verify.c

   1 /*
   2  * IO verification helpers
   3  */
   4 #include <unistd.h>
   5 #include <fcntl.h>
   6 #include <string.h>
   7 #include <assert.h>
   8
   9 #include "fio.h"
  10
  11 #include "crc/md5.h"
  12 #include "crc/crc64.h"
  13 #include "crc/crc32.h"
  14 #include "crc/crc16.h"
  15 #include "crc/crc7.h"
  16 #include "crc/sha256.h"
  17 #include "crc/sha512.h"
  18
  19 static void fill_random_bytes(struct thread_data *td, void *p, unsigned int len)
  20 {
  21         unsigned int todo;
  22         int r;
  23
  24         while (len) {
  25                 r = os_random_long(&td->verify_state);
  26
  27                 /*
  28                  * lrand48_r seems to be broken and only fill the bottom
  29                  * 32-bits, even on 64-bit archs with 64-bit longs
  30                  */
  31                 todo = sizeof(r);
  32                 if (todo > len)
  33                         todo = len;
  34
  35                 memcpy(p, &r, todo);
  36
  37                 len -= todo;
  38                 p += todo;
  39         }
  40 }
  41
  42 static void fill_pattern(struct thread_data *td, void *p, unsigned int len)
  43 {
  44         switch (td->o.verify_pattern_bytes) {
  45         case 0:
  46                 fill_random_bytes(td, p, len);
  47                 break;
  48         case 1:
  49                 memset(p, td->o.verify_pattern, len);
  50                 break;
  51         case 2:
  52         case 3:
  53         case 4: {
  54                 unsigned int pattern = td->o.verify_pattern;
  55                 unsigned int i = 0;
  56                 unsigned char c1, c2, c3, c4;
  57                 unsigned char *b = p;
  58
  59                 c1 = pattern & 0xff;
  60                 pattern >>= 8;
  61                 c2 = pattern & 0xff;
  62                 pattern >>= 8;
  63                 c3 = pattern & 0xff;
  64                 pattern >>= 8;
  65                 c4 = pattern & 0xff;
  66
  67                 while (i < len) {
  68                         b[i++] = c1;
  69                         if (i == len)
  70                                 break;
  71                         b[i++] = c2;
  72                         if (td->o.verify_pattern_bytes == 2 || i == len)
  73                                 continue;
  74                         b[i++] = c3;
  75                         if (td->o.verify_pattern_bytes == 3 || i == len)
  76                                 continue;
  77                         b[i++] = c4;
  78                 }
  79                 break;
  80                 }
  81         }
  82 }
  83
  84 static void memswp(void *buf1, void *buf2, unsigned int len)
  85 {
  86         char swap[200];
  87
  88         assert(len <= sizeof(swap));
  89
  90         memcpy(&swap, buf1, len);
  91         memcpy(buf1, buf2, len);
  92         memcpy(buf2, &swap, len);
  93 }
  94
  95 static void hexdump(void *buffer, int len)
  96 {
  97         unsigned char *p = buffer;
  98         int i;
  99
 100         for (i = 0; i < len; i++)
 101                 log_info("%02x", p[i]);
 102         log_info("\n");
 103 }
 104
 105 /*
 106  * Prepare for seperation of verify_header and checksum header
 107  */
 108 static inline unsigned int __hdr_size(int verify_type)
 109 {
 110         unsigned int len;
 111
 112         switch (verify_type) {
 113         case VERIFY_NONE:
 114         case VERIFY_NULL:
 115         case VERIFY_PATTERN:
 116                 len = 0;
 117                 break;
 118         case VERIFY_MD5:
 119                 len = sizeof(struct vhdr_md5);
 120                 break;
 121         case VERIFY_CRC64:
 122                 len = sizeof(struct vhdr_crc64);
 123                 break;
 124         case VERIFY_CRC32:
