engines/sg.c

   1 /*
   2  * sg engine
   3  *
   4  * IO engine that uses the Linux SG v3 interface to talk to SCSI devices
   5  *
   6  */
   7 #include <stdio.h>
   8 #include <stdlib.h>
   9 #include <unistd.h>
  10 #include <errno.h>
  11 #include <assert.h>
  12 #include <sys/poll.h>
  13
  14 #include "../fio.h"
  15 #include "../os.h"
  16
  17 #ifdef FIO_HAVE_SGIO
  18
  19 struct sgio_cmd {
  20         unsigned char cdb[10];
  21         int nr;
  22 };
  23
  24 struct sgio_data {
  25         struct sgio_cmd *cmds;
  26         struct io_u **events;
  27         struct pollfd *pfds;
  28         int *fd_flags;
  29         void *sgbuf;
  30         unsigned int bs;
  31         int type_checked;
  32 };
  33
  34 static void sgio_hdr_init(struct sgio_data *sd, struct sg_io_hdr *hdr,
  35                           struct io_u *io_u, int fs)
  36 {
  37         struct sgio_cmd *sc = &sd->cmds[io_u->index];
  38
  39         memset(hdr, 0, sizeof(*hdr));
  40         memset(sc->cdb, 0, sizeof(sc->cdb));
  41
  42         hdr->interface_id = 'S';
  43         hdr->cmdp = sc->cdb;
  44         hdr->cmd_len = sizeof(sc->cdb);
  45         hdr->pack_id = io_u->index;
  46         hdr->usr_ptr = io_u;
  47
  48         if (fs) {
  49                 hdr->dxferp = io_u->xfer_buf;
  50                 hdr->dxfer_len = io_u->xfer_buflen;
  51         }
  52 }
  53
  54 static int pollin_events(struct pollfd *pfds, int fds)
  55 {
  56         int i;
  57
  58         for (i = 0; i < fds; i++)
  59                 if (pfds[i].revents & POLLIN)
  60                         return 1;
  61
  62         return 0;
  63 }
  64
  65 static int fio_sgio_getevents(struct thread_data *td, int min, int max,
  66                               struct timespec fio_unused *t)
  67 {
  68         struct sgio_data *sd = td->io_ops->data;
  69         int left = max, ret, r = 0;
  70         void *buf = sd->sgbuf;
  71         unsigned int i, events;
  72         struct fio_file *f;
  73
  74         /*
  75          * Fill in the file descriptors
  76          */
  77         for_each_file(td, f, i) {
  78                 /*
  79                  * don't block for min events == 0
  80                  */
  81                 if (!min) {
  82                         sd->fd_flags[i] = fcntl(f->fd, F_GETFL);
  83                         fcntl(f->fd, F_SETFL, sd->fd_flags[i] | O_NONBLOCK);
  84                 }
  85                 sd->pfds[i].fd = f->fd;
  86                 sd->pfds[i].events = POLLIN;
  87         }
  88
  89         while (left) {
  90                 void *p;
  91
  92                 do {
  93                         if (!min)
  94                                 break;
  95
  96                         ret = poll(sd->pfds, td->o.nr_files, -1);
  97                         if (ret < 0) {
  98                                 if (!r)
  99                                         r = -errno;
 100                                 td_verror(td, errno, "poll");
 101                                 break;
 102                         } else if (!ret)
 103                                 continue;
 104
 105                         if (pollin_events(sd->pfds, td->o.nr_files))
 106                                 break;
 107                 } while (1);
 108
 109                 if (r < 0)
 110                         break;
 111
 112 re_read:
 113                 p = buf;
 114                 events = 0;
 115                 for_each_file(td, f, i) {
 116                         ret = read(f->fd, p, left * sizeof(struct sg_io_hdr));
