wr.send_flags = IBV_SEND_SIGNALED;
474                 r_io_u_d->sq_wr.sg_list = &r_io_u_d->rdma_sgl;
475                 r_io_u_d->sq_wr.num_sge = 1;
476                 break;
477         case FIO_RDMA_CHA_SEND:
478                 r_io_u_d->rdma_sgl.addr = (uint64_t) (unsigned long)io_u->buf;
479                 r_io_u_d->rdma_sgl.lkey = io_u->mr->lkey;
480                 r_io_u_d->rdma_sgl.length = io_u->buflen;
481                 r_io_u_d->sq_wr.wr_id = r_io_u_d->wr_id;
482                 r_io_u_d->sq_wr.opcode = IBV_WR_SEND;
483                 r_io_u_d->sq_wr.send_flags = IBV_SEND_SIGNALED;
484                 r_io_u_d->sq_wr.sg_list = &r_io_u_d->rdma_sgl;
485                 r_io_u_d->sq_wr.num_sge = 1;
486                 break;
487         case FIO_RDMA_CHA_RECV:
488                 r_io_u_d->rdma_sgl.addr = (uint64_t) (unsigned long)io_u->buf;
489                 r_io_u_d->rdma_sgl.lkey = io_u->mr->lkey;
490                 r_io_u_d->rdma_sgl.length = io_u->buflen;
491                 r_io_u_d->rq_wr.wr_id = r_io_u_d->wr_id;
492                 r_io_u_d->rq_wr.sg_list = &r_io_u_d->rdma_sgl;
493                 r_io_u_d->rq_wr.num_sge = 1;
494                 break;
495         default:
496                 log_err("fio: unknown rdma protocol - %d\n", rd->rdma_protocol);
497                 break;
498         }
499
500         return 0;
501 }
502
503 static struct io_u *fio_rdmaio_event(struct thread_data *td, int event)
504 {
505         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
506         struct io_u *io_u;
507         int i;
508
509         io_u = rd->io_us_completed[0];
510         for (i = 0; i < rd->io_u_completed_nr - 1; i++) {
511                 rd->io_us_completed[i] = rd->io_us_completed[i + 1];
512         }
513         rd->io_u_completed_nr--;
514
515         dprint_io_u(io_u, "fio_rdmaio_event");
516
517         return io_u;
518 }
519
520 static int fio_rdmaio_getevents(struct thread_data *td, unsigned int min,
521                                 unsigned int max, struct timespec *t)
522 {
523         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
524         int r;
525         enum ibv_wc_opcode comp_opcode;
526         comp_opcode = IBV_WC_RDMA_WRITE;
527         struct ibv_cq *ev_cq;
528         void *ev_ctx;
529         int ret;
530
531         r = 0;
532
533         switch (rd->rdma_protocol) {
534         case FIO_RDMA_MEM_WRITE:
535                 comp_opcode = IBV_WC_RDMA_WRITE;
536                 break;
537         case FIO_RDMA_MEM_READ:
538                 comp_opcode = IBV_WC_RDMA_READ;
539                 break;
540         case FIO_RDMA_CHA_SEND:
541                 comp_opcode = IBV_WC_SEND;
542                 break;
543         case FIO_RDMA_CHA_RECV:
544                 comp_opcode = IBV_WC_RECV;
545                 break;
546         default:
547                 log_err("fio: unknown rdma protocol - %d\n", rd->rdma_protocol);
548                 break;
549         }
550
551         if (rd->cq_event_num > 0) {     /* previous left */
552                 rd->cq_event_num--;
553                 return 0;
554         }
555
556 again:
557         if (ibv_get_cq_event(rd->channel, &ev_cq, &ev_ctx) != 0) {
558                 log_err("fio: Failed to get cq event!\n");
559                 return -1;
560         }
561         if (ev_cq != rd->cq) {
562                 log_err("fio: Unknown CQ!\n");
563                 return -1;
564         }
565         if (ibv_req_notify_cq(rd->cq, 0) != 0) {
566                 log_err("fio: Failed to set notify!\n");
567                 return -1;
568         }
569
570         ret = cq_event_handler(td, comp_opcode);
571         if (ret < 1)
572                 goto again;
573
574         ibv_ack_cq_events(rd->cq, ret);
575
576         r += ret;
577         if (r < min)
578                 goto again;
579
580         rd->cq_event_num -= r;
581
582         return r;
583 }
584
585 static int fio_rdmaio_send(struct thread_data *td, struct io_u **io_us,
586                            unsigned int nr)
587 {
588         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