 125                 len = sizeof(struct vhdr_crc32);
 126                 break;
 127         case VERIFY_CRC16:
 128                 len = sizeof(struct vhdr_crc16);
 129                 break;
 130         case VERIFY_CRC7:
 131                 len = sizeof(struct vhdr_crc7);
 132                 break;
 133         case VERIFY_SHA256:
 134                 len = sizeof(struct vhdr_sha256);
 135                 break;
 136         case VERIFY_SHA512:
 137                 len = sizeof(struct vhdr_sha512);
 138                 break;
 139         case VERIFY_META:
 140                 len = sizeof(struct vhdr_meta);
 141                 break;
 142         default:
 143                 log_err("fio: unknown verify header!\n");
 144                 assert(0);
 145         }
 146
 147         return len + sizeof(struct verify_header);
 148 }
 149
 150 static inline unsigned int hdr_size(struct verify_header *hdr)
 151 {
 152         return __hdr_size(hdr->verify_type);
 153 }
 154
 155 static void *hdr_priv(struct verify_header *hdr)
 156 {
 157         void *priv = hdr;
 158
 159         return priv + sizeof(struct verify_header);
 160 }
 161
 162 /*
 163  * Return data area 'header_num'
 164  */
 165 static inline void *io_u_verify_off(struct verify_header *hdr,
 166                                     struct io_u *io_u,
 167                                     unsigned char header_num)
 168 {
 169         return io_u->buf + header_num * hdr->len + hdr_size(hdr);
 170 }
 171
 172 static int verify_io_u_meta(struct verify_header *hdr, struct thread_data *td,
 173                             struct io_u *io_u, unsigned int header_num)
 174 {
 175         struct vhdr_meta *vh = hdr_priv(hdr);
 176
 177         if (vh->offset != io_u->offset + header_num * td->o.verify_interval) {
 178                 log_err("meta: verify failed at %llu/%u\n",
 179                               io_u->offset + header_num * hdr->len,
 180                               hdr->len);
 181                 return EIO;
 182         }
 183
 184         return 0;
 185 }
 186
 187 static int verify_io_u_sha512(struct verify_header *hdr, struct io_u *io_u,
 188                               unsigned int header_num)
 189 {
 190         void *p = io_u_verify_off(hdr, io_u, header_num);
 191         struct vhdr_sha512 *vh = hdr_priv(hdr);
 192         uint8_t sha512[128];
 193         struct sha512_ctx sha512_ctx = {
 194                 .buf = sha512,
 195         };
 196
 197         sha512_init(&sha512_ctx);
 198         sha512_update(&sha512_ctx, p, hdr->len - hdr_size(hdr));
 199
 200         if (memcmp(vh->sha512, sha512_ctx.buf, sizeof(sha512))) {
 201                 log_err("sha512: verify failed at %llu/%u\n",
 202                               io_u->offset + header_num * hdr->len,
 203                               hdr->len);
 204                 hexdump(vh->sha512, sizeof(vh->sha512));
 205                 hexdump(sha512_ctx.buf, sizeof(sha512));
 206                 return EIO;
 207         }
 208
 209         return 0;
 210 }
 211
 212 static int verify_io_u_sha256(struct verify_header *hdr, struct io_u *io_u,
 213                               unsigned int header_num)
 214 {
 215         void *p = io_u_verify_off(hdr, io_u, header_num);
 216         struct vhdr_sha256 *vh = hdr_priv(hdr);
 217         uint8_t sha256[128];
 218         struct sha256_ctx sha256_ctx = {
 219                 .buf = sha256,
 220         };
 221
 222         sha256_init(&sha256_ctx);
 223         sha256_update(&sha256_ctx, p, hdr->len - hdr_size(hdr));
 224
 225         if (memcmp(vh->sha256, sha256_ctx.buf, sizeof(sha256))) {
 226                 log_err("sha256: verify failed at %llu/%u\n",
 227                               io_u->offset + header_num * hdr->len,
