9b1830158a652f6b48399c323faa11130cd4bc03
[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
329         if (rd->pd == NULL) {
330                 log_err("fio: ibv_alloc_pd fail\n");
331                 return 1;
332         }
333
334         if (rd->is_client == 0)
335                 rd->channel = ibv_create_comp_channel(rd->child_cm_id->verbs);
336         else
337                 rd->channel = ibv_create_comp_channel(rd->cm_id->verbs);
338         if (rd->channel == NULL) {
339                 log_err("fio: ibv_create_comp_channel fail\n");
340                 goto err1;
341         }
342
343         if (qp_depth < 16)
344                 qp_depth = 16;
345
346         if (rd->is_client == 0)
347                 rd->cq = ibv_create_cq(rd->child_cm_id->verbs,
348                                        qp_depth, rd, rd->channel, 0);
349         else
350                 rd->cq = ibv_create_cq(rd->cm_id->verbs,
351                                        qp_depth, rd, rd->channel, 0);
352         if (rd->cq == NULL) {
353                 log_err("fio: ibv_create_cq failed\n");
354                 goto err2;
355         }
356
357         if (ibv_req_notify_cq(rd->cq, 0) != 0) {
358                 log_err("fio: ibv_create_cq failed\n");
359                 goto err3;
360         }
361
362         /* create queue pair */
363         memset(&init_attr, 0, sizeof(init_attr));
364         init_attr.cap.max_send_wr = qp_depth;
365         init_attr.cap.max_recv_wr = qp_depth;
366         init_attr.cap.max_recv_sge = 1;
367         init_attr.cap.max_send_sge = 1;
368         init_attr.qp_type = IBV_QPT_RC;
369         init_attr.send_cq = rd->cq;
370         init_attr.recv_cq = rd->cq;
371
372         if (rd->is_client == 0) {
373                 if (rdma_create_qp(rd->child_cm_id, rd->pd, &init_attr) != 0) {
374                         log_err("fio: rdma_create_qp failed\n");
375                         goto err3;
376                 }
377                 rd->qp = rd->child_cm_id->qp;
378         } else {
379                 if (rdma_create_qp(rd->cm_id, rd->pd, &init_attr) != 0) {
380                         log_err("fio: rdma_create_qp failed\n");
381                         goto err3;
382                 }
383                 rd->qp = rd->cm_id->qp;
384         }
385
386         return 0;
387
388 err3:
389         ibv_destroy_cq(rd->cq);
390 err2:
391         ibv_destroy_comp_channel(rd->channel);
392 err1:
393         ibv_dealloc_pd(rd->pd);
394
395         return 1;
396 }
397
398 static int fio_rdmaio_setup_control_msg_buffers(struct thread_data *td)
399 {
400         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
401
402         rd->recv_mr = ibv_reg_mr(rd->pd, &rd->recv_buf, sizeof(rd->recv_buf),
403                                  IBV_ACCESS_LOCAL_WRITE);
404         if (rd->recv_mr == NULL) {
405                 log_err("fio: recv_buf reg_mr failed\n");
406                 return 1;
407         }
408
409         rd->send_mr = ibv_reg_mr(rd->pd, &rd->send_buf, sizeof(rd->send_buf),
410                                  0);
411         if (rd->send_mr == NULL) {
412                 log_err("fio: send_buf reg_mr failed\n");
413                 ibv_dereg_mr(rd->recv_mr);
414                 return 1;
415         }
416
417         /* setup work request */
418         /* recv wq */
419         rd->recv_sgl.addr = (uint64_t) (unsigned long)&rd->recv_buf;
420         rd->recv_sgl.length = sizeof(rd->recv_buf);
421         rd->recv_sgl.lkey = rd->recv_mr->lkey;
422         rd->rq_wr.sg_list = &rd->recv_sgl;
423         rd->rq_wr.num_sge = 1;
424         rd->rq_wr.wr_id = FIO_RDMA_MAX_IO_DEPTH;
425
426         /* send wq */
427         rd->send_sgl.addr = (uint64_t) (unsigned long)&rd->send_buf;
428         rd->send_sgl.length = sizeof(rd->send_buf);
429         rd->send_sgl.lkey = rd->send_mr->lkey;
430
431         rd->sq_wr.opcode = IBV_WR_SEND;
432         rd->sq_wr.send_flags = IBV_SEND_SIGNALED;
433         rd->sq_wr.sg_list = &rd->send_sgl;