589         struct ibv_send_wr *bad_wr;
590 #if 0
591         enum ibv_wc_opcode comp_opcode;
592         comp_opcode = IBV_WC_RDMA_WRITE;
593 #endif
594         int i, index;
595         struct rdma_io_u_data *r_io_u_d;
596
597         r_io_u_d = NULL;
598
599         for (i = 0; i < nr; i++) {
600                 /* RDMA_WRITE or RDMA_READ */
601                 switch (rd->rdma_protocol) {
602                 case FIO_RDMA_MEM_WRITE:
603                         /* compose work request */
604                         r_io_u_d = io_us[i]->engine_data;
605                         index = rand() % rd->rmt_nr;
606                         r_io_u_d->sq_wr.opcode = IBV_WR_RDMA_WRITE;
607                         r_io_u_d->sq_wr.wr.rdma.rkey = rd->rmt_us[index].rkey;
608                         r_io_u_d->sq_wr.wr.rdma.remote_addr = \
609                                 rd->rmt_us[index].buf;
610                         r_io_u_d->sq_wr.sg_list->length = io_us[i]->buflen;
611                         break;
612                 case FIO_RDMA_MEM_READ:
613                         /* compose work request */
614                         r_io_u_d = io_us[i]->engine_data;
615                         index = rand() % rd->rmt_nr;
616                         r_io_u_d->sq_wr.opcode = IBV_WR_RDMA_READ;
617                         r_io_u_d->sq_wr.wr.rdma.rkey = rd->rmt_us[index].rkey;
618                         r_io_u_d->sq_wr.wr.rdma.remote_addr = \
619                                 rd->rmt_us[index].buf;
620                         r_io_u_d->sq_wr.sg_list->length = io_us[i]->buflen;
621                         break;
622                 case FIO_RDMA_CHA_SEND:
623                         r_io_u_d = io_us[i]->engine_data;
624                         r_io_u_d->sq_wr.opcode = IBV_WR_SEND;
625                         r_io_u_d->sq_wr.send_flags = IBV_SEND_SIGNALED;
626                         break;
627                 default:
628                         log_err("fio: unknown rdma protocol - %d\n",
629                                 rd->rdma_protocol);
630                         break;
631                 }
632
633                 if (ibv_post_send(rd->qp, &r_io_u_d->sq_wr, &bad_wr) != 0) {
634                         log_err("fio: ibv_post_send fail\n");
635                         return -1;
636                 }
637
638                 dprint_io_u(io_us[i], "fio_rdmaio_send");
639         }
640
641         /* wait for completion
642            rdma_poll_wait(td, comp_opcode); */
643
644         return i;
645 }
646
647 static int fio_rdmaio_recv(struct thread_data *td, struct io_u **io_us,
648                            unsigned int nr)
649 {
650         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
651         struct ibv_recv_wr *bad_wr;
652         struct rdma_io_u_data *r_io_u_d;
653         int i;
654
655         i = 0;
656         if (rd->rdma_protocol == FIO_RDMA_CHA_RECV) {
657                 /* post io_u into recv queue */
658                 for (i = 0; i < nr; i++) {
659                         r_io_u_d = io_us[i]->engine_data;
660                         if (ibv_post_recv(rd->qp, &r_io_u_d->rq_wr, &bad_wr) !=
661                             0) {
662                                 log_err("fio: ibv_post_recv fail\n");
663                                 return 1;
664                         }
665                 }
666         } else if ((rd->rdma_protocol == FIO_RDMA_MEM_READ)
667                    || (rd->rdma_protocol == FIO_RDMA_MEM_WRITE)) {
668                 /* re-post the rq_wr */
669                 if (ibv_post_recv(rd->qp, &rd->rq_wr, &bad_wr) != 0) {
670                         log_err("fio: ibv_post_recv fail\n");
671                         return 1;
672                 }
673
674                 rdma_poll_wait(td, IBV_WC_RECV);
675
676                 dprint(FD_IO, "fio: recv FINISH message\n");
677                 td->done = 1;
678                 return 0;
679         }
680
681         return i;
682 }
683
684 static int fio_rdmaio_queue(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
685 {
686         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