 228                               hdr->len);
 229                 hexdump(vh->sha256, sizeof(vh->sha256));
 230                 hexdump(sha256_ctx.buf, sizeof(sha256));
 231                 return EIO;
 232         }
 233
 234         return 0;
 235 }
 236
 237 static int verify_io_u_crc7(struct verify_header *hdr, struct io_u *io_u,
 238                             unsigned char header_num)
 239 {
 240         void *p = io_u_verify_off(hdr, io_u, header_num);
 241         struct vhdr_crc7 *vh = hdr_priv(hdr);
 242         unsigned char c;
 243
 244         c = crc7(p, hdr->len - hdr_size(hdr));
 245
 246         if (c != vh->crc7) {
 247                 log_err("crc7: verify failed at %llu/%u\n",
 248                                 io_u->offset + header_num * hdr->len,
 249                                 hdr->len);
 250                 log_err("crc7: wanted %x, got %x\n", vh->crc7, c);
 251                 return EIO;
 252         }
 253
 254         return 0;
 255 }
 256
 257 static int verify_io_u_crc16(struct verify_header *hdr, struct io_u *io_u,
 258                              unsigned int header_num)
 259 {
 260         void *p = io_u_verify_off(hdr, io_u, header_num);
 261         struct vhdr_crc16 *vh = hdr_priv(hdr);
 262         unsigned short c;
 263
 264         c = crc16(p, hdr->len - hdr_size(hdr));
 265
 266         if (c != vh->crc16) {
 267                 log_err("crc16: verify failed at %llu/%u\n",
 268                                 io_u->offset + header_num * hdr->len,
 269                                 hdr->len);
 270                 log_err("crc16: wanted %x, got %x\n", vh->crc16, c);
 271                 return EIO;
 272         }
 273
 274         return 0;
 275 }
 276
 277 static int verify_io_u_crc64(struct verify_header *hdr, struct io_u *io_u,
 278                              unsigned int header_num)
 279 {
 280         void *p = io_u_verify_off(hdr, io_u, header_num);
 281         struct vhdr_crc64 *vh = hdr_priv(hdr);
 282         unsigned long long c;
 283
 284         c = crc64(p, hdr->len - hdr_size(hdr));
 285
 286         if (c != vh->crc64) {
 287                 log_err("crc64: verify failed at %llu/%u\n",
 288                                 io_u->offset + header_num * hdr->len,
 289                                 hdr->len);
 290                 log_err("crc64: wanted %llx, got %llx\n", (unsigned long long) vh->crc64, c);
 291                 return EIO;
 292         }
 293
 294         return 0;
 295 }
 296
 297 static int verify_io_u_crc32(struct verify_header *hdr, struct io_u *io_u,
 298                              unsigned int header_num)
 299 {
 300         void *p = io_u_verify_off(hdr, io_u, header_num);
 301         struct vhdr_crc32 *vh = hdr_priv(hdr);
 302         uint32_t c;
 303
 304         c = crc32(p, hdr->len - hdr_size(hdr));
 305
 306         if (c != vh->crc32) {
 307                 log_err("crc32: verify failed at %llu/%u\n",
 308                                 io_u->offset + header_num * hdr->len,
 309                                 hdr->len);
 310                 log_err("crc32: wanted %x, got %x\n", vh->crc32, c);
 311                 return EIO;
 312         }
 313
 314         return 0;
 315 }
 316
 317 static int verify_io_u_md5(struct verify_header *hdr, struct io_u *io_u,
 318                            unsigned int header_num)
 319 {
 320         void *p = io_u_verify_off(hdr, io_u, header_num);
 321         struct vhdr_md5 *vh = hdr_priv(hdr);
 322         uint32_t hash[MD5_HASH_WORDS];
 323         struct md5_ctx md5_ctx = {
 324                 .hash = hash,
 325         };
 326
 327         md5_init(&md5_ctx);
 328         md5_update(&md5_ctx, p, hdr->len - hdr_size(hdr));
 329
 330         if (memcmp(vh->md5_digest, md5_ctx.hash, sizeof(hash))) {