434         rd->sq_wr.num_sge = 1;
435         rd->sq_wr.wr_id = FIO_RDMA_MAX_IO_DEPTH;
436
437         return 0;
438 }
439
440 static int get_next_channel_event(struct thread_data *td,
441                                   struct rdma_event_channel *channel,
442                                   enum rdma_cm_event_type wait_event)
443 {
444         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
445         struct rdma_cm_event *event;
446         int ret;
447
448         ret = rdma_get_cm_event(channel, &event);
449         if (ret) {
450                 log_err("fio: rdma_get_cm_event: %d\n", ret);
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         enum ibv_wc_opcode comp_opcode;
539         comp_opcode = IBV_WC_RDMA_WRITE;
540         struct ibv_cq *ev_cq;
541         void *ev_ctx;
542         int ret, r = 0;
543
544         switch (rd->rdma_protocol) {
545         case FIO_RDMA_MEM_WRITE:
546                 comp_opcode = IBV_WC_RDMA_WRITE;
547                 break;
548         case FIO_RDMA_MEM_READ:
549                 comp_opcode = IBV_WC_RDMA_READ;
550                 break;
551         case FIO_RDMA_CHA_SEND:
552                 comp_opcode = IBV_WC_SEND;
553                 break;
554         case FIO_RDMA_CHA_RECV:
555                 comp_opcode = IBV_WC_RECV;
556                 break;
557         default:
558                 log_err("fio: unknown rdma protocol - %d\n", rd->rdma_protocol);
559                 break;
560         }
561
562         if (rd->cq_event_num > 0) {     /* previous left */
563                 rd->cq_event_num--;
564                 return 0;
565         }
566
567 again:
568         if (ibv_get_cq_event(rd->channel, &ev_cq, &ev_ctx) != 0) {
569                 log_err("fio: Failed to get cq event!\n");
570                 return -1;
571         }
572         if (ev_cq != rd->cq) {
573                 log_err("fio: Unknown CQ!\n");
574                 return -1;
575         }
576         if (ibv_req_notify_cq(rd->cq, 0) != 0) {
577                 log_err("fio: Failed to set notify!\n");
578                 return -1;
579         }
580
581         ret = cq_event_handler(td, comp_opcode);
582         if (ret < 1)
583                 goto again;
584
585         ibv_ack_cq_events(rd->cq, ret);
586
587         r += ret;
588         if (r < min)
589                 goto again;
590
591         rd->cq_event_num -= r;
592
593         return r;
594 }
595
596 static int fio_rdmaio_send(struct thread_data *td, struct io_u **io_us,
597                            unsigned int nr)
598 {
599         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
600         struct ibv_send_wr *bad_wr;
601 #if 0
602         enum ibv_wc_opcode comp_opcode;
603         comp_opcode = IBV_WC_RDMA_WRITE;
604 #endif
605         int i;
606         long index;
607         struct rdma_io_u_data *r_io_u_d;
608
609         r_io_u_d = NULL;
610
611         for (i = 0; i < nr; i++) {
612                 /* RDMA_WRITE or RDMA_READ */
613                 switch (rd->rdma_protocol) {
614                 case FIO_RDMA_MEM_WRITE:
615                         /* compose work request */
616                         r_io_u_d = io_us[i]->engine_data;
617                         index = __rand(&rd->rand_state) % rd->rmt_nr;
618                         r_io_u_d->sq_wr.opcode = IBV_WR_RDMA_WRITE;
619                         r_io_u_d->sq_wr.wr.rdma.rkey = rd->rmt_us[index].rkey;
620                         r_io_u_d->sq_wr.wr.rdma.remote_addr = \
621                                 rd->rmt_us[index].buf;
622                         r_io_u_d->sq_wr.sg_list->length = io_us[i]->buflen;
623                         break;
624                 case FIO_RDMA_MEM_READ:
625                         /* compose work request */
626                         r_io_u_d = io_us[i]->engine_data;
627                         index = __rand(&rd->rand_state) % rd->rmt_nr;
628                         r_io_u_d->sq_wr.opcode = IBV_WR_RDMA_READ;