687
688         fio_ro_check(td, io_u);
689
690         if (rd->io_u_queued_nr == (int)td->o.iodepth)
691                 return FIO_Q_BUSY;
692
693         rd->io_us_queued[rd->io_u_queued_nr] = io_u;
694         rd->io_u_queued_nr++;
695
696         dprint_io_u(io_u, "fio_rdmaio_queue");
697
698         return FIO_Q_QUEUED;
699 }
700
701 static void fio_rdmaio_queued(struct thread_data *td, struct io_u **io_us,
702                               unsigned int nr)
703 {
704         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
705         struct timeval now;
706         unsigned int i;
707
708         if (!fio_fill_issue_time(td))
709                 return;
710
711         fio_gettime(&now, NULL);
712
713         for (i = 0; i < nr; i++) {
714                 struct io_u *io_u = io_us[i];
715
716                 /* queued -> flight */
717                 rd->io_us_flight[rd->io_u_flight_nr] = io_u;
718                 rd->io_u_flight_nr++;
719
720                 memcpy(&io_u->issue_time, &now, sizeof(now));
721                 io_u_queued(td, io_u);
722         }
723 }
724
725 static int fio_rdmaio_commit(struct thread_data *td)
726 {
727         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
728         struct io_u **io_us;
729         int ret;
730
731         if (!rd->io_us_queued)
732                 return 0;
733
734         io_us = rd->io_us_queued;
735         do {
736                 /* RDMA_WRITE or RDMA_READ */
737                 if (rd->is_client) {
738                         ret = fio_rdmaio_send(td, io_us, rd->io_u_queued_nr);
739                 } else if (!rd->is_client) {
740                         ret = fio_rdmaio_recv(td, io_us, rd->io_u_queued_nr);
741                 } else
742                         ret = 0;        /* must be a SYNC */
743
744                 if (ret > 0) {
745                         fio_rdmaio_queued(td, io_us, ret);
746                         io_u_mark_submit(td, ret);
747                         rd->io_u_queued_nr -= ret;
748                         io_us += ret;
749                         ret = 0;
750                 } else
751                         break;
752         } while (rd->io_u_queued_nr);
753
754         return ret;
755 }
756
757 static int fio_rdmaio_connect(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
758 {
759         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
760         struct rdma_conn_param conn_param;
761         struct ibv_send_wr *bad_wr;
762
763         memset(&conn_param, 0, sizeof conn_param);
764         conn_param.responder_resources = 1;
765         conn_param.initiator_depth = 1;
766         conn_param.retry_count = 10;
767
768         if (rdma_connect(rd->cm_id, &conn_param) != 0) {
769                 log_err("fio: rdma_connect fail\n");
770                 return 1;
771         }
772
773         if (get_next_channel_event
774             (td, rd->cm_channel, RDMA_CM_EVENT_ESTABLISHED) != 0) {
775                 log_err("fio: wait for RDMA_CM_EVENT_ESTABLISHED\n");
776                 return 1;
777         }
778
779         /* send task request */
780         rd->send_buf.mode = htonl(rd->rdma_protocol);
781         rd->send_buf.nr = htonl(td->o.iodepth);
782
783         if (ibv_post_send(rd->qp, &rd->sq_wr, &bad_wr) != 0) {
784                 log_err("fio: ibv_post_send fail");
785                 return 1;
786         }
787
788         rdma_poll_wait(td, IBV_WC_SEND);
789
790         /* wait for remote MR info from server side */
791         rdma_poll_wait(td, IBV_WC_RECV);
792
793         return 0;
794 }
795
796 static int fio_rdmaio_accept(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
797 {
798         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
799         struct rdma_conn_param conn_param;
800         struct ibv_send_wr *bad_wr;
801
802         /* rdma_accept() - then wait for accept success */
803         memset(&conn_param, 0, sizeof conn_param);
804         conn_param.responder_resources = 1;
805         conn_param.initiator_depth = 1;
806
807         if (rdma_accept(rd->child_cm_id, &conn_param) != 0) {