 331                 log_err("md5: verify failed at %llu/%u\n",
 332                               io_u->offset + header_num * hdr->len,
 333                               hdr->len);
 334                 hexdump(vh->md5_digest, sizeof(vh->md5_digest));
 335                 hexdump(md5_ctx.hash, sizeof(hash));
 336                 return EIO;
 337         }
 338
 339         return 0;
 340 }
 341
 342 static unsigned int hweight8(unsigned int w)
 343 {
 344         unsigned int res = w - ((w >> 1) & 0x55);
 345
 346         res = (res & 0x33) + ((res >> 2) & 0x33);
 347         return (res + (res >> 4)) & 0x0F;
 348 }
 349
 350 int verify_io_u_pattern(unsigned long pattern, unsigned long pattern_size,
 351                         char *buf, unsigned int len, unsigned int mod)
 352 {
 353         unsigned int i;
 354         char split_pattern[4];
 355
 356         for (i = 0; i < 4; i++) {
 357                 split_pattern[i] = pattern & 0xff;
 358                 pattern >>= 8;
 359         }
 360
 361         for (i = 0; i < len; i++) {
 362                 if (buf[i] != split_pattern[mod]) {
 363                         unsigned int bits;
 364
 365                         bits = hweight8(buf[i] ^ split_pattern[mod]);
 366                         log_err("fio: got pattern %x, wanted %x. Bad bits %d\n",
 367                                 buf[i], split_pattern[mod], bits);
 368                         log_err("fio: bad pattern block offset %u\n", i);
 369                         return EIO;
 370                 }
 371                 mod++;
 372                 if (mod == pattern_size)
 373                         mod = 0;
 374         }
 375
 376         return 0;
 377 }
 378
 379 int verify_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 380 {
 381         struct verify_header *hdr;
 382         unsigned int hdr_size, hdr_inc, hdr_num = 0;
 383         void *p;
 384         int ret;
 385
 386         if (td->o.verify == VERIFY_NULL || io_u->ddir != DDIR_READ)
 387                 return 0;
 388
 389         hdr_inc = io_u->buflen;
 390         if (td->o.verify_interval)
 391                 hdr_inc = td->o.verify_interval;
 392
 393         ret = 0;
 394         for (p = io_u->buf; p < io_u->buf + io_u->buflen; p += hdr_inc, hdr_num++) {
 395                 if (ret && td->o.verify_fatal) {
 396                         td->terminate = 1;
 397                         break;
 398                 }
 399                 hdr_size = __hdr_size(td->o.verify);
 400                 if (td->o.verify_offset)
 401                         memswp(p, p + td->o.verify_offset, hdr_size);
 402                 hdr = p;
 403
 404                 if (hdr->fio_magic != FIO_HDR_MAGIC) {
 405                         log_err("Bad verify header %x\n", hdr->fio_magic);
 406                         return EIO;
 407                 }
 408
 409                 switch (hdr->verify_type) {
 410                 case VERIFY_MD5:
 411                         ret = verify_io_u_md5(hdr, io_u, hdr_num);
 412                         break;
 413                 case VERIFY_CRC64:
 414                         ret = verify_io_u_crc64(hdr, io_u, hdr_num);
 415                         break;
 416                 case VERIFY_CRC32:
 417                         ret = verify_io_u_crc32(hdr, io_u, hdr_num);
 418                         break;
 419                 case VERIFY_CRC16:
 420                         ret = verify_io_u_crc16(hdr, io_u, hdr_num);
 421                         break;
 422                 case VERIFY_CRC7:
 423                         ret = verify_io_u_crc7(hdr, io_u, hdr_num);
 424                         break;
 425                 case VERIFY_SHA256:
 426                         ret = verify_io_u_sha256(hdr, io_u, hdr_num);
