verify: disable numberio check for multiple block sizes
[fio.git] / 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 #include <pthread.h>
9 #include <libgen.h>
10
11 #include "fio.h"
12 #include "verify.h"
13 #include "trim.h"
14 #include "lib/rand.h"
15 #include "lib/hweight.h"
16
17 #include "crc/md5.h"
18 #include "crc/crc64.h"
19 #include "crc/crc32.h"
20 #include "crc/crc32c.h"
21 #include "crc/crc16.h"
22 #include "crc/crc7.h"
23 #include "crc/sha256.h"
24 #include "crc/sha512.h"
25 #include "crc/sha1.h"
26 #include "crc/xxhash.h"
27
28 static void populate_hdr(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
29                          struct verify_header *hdr, unsigned int header_num,
30                          unsigned int header_len);
31
32 static void fill_pattern(struct thread_data *td, void *p, unsigned int len,
33                          char *pattern, unsigned int pattern_bytes)
34 {
35         switch (pattern_bytes) {
36         case 0:
37                 assert(0);
38                 break;
39         case 1:
40                 dprint(FD_VERIFY, "fill verify pattern b=0 len=%u\n", len);
41                 memset(p, pattern[0], len);
42                 break;
43         default: {
44                 unsigned int i = 0, size = 0;
45                 unsigned char *b = p;
46
47                 dprint(FD_VERIFY, "fill verify pattern b=%d len=%u\n",
48                                         pattern_bytes, len);
49
50                 while (i < len) {
51                         size = pattern_bytes;
52                         if (size > (len - i))
53                                 size = len - i;
54                         memcpy(b+i, pattern, size);
55                         i += size;
56                 }
57                 break;
58                 }
59         }
60 }
61
62 void fill_buffer_pattern(struct thread_data *td, void *p, unsigned int len)
63 {
64         fill_pattern(td, p, len, td->o.buffer_pattern, td->o.buffer_pattern_bytes);
65 }
66
67 void fill_verify_pattern(struct thread_data *td, void *p, unsigned int len,
68                          struct io_u *io_u, unsigned long seed, int use_seed)
69 {
70         if (!td->o.verify_pattern_bytes) {
71                 dprint(FD_VERIFY, "fill random bytes len=%u\n", len);
72
73                 if (use_seed)
74                         __fill_random_buf(p, len, seed);
75                 else
76                         io_u->rand_seed = fill_random_buf(&td->__verify_state, p, len);
77                 return;
78         }
79
80         if (io_u->buf_filled_len >= len) {
81                 dprint(FD_VERIFY, "using already filled verify pattern b=%d len=%u\n",
82                         td->o.verify_pattern_bytes, len);
83                 return;
84         }
85
86         fill_pattern(td, p, len, td->o.verify_pattern, td->o.verify_pattern_bytes);
87
88         io_u->buf_filled_len = len;
89 }
90
91 static unsigned int get_hdr_inc(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
92 {
93         unsigned int hdr_inc;
94
95         hdr_inc = io_u->buflen;
96         if (td->o.verify_interval && td->o.verify_interval <= io_u->buflen)
97                 hdr_inc = td->o.verify_interval;
98
99         return hdr_inc;
100 }
101
102 static void fill_pattern_headers(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
103                                  unsigned long seed, int use_seed)
104 {
105         unsigned int hdr_inc, header_num;
106         struct verify_header *hdr;
107         void *p = io_u->buf;
108
109         fill_verify_pattern(td, p, io_u->buflen, io_u, seed, use_seed);
110
111         hdr_inc = get_hdr_inc(td, io_u);
112         header_num = 0;
113         for (; p < io_u->buf + io_u->buflen; p += hdr_inc) {
114                 hdr = p;
115                 populate_hdr(td, io_u, hdr, header_num, hdr_inc);
116                 header_num++;
117         }
118 }
119
120 static void memswp(void *buf1, void *buf2, unsigned int len)
121 {
122         char swap[200];
123
124         assert(len <= sizeof(swap));
125
126         memcpy(&swap, buf1, len);
127         memcpy(buf1, buf2, len);
128         memcpy(buf2, &swap, len);
129 }
130
131 static void hexdump(void *buffer, int len)
132 {
133         unsigned char *p = buffer;
134         int i;
135
136         for (i = 0; i < len; i++)
137                 log_err("%02x", p[i]);
138         log_err("\n");
139 }
140
141 /*
142  * Prepare for separation of verify_header and checksum header
143  */
144 static inline unsigned int __hdr_size(int verify_type)
145 {
146         unsigned int len = 0;