808                 log_err("fio: rdma_accept\n");
809                 return 1;
810         }
811
812         if (get_next_channel_event
813             (td, rd->cm_channel, RDMA_CM_EVENT_ESTABLISHED) != 0) {
814                 log_err("fio: wait for RDMA_CM_EVENT_ESTABLISHED\n");
815                 return 1;
816         }
817
818         /* wait for request */
819         rdma_poll_wait(td, IBV_WC_RECV);
820
821         if (ibv_post_send(rd->qp, &rd->sq_wr, &bad_wr) != 0) {
822                 log_err("fio: ibv_post_send fail");
823                 return 1;
824         }
825
826         rdma_poll_wait(td, IBV_WC_SEND);
827
828         return 0;
829 }
830
831 static int fio_rdmaio_open_file(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
832 {
833         if (td_read(td))
834                 return fio_rdmaio_accept(td, f);
835         else
836                 return fio_rdmaio_connect(td, f);
837 }
838
839 static int fio_rdmaio_close_file(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
840 {
841         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
842         struct ibv_send_wr *bad_wr;
843
844         /* unregister rdma buffer */
845
846         /*
847          * Client sends notification to the server side
848          */
849         /* refer to: http://linux.die.net/man/7/rdma_cm */
850         if ((rd->is_client == 1) && ((rd->rdma_protocol == FIO_RDMA_MEM_WRITE)
851                                      || (rd->rdma_protocol ==
852                                          FIO_RDMA_MEM_READ))) {
853                 if (ibv_post_send(rd->qp, &rd->sq_wr, &bad_wr) != 0) {
854                         log_err("fio: ibv_post_send fail");
855                         return 1;
856                 }
857
858                 dprint(FD_IO, "fio: close infomation sent success\n");
859                 rdma_poll_wait(td, IBV_WC_SEND);
860         }
861
862         if (rd->is_client == 1)
863                 rdma_disconnect(rd->cm_id);
864         else {
865                 rdma_disconnect(rd->child_cm_id);
866 /*        rdma_disconnect(rd->cm_id); */
867         }
868
869 /*    if (get_next_channel_event(td, rd->cm_channel, RDMA_CM_EVENT_DISCONNECTED) != 0)
870     {
871         log_err("fio: wait for RDMA_CM_EVENT_DISCONNECTED\n");
872         return 1;
873     }*/
874
875         ibv_destroy_qp(rd->qp);
876         ibv_destroy_cq(rd->cq);
877
878         if (rd->is_client == 1)
879                 rdma_destroy_id(rd->cm_id);
880         else {
881                 rdma_destroy_id(rd->child_cm_id);
882                 rdma_destroy_id(rd->cm_id);
883         }
884
885         ibv_destroy_comp_channel(rd->channel);
886         ibv_dealloc_pd(rd->pd);
887
888         return 0;
889 }
890
891 static int fio_rdmaio_setup_connect(struct thread_data *td, const char *host,
892                                     unsigned short port)
893 {
894         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
895         struct ibv_recv_wr *bad_wr;
896
897         rd->addr.sin_family = AF_INET;
898         rd->addr.sin_port = htons(port);
899
900         if (inet_aton(host, &rd->addr.sin_addr) != 1) {
901                 struct hostent *hent;
902
903                 hent = gethostbyname(host);
904                 if (!hent) {
905                         td_verror(td, errno, "gethostbyname");
906                         return 1;
907                 }
908
909                 memcpy(&rd->addr.sin_addr, hent->h_addr, 4);
910         }
911
912         /* resolve route */
913         if (rdma_resolve_addr(rd->cm_id, NULL,
914                               (struct sockaddr *)&rd->addr, 2000) != 0) {
915                 log_err("fio: rdma_resolve_addr");
916                 return 1;
917         }
918
919         if (get_next_channel_event
920             (td, rd->cm_channel, RDMA_CM_EVENT_ADDR_RESOLVED)
921             != 0) {
922                 log_err("fio: get_next_channel_event");
923                 return 1;
924         }
925
926         /* resolve route */
927         if (rdma_resolve_route(rd->cm_id, 2000) != 0) {
928                 log_err("fio: rdma_resolve_route");