 427                         break;
 428                 case VERIFY_SHA512:
 429                         ret = verify_io_u_sha512(hdr, io_u, hdr_num);
 430                         break;
 431                 case VERIFY_META:
 432                         ret = verify_io_u_meta(hdr, td, io_u, hdr_num);
 433                         break;
 434                 case VERIFY_PATTERN:
 435                         ret = verify_io_u_pattern(td->o.verify_pattern,
 436                                                   td->o.verify_pattern_bytes,
 437                                                   p + hdr_size,
 438                                                   hdr_inc - hdr_size,
 439                                                   hdr_size % 4);
 440                         if (ret)
 441                                 log_err("fio: verify failed at %llu/%u\n",
 442                                         io_u->offset + hdr_num * hdr->len,
 443                                         hdr->len);
 444                         break;
 445                 default:
 446                         log_err("Bad verify type %u\n", hdr->verify_type);
 447                         ret = EINVAL;
 448                 }
 449         }
 450
 451         return ret;
 452 }
 453
 454 static void fill_meta(struct verify_header *hdr, struct thread_data *td,
 455                       struct io_u *io_u, unsigned int header_num)
 456 {
 457         struct vhdr_meta *vh = hdr_priv(hdr);
 458
 459         vh->thread = td->thread_number;
 460
 461         vh->time_sec = io_u->start_time.tv_sec;
 462         vh->time_usec = io_u->start_time.tv_usec;
 463
 464         vh->numberio = td->io_issues[DDIR_WRITE];
 465
 466         vh->offset = io_u->offset + header_num * td->o.verify_interval;
 467 }
 468
 469 static void fill_sha512(struct verify_header *hdr, void *p, unsigned int len)
 470 {
 471         struct vhdr_sha512 *vh = hdr_priv(hdr);
 472         struct sha512_ctx sha512_ctx = {
 473                 .buf = vh->sha512,
 474         };
 475
 476         sha512_init(&sha512_ctx);
 477         sha512_update(&sha512_ctx, p, len);
 478 }
 479
 480 static void fill_sha256(struct verify_header *hdr, void *p, unsigned int len)
 481 {
 482         struct vhdr_sha256 *vh = hdr_priv(hdr);
 483         struct sha256_ctx sha256_ctx = {
 484                 .buf = vh->sha256,
 485         };
 486
 487         sha256_init(&sha256_ctx);
 488         sha256_update(&sha256_ctx, p, len);
 489 }
 490
 491 static void fill_crc7(struct verify_header *hdr, void *p, unsigned int len)
 492 {
 493         struct vhdr_crc7 *vh = hdr_priv(hdr);
 494
 495         vh->crc7 = crc7(p, len);
 496 }
 497
 498 static void fill_crc16(struct verify_header *hdr, void *p, unsigned int len)
 499 {
 500         struct vhdr_crc16 *vh = hdr_priv(hdr);
 501
 502         vh->crc16 = crc16(p, len);
 503 }
 504
 505 static void fill_crc32(struct verify_header *hdr, void *p, unsigned int len)
 506 {
 507         struct vhdr_crc32 *vh = hdr_priv(hdr);
 508
 509         vh->crc32 = crc32(p, len);
 510 }
 511
 512 static void fill_crc64(struct verify_header *hdr, void *p, unsigned int len)
 513 {
 514         struct vhdr_crc64 *vh = hdr_priv(hdr);
 515
 516         vh->crc64 = crc64(p, len);
 517 }
 518
 519 static void fill_md5(struct verify_header *hdr, void *p, unsigned int len)
 520 {
 521         struct vhdr_md5 *vh = hdr_priv(hdr);
 522         struct md5_ctx md5_ctx = {
 523                 .hash = (uint32_t *) vh->md5_digest,
 524         };
 525
 526         md5_init(&md5_ctx);
 527         md5_update(&md5_ctx, p, len);
 528 }
 529
 530 /*
 531  * fill body of io_u->buf with random data and add a header with the
 532  * crc32 or md5 sum of that data.