629                         r_io_u_d->sq_wr.wr.rdma.rkey = rd->rmt_us[index].rkey;
630                         r_io_u_d->sq_wr.wr.rdma.remote_addr = \
631                                 rd->rmt_us[index].buf;
632                         r_io_u_d->sq_wr.sg_list->length = io_us[i]->buflen;
633                         break;
634                 case FIO_RDMA_CHA_SEND:
635                         r_io_u_d = io_us[i]->engine_data;
636                         r_io_u_d->sq_wr.opcode = IBV_WR_SEND;
637                         r_io_u_d->sq_wr.send_flags = IBV_SEND_SIGNALED;
638                         break;
639                 default:
640                         log_err("fio: unknown rdma protocol - %d\n",
641                                 rd->rdma_protocol);
642                         break;
643                 }
644
645                 if (ibv_post_send(rd->qp, &r_io_u_d->sq_wr, &bad_wr) != 0) {
646                         log_err("fio: ibv_post_send fail\n");
647                         return -1;
648                 }
649
650                 dprint_io_u(io_us[i], "fio_rdmaio_send");
651         }
652
653         /* wait for completion
654            rdma_poll_wait(td, comp_opcode); */
655
656         return i;
657 }
658
659 static int fio_rdmaio_recv(struct thread_data *td, struct io_u **io_us,
660                            unsigned int nr)
661 {
662         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
663         struct ibv_recv_wr *bad_wr;
664         struct rdma_io_u_data *r_io_u_d;
665         int i;
666
667         i = 0;
668         if (rd->rdma_protocol == FIO_RDMA_CHA_RECV) {
669                 /* post io_u into recv queue */
670                 for (i = 0; i < nr; i++) {
671                         r_io_u_d = io_us[i]->engine_data;
672                         if (ibv_post_recv(rd->qp, &r_io_u_d->rq_wr, &bad_wr) !=
673                             0) {
674                                 log_err("fio: ibv_post_recv fail\n");
675                                 return 1;
676                         }
677                 }
678         } else if ((rd->rdma_protocol == FIO_RDMA_MEM_READ)
679                    || (rd->rdma_protocol == FIO_RDMA_MEM_WRITE)) {
680                 /* re-post the rq_wr */
681                 if (ibv_post_recv(rd->qp, &rd->rq_wr, &bad_wr) != 0) {
682                         log_err("fio: ibv_post_recv fail\n");
683                         return 1;
684                 }
685
686                 rdma_poll_wait(td, IBV_WC_RECV);
687
688                 dprint(FD_IO, "fio: recv FINISH message\n");
689                 td->done = 1;
690                 return 0;
691         }
692
693         return i;
694 }
695
696 static int fio_rdmaio_queue(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
697 {
698         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
699
700         fio_ro_check(td, io_u);
701
702         if (rd->io_u_queued_nr == (int)td->o.iodepth)
703                 return FIO_Q_BUSY;
704
705         rd->io_us_queued[rd->io_u_queued_nr] = io_u;
706         rd->io_u_queued_nr++;
707
708         dprint_io_u(io_u, "fio_rdmaio_queue");
709
710         return FIO_Q_QUEUED;
711 }
712
713 static void fio_rdmaio_queued(struct thread_data *td, struct io_u **io_us,
714                               unsigned int nr)
715 {
716         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
717         struct timeval now;
718         unsigned int i;
719
720         if (!fio_fill_issue_time(td))
721                 return;
722
723         fio_gettime(&now, NULL);
724
725         for (i = 0; i < nr; i++) {
726                 struct io_u *io_u = io_us[i];
727
728                 /* queued -> flight */
729                 rd->io_us_flight[rd->io_u_flight_nr] = io_u;
730                 rd->io_u_flight_nr++;
731
732                 memcpy(&io_u->issue_time, &now, sizeof(now));
733                 io_u_queued(td, io_u);
734         }
735 }
736
737 static int fio_rdmaio_commit(struct thread_data *td)
738 {