929                 return 1;
930         }
931
932         if (get_next_channel_event
933             (td, rd->cm_channel, RDMA_CM_EVENT_ROUTE_RESOLVED) != 0) {
934                 log_err("fio: get_next_channel_event");
935                 return 1;
936         }
937
938         /* create qp and buffer */
939         if (fio_rdmaio_setup_qp(td) != 0)
940                 return 1;
941
942         if (fio_rdmaio_setup_control_msg_buffers(td) != 0)
943                 return 1;
944
945         /* post recv buf */
946         if (ibv_post_recv(rd->qp, &rd->rq_wr, &bad_wr) != 0) {
947                 log_err("fio: ibv_post_recv fail\n");
948                 return 1;
949         }
950
951         return 0;
952 }
953
954 static int fio_rdmaio_setup_listen(struct thread_data *td, short port)
955 {
956         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
957         struct ibv_recv_wr *bad_wr;
958
959         rd->addr.sin_family = AF_INET;
960         rd->addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
961         rd->addr.sin_port = htons(port);
962
963         /* rdma_listen */
964         if (rdma_bind_addr(rd->cm_id, (struct sockaddr *)&rd->addr) != 0) {
965                 log_err("fio: rdma_bind_addr fail\n");
966                 return 1;
967         }
968
969         if (rdma_listen(rd->cm_id, 3) != 0) {
970                 log_err("fio: rdma_listen fail\n");
971                 return 1;
972         }
973
974         /* wait for CONNECT_REQUEST */
975         if (get_next_channel_event
976             (td, rd->cm_channel, RDMA_CM_EVENT_CONNECT_REQUEST) != 0) {
977                 log_err("fio: wait for RDMA_CM_EVENT_CONNECT_REQUEST\n");
978                 return 1;
979         }
980
981         if (fio_rdmaio_setup_qp(td) != 0)
982                 return 1;
983
984         if (fio_rdmaio_setup_control_msg_buffers(td) != 0)
985                 return 1;
986
987         /* post recv buf */
988         if (ibv_post_recv(rd->qp, &rd->rq_wr, &bad_wr) != 0) {
989                 log_err("fio: ibv_post_recv fail\n");
990                 return 1;
991         }
992
993         return 0;
994 }
995
996 static int fio_rdmaio_init(struct thread_data *td)
997 {
998         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
999         unsigned int port;
1000         char host[64], buf[128];
1001         char *sep, *portp, *modep;
1002         int ret;
1003         struct rlimit rl;
1004
1005         if (td_rw(td)) {
1006                 log_err("fio: rdma connections must be read OR write\n");
1007                 return 1;
1008         }
1009         if (td_random(td)) {
1010                 log_err("fio: RDMA network IO can't be random\n");
1011                 return 1;
1012         }
1013
1014         /* check RLIMIT_MEMLOCK */
1015         if (getrlimit(RLIMIT_MEMLOCK, &rl) != 0) {
1016                 log_err("fio: getrlimit fail: %d(%s)\n",
1017                         errno, strerror(errno));
1018                 return 1;
1019         }
1020
1021         /* soft limit */
1022         if ((rl.rlim_cur != RLIM_INFINITY)
1023             && (rl.rlim_cur < td->orig_buffer_size)) {
1024                 log_err("fio: soft RLIMIT_MEMLOCK is: %" PRId64 "\n",
1025                         rl.rlim_cur);
1026                 log_err("fio: total block size is:    %zd\n",
1027                         td->orig_buffer_size);
1028                 /* try to set larger RLIMIT_MEMLOCK */
1029                 rl.rlim_cur = rl.rlim_max;
1030                 if (setrlimit(RLIMIT_MEMLOCK, &rl) != 0) {
1031                         log_err("fio: setrlimit fail: %d(%s)\n",
1032                                 errno, strerror(errno));
1033                         log_err("fio: you may try enlarge MEMLOCK by root\n");
1034                         log_err("# ulimit -l unlimited\n");
1035                         return 1;
1036                 }
1037         }
1038
1039         strcpy(buf, td->o.filename);
1040
1041         sep = strchr(buf, '/');
1042         if (!sep)
1043                 goto bad_host;
1044
1045         *sep = '\0';
1046         sep++;