 117                         if (ret < 0) {
 118                                 if (errno == EAGAIN)
 119                                         continue;
 120                                 r = -errno;
 121                                 td_verror(td, errno, "read");
 122                                 break;
 123                         } else if (ret) {
 124                                 p += ret;
 125                                 events += ret / sizeof(struct sg_io_hdr);
 126                         }
 127                 }
 128
 129                 if (r < 0)
 130                         break;
 131                 if (!events) {
 132                         usleep(1000);
 133                         goto re_read;
 134                 }
 135
 136                 left -= events;
 137                 r += events;
 138
 139                 for (i = 0; i < events; i++) {
 140                         struct sg_io_hdr *hdr = (struct sg_io_hdr *) buf + i;
 141
 142                         sd->events[i] = hdr->usr_ptr;
 143                 }
 144         }
 145
 146         if (!min) {
 147                 for_each_file(td, f, i)
 148                         fcntl(f->fd, F_SETFL, sd->fd_flags[i]);
 149         }
 150
 151         return r;
 152 }
 153
 154 static int fio_sgio_ioctl_doio(struct thread_data *td,
 155                                struct fio_file *f, struct io_u *io_u)
 156 {
 157         struct sgio_data *sd = td->io_ops->data;
 158         struct sg_io_hdr *hdr = &io_u->hdr;
 159         int ret;
 160
 161         sd->events[0] = io_u;
 162
 163         ret = ioctl(f->fd, SG_IO, hdr);
 164         if (ret < 0)
 165                 return ret;
 166
 167         return FIO_Q_COMPLETED;
 168 }
 169
 170 static int fio_sgio_rw_doio(struct fio_file *f, struct io_u *io_u, int sync)
 171 {
 172         struct sg_io_hdr *hdr = &io_u->hdr;
 173         int ret;
 174
 175         ret = write(f->fd, hdr, sizeof(*hdr));
 176         if (ret < 0)
 177                 return ret;
 178
 179         if (sync) {
 180                 ret = read(f->fd, hdr, sizeof(*hdr));
 181                 if (ret < 0)
 182                         return ret;
 183                 return FIO_Q_COMPLETED;
 184         }
 185
 186         return FIO_Q_QUEUED;
 187 }
 188
 189 static int fio_sgio_doio(struct thread_data *td, struct io_u *io_u, int sync)
 190 {
 191         struct fio_file *f = io_u->file;
 192
 193         if (f->filetype == FIO_TYPE_BD)
 194                 return fio_sgio_ioctl_doio(td, f, io_u);
 195
 196         return fio_sgio_rw_doio(f, io_u, sync);
 197 }
 198
 199 static int fio_sgio_prep(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 200 {
 201         struct sg_io_hdr *hdr = &io_u->hdr;
 202         struct sgio_data *sd = td->io_ops->data;
 203         int nr_blocks, lba;
 204
 205         if (io_u->xfer_buflen & (sd->bs - 1)) {
 206                 log_err("read/write not sector aligned\n");
 207                 return EINVAL;
 208         }
 209
 210         if (io_u->ddir == DDIR_READ) {
 211                 sgio_hdr_init(sd, hdr, io_u, 1);
 212
 213                 hdr->dxfer_direction = SG_DXFER_FROM_DEV;
 214                 hdr->cmdp[0] = 0x28;
 215         } else if (io_u->ddir == DDIR_WRITE) {
 216                 sgio_hdr_init(sd, hdr, io_u, 1);
 217
 218                 hdr->dxfer_direction = SG_DXFER_TO_DEV;
 219                 hdr->cmdp[0] = 0x2a;
 220         } else {
 221                 sgio_hdr_init(sd, hdr, io_u, 0);
 222
 223                 hdr->dxfer_direction = SG_DXFER_NONE;
 224                 hdr->cmdp[0] = 0x35;