739         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
740         struct io_u **io_us;
741         int ret;
742
743         if (!rd->io_us_queued)
744                 return 0;
745
746         io_us = rd->io_us_queued;
747         do {
748                 /* RDMA_WRITE or RDMA_READ */
749                 if (rd->is_client)
750                         ret = fio_rdmaio_send(td, io_us, rd->io_u_queued_nr);
751                 else if (!rd->is_client)
752                         ret = fio_rdmaio_recv(td, io_us, rd->io_u_queued_nr);
753                 else
754                         ret = 0;        /* must be a SYNC */
755
756                 if (ret > 0) {
757                         fio_rdmaio_queued(td, io_us, ret);
758                         io_u_mark_submit(td, ret);
759                         rd->io_u_queued_nr -= ret;
760                         io_us += ret;
761                         ret = 0;
762                 } else
763                         break;
764         } while (rd->io_u_queued_nr);
765
766         return ret;
767 }
768
769 static int fio_rdmaio_connect(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
770 {
771         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
772         struct rdma_conn_param conn_param;
773         struct ibv_send_wr *bad_wr;
774
775         memset(&conn_param, 0, sizeof(conn_param));
776         conn_param.responder_resources = 1;
777         conn_param.initiator_depth = 1;
778         conn_param.retry_count = 10;
779
780         if (rdma_connect(rd->cm_id, &conn_param) != 0) {
781                 log_err("fio: rdma_connect fail\n");
782                 return 1;
783         }
784
785         if (get_next_channel_event
786             (td, rd->cm_channel, RDMA_CM_EVENT_ESTABLISHED) != 0) {
787                 log_err("fio: wait for RDMA_CM_EVENT_ESTABLISHED\n");
788                 return 1;
789         }
790
791         /* send task request */
792         rd->send_buf.mode = htonl(rd->rdma_protocol);
793         rd->send_buf.nr = htonl(td->o.iodepth);
794
795         if (ibv_post_send(rd->qp, &rd->sq_wr, &bad_wr) != 0) {
796                 log_err("fio: ibv_post_send fail");
797                 return 1;
798         }
799
800         rdma_poll_wait(td, IBV_WC_SEND);
801
802         /* wait for remote MR info from server side */
803         rdma_poll_wait(td, IBV_WC_RECV);
804
805         /* In SEND/RECV test, it's a good practice to setup the iodepth of
806          * of the RECV side deeper than that of the SEND side to
807          * avoid RNR (receiver not ready) error. The
808          * SEND side may send so many unsolicited message before
809          * RECV side commits sufficient recv buffers into recv queue.
810          * This may lead to RNR error. Here, SEND side pauses for a while
811          * during which RECV side commits sufficient recv buffers.
812          */
813         usleep(500000);
814
815         return 0;
816 }
817
818 static int fio_rdmaio_accept(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
819 {
820         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
821         struct rdma_conn_param conn_param;
822         struct ibv_send_wr *bad_wr;
823
824         /* rdma_accept() - then wait for accept success */
825         memset(&conn_param, 0, sizeof(conn_param));
826         conn_param.responder_resources = 1;
827         conn_param.initiator_depth = 1;
828
829         if (rdma_accept(rd->child_cm_id, &conn_param) != 0) {
830                 log_err("fio: rdma_accept\n");
831                 return 1;
832         }
833
834         if (get_next_channel_event
835             (td, rd->cm_channel, RDMA_CM_EVENT_ESTABLISHED) != 0) {
836                 log_err("fio: wait for RDMA_CM_EVENT_ESTABLISHED\n");
837                 return 1;
838         }
839
840         /* wait for request */
841         rdma_poll_wait(td, IBV_WC_RECV);
842
843         if (ibv_post_send(rd->qp, &rd->sq_wr, &bad_wr) != 0) {
844                 log_err("fio: ibv_post_send fail");