1047         strcpy(host, buf);
1048         if (!strlen(host))
1049                 goto bad_host;
1050
1051         modep = NULL;
1052         portp = sep;
1053         sep = strchr(portp, '/');
1054         if (sep) {
1055                 *sep = '\0';
1056                 modep = sep + 1;
1057         }
1058
1059         port = strtol(portp, NULL, 10);
1060         if (!port || port > 65535)
1061                 goto bad_host;
1062
1063         if (modep) {
1064                 if (!strncmp("rdma_write", modep, strlen(modep)) ||
1065                     !strncmp("RDMA_WRITE", modep, strlen(modep)))
1066                         rd->rdma_protocol = FIO_RDMA_MEM_WRITE;
1067                 else if (!strncmp("rdma_read", modep, strlen(modep)) ||
1068                          !strncmp("RDMA_READ", modep, strlen(modep)))
1069                         rd->rdma_protocol = FIO_RDMA_MEM_READ;
1070                 else if (!strncmp("send", modep, strlen(modep)) ||
1071                          !strncmp("SEND", modep, strlen(modep)))
1072                         rd->rdma_protocol = FIO_RDMA_CHA_SEND;
1073                 else
1074                         goto bad_host;
1075         } else
1076                 rd->rdma_protocol = FIO_RDMA_MEM_WRITE;
1077
1078         rd->cq_event_num = 0;
1079
1080         rd->cm_channel = rdma_create_event_channel();
1081         if (!rd->cm_channel) {
1082                 log_err("fio: rdma_create_event_channel fail\n");
1083                 return 1;
1084         }
1085
1086         ret = rdma_create_id(rd->cm_channel, &rd->cm_id, rd, RDMA_PS_TCP);
1087         if (ret) {
1088                 log_err("fio: rdma_create_id fail\n");
1089                 return 1;
1090         }
1091
1092         if ((rd->rdma_protocol == FIO_RDMA_MEM_WRITE) ||
1093             (rd->rdma_protocol == FIO_RDMA_MEM_READ)) {
1094                 rd->rmt_us =
1095                         malloc(FIO_RDMA_MAX_IO_DEPTH * sizeof(struct remote_u));
1096                 memset(rd->rmt_us, 0,
1097                         FIO_RDMA_MAX_IO_DEPTH * sizeof(struct remote_u));
1098                 rd->rmt_nr = 0;
1099         }
1100
1101         rd->io_us_queued = malloc(td->o.iodepth * sizeof(struct io_u *));
1102         memset(rd->io_us_queued, 0, td->o.iodepth * sizeof(struct io_u *));
1103         rd->io_u_queued_nr = 0;
1104
1105         rd->io_us_flight = malloc(td->o.iodepth * sizeof(struct io_u *));
1106         memset(rd->io_us_flight, 0, td->o.iodepth * sizeof(struct io_u *));
1107         rd->io_u_flight_nr = 0;
1108
1109         rd->io_us_completed = malloc(td->o.iodepth * sizeof(struct io_u *));
1110         memset(rd->io_us_completed, 0, td->o.iodepth * sizeof(struct io_u *));
1111         rd->io_u_completed_nr = 0;
1112
1113         if (td_read(td)) {      /* READ as the server */
1114                 rd->is_client = 0;
1115                 /* server rd->rdma_buf_len will be setup after got request */
1116                 ret = fio_rdmaio_setup_listen(td, port);
1117         } else {                /* WRITE as the client */
1118                 rd->is_client = 1;
1119                 ret = fio_rdmaio_setup_connect(td, host, port);
1120         }
1121
1122         struct flist_head *entry;
1123         unsigned int max_bs;
1124         max_bs = max(td->o.max_bs[DDIR_READ], td->o.max_bs[DDIR_WRITE]);
1125         /* register each io_u in the free list */
1126         int i = 0;
1127         flist_for_each(entry, &td->io_u_freelist) {
1128                 struct io_u *io_u = flist_entry(entry, struct io_u, list);
1129
1130                 io_u->engine_data = malloc(sizeof(struct rdma_io_u_data));
1131                 memset(io_u->engine_data, 0, sizeof(struct rdma_io_u_data));
1132                 ((struct rdma_io_u_data *)io_u->engine_data)->wr_id = i;
1133
1134                 io_u->mr = ibv_reg_mr(rd->pd, io_u->buf, max_bs,
1135                                       IBV_ACCESS_LOCAL_WRITE |
1136                                       IBV_ACCESS_REMOTE_READ |
1137                                       IBV_ACCESS_REMOTE_WRITE);
1138                 if (io_u->mr == NULL) {