 225         }
 226
 227         if (hdr->dxfer_direction != SG_DXFER_NONE) {
 228                 nr_blocks = io_u->xfer_buflen / sd->bs;
 229                 lba = io_u->offset / sd->bs;
 230                 hdr->cmdp[2] = (unsigned char) ((lba >> 24) & 0xff);
 231                 hdr->cmdp[3] = (unsigned char) ((lba >> 16) & 0xff);
 232                 hdr->cmdp[4] = (unsigned char) ((lba >>  8) & 0xff);
 233                 hdr->cmdp[5] = (unsigned char) (lba & 0xff);
 234                 hdr->cmdp[7] = (unsigned char) ((nr_blocks >> 8) & 0xff);
 235                 hdr->cmdp[8] = (unsigned char) (nr_blocks & 0xff);
 236         }
 237
 238         return 0;
 239 }
 240
 241 static int fio_sgio_queue(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 242 {
 243         struct sg_io_hdr *hdr = &io_u->hdr;
 244         int ret;
 245
 246         ret = fio_sgio_doio(td, io_u, io_u->ddir == DDIR_SYNC);
 247
 248         if (ret < 0)
 249                 io_u->error = errno;
 250         else if (hdr->status) {
 251                 io_u->resid = hdr->resid;
 252                 io_u->error = EIO;
 253         }
 254
 255         if (io_u->error) {
 256                 td_verror(td, io_u->error, "xfer");
 257                 return FIO_Q_COMPLETED;
 258         }
 259
 260         return ret;
 261 }
 262
 263 static struct io_u *fio_sgio_event(struct thread_data *td, int event)
 264 {
 265         struct sgio_data *sd = td->io_ops->data;
 266
 267         return sd->events[event];
 268 }
 269
 270 static int fio_sgio_get_bs(struct thread_data *td, unsigned int *bs)
 271 {
 272         struct sgio_data *sd = td->io_ops->data;
 273         struct io_u *io_u;
 274         struct sg_io_hdr *hdr;
 275         unsigned char buf[8];
 276         int ret;
 277
 278         io_u = __get_io_u(td);
 279         io_u->file = &td->files[0];
 280         assert(io_u);
 281
 282         hdr = &io_u->hdr;
 283         sgio_hdr_init(sd, hdr, io_u, 0);
 284         memset(buf, 0, sizeof(buf));
 285
 286         hdr->cmdp[0] = 0x25;
 287         hdr->dxfer_direction = SG_DXFER_FROM_DEV;
 288         hdr->dxferp = buf;
 289         hdr->dxfer_len = sizeof(buf);
 290
 291         ret = fio_sgio_doio(td, io_u, 1);
 292         if (ret) {
 293                 put_io_u(td, io_u);
 294                 return ret;
 295         }
 296
 297         *bs = (buf[4] << 24) | (buf[5] << 16) | (buf[6] << 8) | buf[7];
 298         put_io_u(td, io_u);
 299         return 0;
 300 }
 301
 302 static void fio_sgio_cleanup(struct thread_data *td)
 303 {
 304         struct sgio_data *sd = td->io_ops->data;
 305
 306         if (sd) {
 307                 free(sd->events);
 308                 free(sd->cmds);
 309                 free(sd->fd_flags);
 310                 free(sd->pfds);
 311                 free(sd->sgbuf);
 312                 free(sd);
 313
 314                 td->io_ops->data = NULL;
 315         }
 316 }
 317
 318 static int fio_sgio_init(struct thread_data *td)
 319 {
 320         struct sgio_data *sd;
 321
 322         sd = malloc(sizeof(*sd));
 323         memset(sd, 0, sizeof(*sd));
 324         sd->cmds = malloc(td->o.iodepth * sizeof(struct sgio_cmd));
 325         memset(sd->cmds, 0, td->o.iodepth * sizeof(struct sgio_cmd));
 326         sd->events = malloc(td->o.iodepth * sizeof(struct io_u *));
 327         memset(sd->events, 0, td->o.iodepth * sizeof(struct io_u *));
 328         sd->pfds = malloc(sizeof(struct pollfd) * td->o.nr_files);
 329         memset(sd->pfds, 0, sizeof(struct pollfd) * td->o.nr_files);
 330         sd->fd_flags = malloc(sizeof(int) * td->o.nr_files);