845                 return 1;
846         }
847
848         rdma_poll_wait(td, IBV_WC_SEND);
849
850         return 0;
851 }
852
853 static int fio_rdmaio_open_file(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
854 {
855         if (td_read(td))
856                 return fio_rdmaio_accept(td, f);
857         else
858                 return fio_rdmaio_connect(td, f);
859 }
860
861 static int fio_rdmaio_close_file(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
862 {
863         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
864         struct ibv_send_wr *bad_wr;
865
866         /* unregister rdma buffer */
867
868         /*
869          * Client sends notification to the server side
870          */
871         /* refer to: http://linux.die.net/man/7/rdma_cm */
872         if ((rd->is_client == 1) && ((rd->rdma_protocol == FIO_RDMA_MEM_WRITE)
873                                      || (rd->rdma_protocol ==
874                                          FIO_RDMA_MEM_READ))) {
875                 if (ibv_post_send(rd->qp, &rd->sq_wr, &bad_wr) != 0) {
876                         log_err("fio: ibv_post_send fail");
877                         return 1;
878                 }
879
880                 dprint(FD_IO, "fio: close infomation sent success\n");
881                 rdma_poll_wait(td, IBV_WC_SEND);
882         }
883
884         if (rd->is_client == 1)
885                 rdma_disconnect(rd->cm_id);
886         else {
887                 rdma_disconnect(rd->child_cm_id);
888 #if 0
889                 rdma_disconnect(rd->cm_id);
890 #endif
891         }
892
893 #if 0
894         if (get_next_channel_event(td, rd->cm_channel, RDMA_CM_EVENT_DISCONNECTED) != 0) {
895                 log_err("fio: wait for RDMA_CM_EVENT_DISCONNECTED\n");
896                 return 1;
897         }
898 #endif
899
900         ibv_destroy_cq(rd->cq);
901         ibv_destroy_qp(rd->qp);
902
903         if (rd->is_client == 1)
904                 rdma_destroy_id(rd->cm_id);
905         else {
906                 rdma_destroy_id(rd->child_cm_id);
907                 rdma_destroy_id(rd->cm_id);
908         }
909
910         ibv_destroy_comp_channel(rd->channel);
911         ibv_dealloc_pd(rd->pd);
912
913         return 0;
914 }
915
916 static int fio_rdmaio_setup_connect(struct thread_data *td, const char *host,
917                                     unsigned short port)
918 {
919         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
920         struct ibv_recv_wr *bad_wr;
921         int err;
922
923         rd->addr.sin_family = AF_INET;
924         rd->addr.sin_port = htons(port);
925
926         if (inet_aton(host, &rd->addr.sin_addr) != 1) {
927                 struct hostent *hent;
928
929                 hent = gethostbyname(host);
930                 if (!hent) {
931                         td_verror(td, errno, "gethostbyname");
932                         return 1;
933                 }
934
935                 memcpy(&rd->addr.sin_addr, hent->h_addr, 4);
936         }
937
938         /* resolve route */
939         err = rdma_resolve_addr(rd->cm_id, NULL, (struct sockaddr *)&rd->addr, 2000);
940         if (err != 0) {
941                 log_err("fio: rdma_resolve_addr: %d\n", err);
942                 return 1;
943         }
944
945         err = get_next_channel_event(td, rd->cm_channel, RDMA_CM_EVENT_ADDR_RESOLVED);
946         if (err != 0) {
947                 log_err("fio: get_next_channel_event: %d\n", err);
948                 return 1;
949         }
950
951         /* resolve route */
952         err = rdma_resolve_route(rd->cm_id, 2000);
953         if (err != 0) {
954                 log_err("fio: rdma_resolve_route: %d\n", err);
955                 return 1;
956         }
957
958         err = get_next_channel_event(td, rd->cm_channel, RDMA_CM_EVENT_ROUTE_RESOLVED);
959         if (err != 0) {
960                 log_err("fio: get_next_channel_event: %d\n", err);
961                 return 1;