1139                         log_err("fio: ibv_reg_mr io_u failed\n");
1140                         return 1;
1141                 }
1142
1143                 rd->send_buf.rmt_us[i].buf =
1144                     htonll((uint64_t) (unsigned long)io_u->buf);
1145                 rd->send_buf.rmt_us[i].rkey = htonl(io_u->mr->rkey);
1146                 rd->send_buf.rmt_us[i].size = htonl(max_bs);
1147
1148 /*    log_info("fio: Send rkey %x addr %" PRIx64 " len %d to client\n",
1149           io_u->mr->rkey, io_u->buf, max_bs); */
1150                 i++;
1151         }
1152
1153         rd->send_buf.nr = htonl(i);
1154
1155         return ret;
1156 bad_host:
1157         log_err("fio: bad rdma host/port/protocol: %s\n", td->o.filename);
1158         return 1;
1159 }
1160
1161 static void fio_rdmaio_cleanup(struct thread_data *td)
1162 {
1163         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
1164
1165         if (rd) {
1166 /*        if (nd->listenfd != -1)
1167             close(nd->listenfd);
1168         if (nd->pipes[0] != -1)
1169             close(nd->pipes[0]);
1170         if (nd->pipes[1] != -1)
1171             close(nd->pipes[1]);
1172 */
1173                 free(rd);
1174         }
1175 }
1176
1177 static int fio_rdmaio_setup(struct thread_data *td)
1178 {
1179         struct rdmaio_data *rd;
1180
1181         if (!td->io_ops->data) {
1182                 rd = malloc(sizeof(*rd));;
1183
1184                 memset(rd, 0, sizeof(*rd));
1185                 td->io_ops->data = rd;
1186         }
1187
1188         return 0;
1189 }
1190
1191 static struct ioengine_ops ioengine_rw = {
1192         .name           = "rdma",
1193         .version        = FIO_IOOPS_VERSION,
1194         .setup          = fio_rdmaio_setup,
1195         .init           = fio_rdmaio_init,
1196         .prep           = fio_rdmaio_prep,
1197         .queue          = fio_rdmaio_queue,
1198         .commit         = fio_rdmaio_commit,
1199         .getevents      = fio_rdmaio_getevents,
1200         .event          = fio_rdmaio_event,
1201         .cleanup        = fio_rdmaio_cleanup,
1202         .open_file      = fio_rdmaio_open_file,
1203         .close_file     = fio_rdmaio_close_file,
1204         .flags          = FIO_DISKLESSIO | FIO_UNIDIR | FIO_PIPEIO,
1205 };
1206
1207 #else /* FIO_HAVE_RDMA */
1208
1209 static int fio_rdmaio_open_file(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
1210 {
1211         return 0;
1212 }
1213
1214 static int fio_rdmaio_close_file(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
1215 {
1216         return 0;
1217 }
1218
1219 static int fio_rdmaio_queue(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1220 {
1221         return FIO_Q_COMPLETED;
1222 }
1223
1224 static int fio_rdmaio_init(struct thread_data fio_unused * td)
1225 {
1226         log_err("fio: rdma(librdmacm libibverbs) not available\n");
1227         log_err("     You haven't compiled rdma ioengine into fio.\n");
1228         log_err("     If you want to try rdma ioengine,\n");
1229         log_err("     make sure OFED is installed,\n");
1230         log_err("     $ ofed_info\n");
1231         log_err("     then try to make fio as follows:\n");
1232         log_err("     $ export EXTFLAGS=\"-DFIO_HAVE_RDMA\"\n");
1233         log_err("     $ export EXTLIBS=\"-libverbs -lrdmacm\"\n");
1234         log_err("     $ make clean && make\n");
1235         return 1;
1236 }
1237
1238 static struct ioengine_ops ioengine_rw = {
1239         .name           = "rdma",
1240         .version        = FIO_IOOPS_VERSION,
1241         .init           = fio_rdmaio_init,
1242         .queue          = fio_rdmaio_queue,
1243         .open_file      = fio_rdmaio_open_file,
1244         .close_file     = fio_rdmaio_close_file,
1245         .flags          = FIO_SYNCIO | FIO_DISKLESSIO | FIO_UNIDIR | FIO_PIPEIO,
1246 };
1247
1248 #endif
1249
1250 static void fio_init fio_rdmaio_register(void)
1251 {
1252         register_ioengine(&ioengine_rw);
1253 }
1254
1255 static void fio_exit fio_rdmaio_unregister(void)
1256 {
1257         unregister_ioengine(&ioengine_rw);
1258 }