 331         memset(sd->fd_flags, 0, sizeof(int) * td->o.nr_files);
 332         sd->sgbuf = malloc(sizeof(struct sg_io_hdr) * td->o.iodepth);
 333         memset(sd->sgbuf, 0, sizeof(struct sg_io_hdr) * td->o.iodepth);
 334
 335         td->io_ops->data = sd;
 336
 337         /*
 338          * we want to do it, regardless of whether odirect is set or not
 339          */
 340         td->o.override_sync = 1;
 341         return 0;
 342 }
 343
 344 static int fio_sgio_type_check(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 345 {
 346         struct sgio_data *sd = td->io_ops->data;
 347         unsigned int bs;
 348
 349         if (f->filetype == FIO_TYPE_BD) {
 350                 if (ioctl(f->fd, BLKSSZGET, &bs) < 0) {
 351                         td_verror(td, errno, "ioctl");
 352                         return 1;
 353                 }
 354         } else if (f->filetype == FIO_TYPE_CHAR) {
 355                 int version, ret;
 356
 357                 if (ioctl(f->fd, SG_GET_VERSION_NUM, &version) < 0) {
 358                         td_verror(td, errno, "ioctl");
 359                         return 1;
 360                 }
 361
 362                 ret = fio_sgio_get_bs(td, &bs);
 363                 if (ret)
 364                         return 1;
 365         } else {
 366                 log_err("ioengine sgio only works on block devices\n");
 367                 return 1;
 368         }
 369
 370         sd->bs = bs;
 371
 372         if (f->filetype == FIO_TYPE_BD) {
 373                 td->io_ops->getevents = NULL;
 374                 td->io_ops->event = NULL;
 375         }
 376
 377         return 0;
 378 }
 379
 380 static int fio_sgio_open(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 381 {
 382         struct sgio_data *sd = td->io_ops->data;
 383         int ret;
 384
 385         ret = generic_open_file(td, f);
 386         if (ret)
 387                 return ret;
 388
 389         if (sd && !sd->type_checked && fio_sgio_type_check(td, f)) {
 390                 generic_close_file(td, f);
 391                 return 1;
 392         }
 393
 394         return 0;
 395 }
 396
 397 static struct ioengine_ops ioengine = {
 398         .name           = "sg",
 399         .version        = FIO_IOOPS_VERSION,
 400         .init           = fio_sgio_init,
 401         .prep           = fio_sgio_prep,
 402         .queue          = fio_sgio_queue,
 403         .getevents      = fio_sgio_getevents,
 404         .event          = fio_sgio_event,
 405         .cleanup        = fio_sgio_cleanup,
 406         .open_file      = fio_sgio_open,
 407         .close_file     = generic_close_file,
 408         .flags          = FIO_SYNCIO | FIO_RAWIO,
 409 };
 410
 411 #else /* FIO_HAVE_SGIO */
 412
 413 /*
 414  * When we have a proper configure system in place, we simply wont build
 415  * and install this io engine. For now install a crippled version that
 416  * just complains and fails to load.
 417  */
 418 static int fio_sgio_init(struct thread_data fio_unused *td)
 419 {
 420         fprintf(stderr, "fio: sgio not available\n");
 421         return 1;
 422 }
 423
 424 static struct ioengine_ops ioengine = {
 425         .name           = "sgio",
 426         .version        = FIO_IOOPS_VERSION,
 427         .init           = fio_sgio_init,
 428 };
 429
 430 #endif
 431
 432 static void fio_init fio_sgio_register(void)
 433 {
 434         register_ioengine(&ioengine);
 435 }
 436
 437 static void fio_exit fio_sgio_unregister(void)
 438 {
 439         unregister_ioengine(&ioengine);
 440 }