962         }
963
964         /* create qp and buffer */
965         if (fio_rdmaio_setup_qp(td) != 0)
966                 return 1;
967
968         if (fio_rdmaio_setup_control_msg_buffers(td) != 0)
969                 return 1;
970
971         /* post recv buf */
972         err = ibv_post_recv(rd->qp, &rd->rq_wr, &bad_wr);
973         if (err != 0) {
974                 log_err("fio: ibv_post_recv fail: %d\n", err);
975                 return 1;
976         }
977
978         return 0;
979 }
980
981 static int fio_rdmaio_setup_listen(struct thread_data *td, short port)
982 {
983         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
984         struct ibv_recv_wr *bad_wr;
985
986         rd->addr.sin_family = AF_INET;
987         rd->addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
988         rd->addr.sin_port = htons(port);
989
990         /* rdma_listen */
991         if (rdma_bind_addr(rd->cm_id, (struct sockaddr *)&rd->addr) != 0) {
992                 log_err("fio: rdma_bind_addr fail\n");
993                 return 1;
994         }
995
996         if (rdma_listen(rd->cm_id, 3) != 0) {
997                 log_err("fio: rdma_listen fail\n");
998                 return 1;
999         }
1000
1001         /* wait for CONNECT_REQUEST */
1002         if (get_next_channel_event
1003             (td, rd->cm_channel, RDMA_CM_EVENT_CONNECT_REQUEST) != 0) {
1004                 log_err("fio: wait for RDMA_CM_EVENT_CONNECT_REQUEST\n");
1005                 return 1;
1006         }
1007
1008         if (fio_rdmaio_setup_qp(td) != 0)
1009                 return 1;
1010
1011         if (fio_rdmaio_setup_control_msg_buffers(td) != 0)
1012                 return 1;
1013
1014         /* post recv buf */
1015         if (ibv_post_recv(rd->qp, &rd->rq_wr, &bad_wr) != 0) {
1016                 log_err("fio: ibv_post_recv fail\n");
1017                 return 1;
1018         }
1019
1020         return 0;
1021 }
1022
1023 static int fio_rdmaio_init(struct thread_data *td)
1024 {
1025         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
1026         struct flist_head *entry;
1027         unsigned int max_bs;
1028         unsigned int port;
1029         char host[64], buf[128];
1030         char *sep, *portp, *modep;
1031         int ret, i = 0;
1032         struct rlimit rl;
1033
1034         if (td_rw(td)) {
1035                 log_err("fio: rdma connections must be read OR write\n");
1036                 return 1;
1037         }
1038         if (td_random(td)) {
1039                 log_err("fio: RDMA network IO can't be random\n");
1040                 return 1;
1041         }
1042
1043         /* check RLIMIT_MEMLOCK */
1044         if (getrlimit(RLIMIT_MEMLOCK, &rl) != 0) {
1045                 log_err("fio: getrlimit fail: %d(%s)\n",
1046                         errno, strerror(errno));
1047                 return 1;
1048         }
1049
1050         /* soft limit */
1051         if ((rl.rlim_cur != RLIM_INFINITY)
1052             && (rl.rlim_cur < td->orig_buffer_size)) {
1053                 log_err("fio: soft RLIMIT_MEMLOCK is: %" PRId64 "\n",
1054                         rl.rlim_cur);
1055                 log_err("fio: total block size is:    %zd\n",
1056                         td->orig_buffer_size);
1057                 /* try to set larger RLIMIT_MEMLOCK */
1058                 rl.rlim_cur = rl.rlim_max;
1059                 if (setrlimit(RLIMIT_MEMLOCK, &rl) != 0) {
1060                         log_err("fio: setrlimit fail: %d(%s)\n",
1061                                 errno, strerror(errno));
1062                         log_err("fio: you may try enlarge MEMLOCK by root\n");
1063                         log_err("# ulimit -l unlimited\n");
1064                         return 1;
1065                 }
1066         }
1067
1068         strcpy(buf, td->o.filename);
1069
1070         sep = strchr(buf, '/');
1071         if (!sep)
1072                 goto bad_host;
1073
1074         *sep = '\0';
1075         sep++;