 533  */
 534 void populate_verify_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 535 {
 536         struct verify_header *hdr;
 537         void *p = io_u->buf, *data;
 538         unsigned int hdr_inc, data_len, header_num = 0;
 539
 540         if (td->o.verify == VERIFY_NULL)
 541                 return;
 542
 543         fill_pattern(td, p, io_u->buflen);
 544
 545         hdr_inc = io_u->buflen;
 546         if (td->o.verify_interval)
 547                 hdr_inc = td->o.verify_interval;
 548
 549         for (;p < io_u->buf + io_u->buflen; p += hdr_inc) {
 550                 hdr = p;
 551
 552                 hdr->fio_magic = FIO_HDR_MAGIC;
 553                 hdr->verify_type = td->o.verify;
 554                 hdr->len = hdr_inc;
 555                 data_len = hdr_inc - hdr_size(hdr);
 556
 557                 data = p + hdr_size(hdr);
 558                 switch (td->o.verify) {
 559                 case VERIFY_MD5:
 560                         fill_md5(hdr, data, data_len);
 561                         break;
 562                 case VERIFY_CRC64:
 563                         fill_crc64(hdr, data, data_len);
 564                         break;
 565                 case VERIFY_CRC32:
 566                         fill_crc32(hdr, data, data_len);
 567                         break;
 568                 case VERIFY_CRC16:
 569                         fill_crc16(hdr, data, data_len);
 570                         break;
 571                 case VERIFY_CRC7:
 572                         fill_crc7(hdr, data, data_len);
 573                         break;
 574                 case VERIFY_SHA256:
 575                         fill_sha256(hdr, data, data_len);
 576                         break;
 577                 case VERIFY_SHA512:
 578                         fill_sha512(hdr, data, data_len);
 579                         break;
 580                 case VERIFY_META:
 581                         fill_meta(hdr, td, io_u, header_num);
 582                         break;
 583                 case VERIFY_PATTERN:
 584                         break;
 585                 default:
 586                         log_err("fio: bad verify type: %d\n", td->o.verify);
 587                         assert(0);
 588                 }
 589                 if (td->o.verify_offset)
 590                         memswp(p, p + td->o.verify_offset, hdr_size(hdr));
 591                 header_num++;
 592         }
 593 }
 594
 595 int get_next_verify(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 596 {
 597         struct io_piece *ipo = NULL;
 598
 599         /*
 600          * this io_u is from a requeue, we already filled the offsets
 601          */
 602         if (io_u->file)
 603                 return 0;
 604
 605         if (!RB_EMPTY_ROOT(&td->io_hist_tree)) {
 606                 struct rb_node *n = rb_first(&td->io_hist_tree);
 607
 608                 ipo = rb_entry(n, struct io_piece, rb_node);
 609                 rb_erase(n, &td->io_hist_tree);
 610         } else if (!list_empty(&td->io_hist_list)) {
 611                 ipo = list_entry(td->io_hist_list.next, struct io_piece, list);
 612                 list_del(&ipo->list);
 613         }
 614
 615         if (ipo) {
 616                 io_u->offset = ipo->offset;
 617                 io_u->buflen = ipo->len;
 618                 io_u->file = ipo->file;
 619
 620                 if ((io_u->file->flags & FIO_FILE_OPEN) == 0) {
 621                         int r = td_io_open_file(td, io_u->file);
 622
 623                         if (r)
 624                                 return 1;
 625                 }
 626
 627                 get_file(ipo->file);
 628                 assert(io_u->file->flags & FIO_FILE_OPEN);
 629                 io_u->ddir = DDIR_READ;
 630                 io_u->xfer_buf = io_u->buf;
 631                 io_u->xfer_buflen = io_u->buflen;
 632                 free(ipo);
 633                 return 0;
 634         }
 635
 636         return 1;
 637 }