1076         strcpy(host, buf);
1077         if (!strlen(host))
1078                 goto bad_host;
1079
1080         modep = NULL;
1081         portp = sep;
1082         sep = strchr(portp, '/');
1083         if (sep) {
1084                 *sep = '\0';
1085                 modep = sep + 1;
1086         }
1087
1088         port = strtol(portp, NULL, 10);
1089         if (!port || port > 65535)
1090                 goto bad_host;
1091
1092         if (modep) {
1093                 if (!strncmp("rdma_write", modep, strlen(modep)) ||
1094                     !strncmp("RDMA_WRITE", modep, strlen(modep)))
1095                         rd->rdma_protocol = FIO_RDMA_MEM_WRITE;
1096                 else if (!strncmp("rdma_read", modep, strlen(modep)) ||
1097                          !strncmp("RDMA_READ", modep, strlen(modep)))
1098                         rd->rdma_protocol = FIO_RDMA_MEM_READ;
1099                 else if (!strncmp("send", modep, strlen(modep)) ||
1100                          !strncmp("SEND", modep, strlen(modep)))
1101                         rd->rdma_protocol = FIO_RDMA_CHA_SEND;
1102                 else
1103                         goto bad_host;
1104         } else
1105                 rd->rdma_protocol = FIO_RDMA_MEM_WRITE;
1106
1107         rd->cq_event_num = 0;
1108
1109         rd->cm_channel = rdma_create_event_channel();
1110         if (!rd->cm_channel) {
1111                 log_err("fio: rdma_create_event_channel fail\n");
1112                 return 1;
1113         }
1114
1115         ret = rdma_create_id(rd->cm_channel, &rd->cm_id, rd, RDMA_PS_TCP);
1116         if (ret) {
1117                 log_err("fio: rdma_create_id fail\n");
1118                 return 1;
1119         }
1120
1121         if ((rd->rdma_protocol == FIO_RDMA_MEM_WRITE) ||
1122             (rd->rdma_protocol == FIO_RDMA_MEM_READ)) {
1123                 rd->rmt_us =
1124                         malloc(FIO_RDMA_MAX_IO_DEPTH * sizeof(struct remote_u));
1125                 memset(rd->rmt_us, 0,
1126                         FIO_RDMA_MAX_IO_DEPTH * sizeof(struct remote_u));
1127                 rd->rmt_nr = 0;
1128         }
1129
1130         rd->io_us_queued = malloc(td->o.iodepth * sizeof(struct io_u *));
1131         memset(rd->io_us_queued, 0, td->o.iodepth * sizeof(struct io_u *));
1132         rd->io_u_queued_nr = 0;
1133
1134         rd->io_us_flight = malloc(td->o.iodepth * sizeof(struct io_u *));
1135         memset(rd->io_us_flight, 0, td->o.iodepth * sizeof(struct io_u *));
1136         rd->io_u_flight_nr = 0;
1137
1138         rd->io_us_completed = malloc(td->o.iodepth * sizeof(struct io_u *));
1139         memset(rd->io_us_completed, 0, td->o.iodepth * sizeof(struct io_u *));
1140         rd->io_u_completed_nr = 0;
1141
1142         if (td_read(td)) {      /* READ as the server */
1143                 rd->is_client = 0;
1144                 /* server rd->rdma_buf_len will be setup after got request */
1145                 ret = fio_rdmaio_setup_listen(td, port);
1146         } else {                /* WRITE as the client */
1147                 rd->is_client = 1;
1148                 ret = fio_rdmaio_setup_connect(td, host, port);
1149         }
1150
1151         max_bs = max(td->o.max_bs[DDIR_READ], td->o.max_bs[DDIR_WRITE]);
1152         /* register each io_u in the free list */
1153         flist_for_each(entry, &td->io_u_freelist) {
1154                 struct io_u *io_u = flist_entry(entry, struct io_u, list);
1155
1156                 io_u->engine_data = malloc(sizeof(struct rdma_io_u_data));
1157                 memset(io_u->engine_data, 0, sizeof(struct rdma_io_u_data));
1158                 ((struct rdma_io_u_data *)io_u->engine_data)->wr_id = i;
1159
1160                 io_u->mr = ibv_reg_mr(rd->pd, io_u->buf, max_bs,
1161                                       IBV_ACCESS_LOCAL_WRITE |
1162                                       IBV_ACCESS_REMOTE_READ |
1163                                       IBV_ACCESS_REMOTE_WRITE);
1164                 if (io_u->mr == NULL) {
1165                         log_err("fio: ibv_reg_mr io_u failed\n");
1166                         return 1;
1167                 }
1168
1169                 rd->send_buf.rmt_us[i].buf =
1170                     htonll((uint64_t) (unsigned long)io_u->buf);
1171                 rd->send_buf.rmt_us[i].rkey = htonl(io_u->mr->rkey);
1172                 rd->send_buf.rmt_us[i].size = htonl(max_bs);
1173
1174 #if 0
1175                 log_info("fio: Send rkey %x addr %" PRIx64 " len %d to client\n", io_u->mr->rkey, io_u->buf, max_bs); */
1176 #endif
1177                 i++;
1178         }
1179
1180         rd->send_buf.nr = htonl(i);
1181
1182         return ret;
1183 bad_host:
1184         log_err("fio: bad rdma host/port/protocol: %s\n", td->o.filename);
1185         return 1;
1186 }
1187
1188 static void fio_rdmaio_cleanup(struct thread_data *td)
1189 {
1190         struct rdmaio_data *rd = td->io_ops->data;
1191
1192         if (rd)
1193                 free(rd);
1194 }
1195
1196 static int fio_rdmaio_setup(struct thread_data *td)
1197 {
1198         struct rdmaio_data *rd;
1199
1200         if (!td->io_ops->data) {
1201                 rd = malloc(sizeof(*rd));
1202
1203                 memset(rd, 0, sizeof(*rd));
1204                 init_rand_seed(&rd->rand_state, (unsigned int) GOLDEN_RATIO_PRIME);
1205                 td->io_ops->data = rd;
1206         }
1207
1208         return 0;
1209 }
1210
1211 static struct ioengine_ops ioengine_rw = {
1212         .name           = "rdma",
1213         .version        = FIO_IOOPS_VERSION,
1214         .setup          = fio_rdmaio_setup,
1215         .init           = fio_rdmaio_init,
1216         .prep           = fio_rdmaio_prep,
1217         .queue          = fio_rdmaio_queue,
1218         .commit         = fio_rdmaio_commit,
1219         .getevents      = fio_rdmaio_getevents,
1220         .event          = fio_rdmaio_event,
1221         .cleanup        = fio_rdmaio_cleanup,
1222         .open_file      = fio_rdmaio_open_file,
1223         .close_file     = fio_rdmaio_close_file,
1224         .flags          = FIO_DISKLESSIO | FIO_UNIDIR | FIO_PIPEIO,
1225 };
1226
1227 #else /* FIO_HAVE_RDMA */
1228
1229 static int fio_rdmaio_open_file(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
1230 {
1231         return 0;
1232 }
1233
1234 static int fio_rdmaio_close_file(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
1235 {
1236         return 0;
1237 }
1238
1239 static int fio_rdmaio_queue(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1240 {
1241         return FIO_Q_COMPLETED;
1242 }
1243
1244 static int fio_rdmaio_init(struct thread_data fio_unused * td)
1245 {
1246         log_err("fio: rdma(librdmacm libibverbs) not available\n");
1247         log_err("     You haven't compiled rdma ioengine into fio.\n");
1248         log_err("     If you want to try rdma ioengine,\n");
1249         log_err("     make sure OFED is installed,\n");
1250         log_err("     $ ofed_info\n");
1251         log_err("     then try to make fio as follows:\n");
1252         log_err("     $ export EXTFLAGS+=\" -DFIO_HAVE_RDMA \"\n");
1253         log_err("     $ export EXTLIBS+=\" -libverbs -lrdmacm \"\n");
1254         log_err("     $ make clean && make\n");
1255         return 1;
1256 }
1257
1258 static struct ioengine_ops ioengine_rw = {
1259         .name           = "rdma",
1260         .version        = FIO_IOOPS_VERSION,
1261         .init           = fio_rdmaio_init,
1262         .queue          = fio_rdmaio_queue,
1263         .open_file      = fio_rdmaio_open_file,
1264         .close_file     = fio_rdmaio_close_file,
1265         .flags          = FIO_SYNCIO | FIO_DISKLESSIO | FIO_UNIDIR | FIO_PIPEIO,
1266 };
1267
1268 #endif
1269
1270 static void fio_init fio_rdmaio_register(void)
1271 {
1272         register_ioengine(&ioengine_rw);
1273 }
1274
1275 static void fio_exit fio_rdmaio_unregister(void)
1276 {
1277         unregister_ioengine(&ioengine_rw);
1278 }