147
148         switch (verify_type) {
149         case VERIFY_NONE:
150         case VERIFY_NULL:
151                 len = 0;
152                 break;
153         case VERIFY_MD5:
154                 len = sizeof(struct vhdr_md5);
155                 break;
156         case VERIFY_CRC64:
157                 len = sizeof(struct vhdr_crc64);
158                 break;
159         case VERIFY_CRC32C:
160         case VERIFY_CRC32:
161         case VERIFY_CRC32C_INTEL:
162                 len = sizeof(struct vhdr_crc32);
163                 break;
164         case VERIFY_CRC16:
165                 len = sizeof(struct vhdr_crc16);
166                 break;
167         case VERIFY_CRC7:
168                 len = sizeof(struct vhdr_crc7);
169                 break;
170         case VERIFY_SHA256:
171                 len = sizeof(struct vhdr_sha256);
172                 break;
173         case VERIFY_SHA512:
174                 len = sizeof(struct vhdr_sha512);
175                 break;
176         case VERIFY_XXHASH:
177                 len = sizeof(struct vhdr_xxhash);
178                 break;
179         case VERIFY_META:
180                 len = sizeof(struct vhdr_meta);
181                 break;
182         case VERIFY_SHA1:
183                 len = sizeof(struct vhdr_sha1);
184                 break;
185         case VERIFY_PATTERN:
186                 len = 0;
187                 break;
188         default:
189                 log_err("fio: unknown verify header!\n");
190                 assert(0);
191         }
192
193         return len + sizeof(struct verify_header);
194 }
195
196 static inline unsigned int hdr_size(struct verify_header *hdr)
197 {
198         return __hdr_size(hdr->verify_type);
199 }
200
201 static void *hdr_priv(struct verify_header *hdr)
202 {
203         void *priv = hdr;
204
205         return priv + sizeof(struct verify_header);
206 }
207
208 /*
209  * Verify container, pass info to verify handlers and allow them to
210  * pass info back in case of error
211  */
212 struct vcont {
213         /*
214          * Input
215          */
216         struct io_u *io_u;
217         unsigned int hdr_num;
218         struct thread_data *td;
219
220         /*
221          * Output, only valid in case of error
222          */
223         const char *name;
224         void *good_crc;
225         void *bad_crc;
226         unsigned int crc_len;
227 };
228
229 #define DUMP_BUF_SZ     255
230 static int dump_buf_warned;
231
232 static void dump_buf(char *buf, unsigned int len, unsigned long long offset,
233                      const char *type, struct fio_file *f)
234 {
235         char *ptr, fname[DUMP_BUF_SZ];
236         size_t buf_left = DUMP_BUF_SZ;
237         int ret, fd;
238
239         ptr = strdup(f->file_name);
240
241         fname[DUMP_BUF_SZ - 1] = '\0';
242         strncpy(fname, basename(ptr), DUMP_BUF_SZ - 1);
243
244         buf_left -= strlen(fname);
245         if (buf_left <= 0) {
246                 if (!dump_buf_warned) {
247                         log_err("fio: verify failure dump buffer too small\n");
248                         dump_buf_warned = 1;
249                 }
250                 free(ptr);
251                 return;
252         }
253
254         snprintf(fname + strlen(fname), buf_left, ".%llu.%s", offset, type);
255
256         fd = open(fname, O_CREAT | O_TRUNC | O_WRONLY, 0644);
257         if (fd < 0) {
258                 perror("open verify buf file");
259                 return;
260         }
261
262         while (len) {
263                 ret = write(fd, buf, len);
264                 if (!ret)
265                         break;
266                 else if (ret < 0) {
267                         perror("write verify buf file");
268                         break;
269                 }
270                 len -= ret;
271                 buf += ret;
272         }
273
274         close(fd);
275         log_err("       %s data dumped as %s\n", type, fname);
276         free(ptr);
277 }
278
279 /*
280  * Dump the contents of the read block and re-generate the correct data
281  * and dump that too.
282  */
283 static void dump_verify_buffers(struct verify_header *hdr, struct vcont *vc)
284 {
285         struct thread_data *td = vc->td;
286         struct io_u *io_u = vc->io_u;
287         unsigned long hdr_offset;
288         struct io_u dummy;
289         void *buf;
290
291         if (!td->o.verify_dump)
292                 return;
293
294         /*
295          * Dump the contents we just read off disk
296          */
297         hdr_offset = vc->hdr_num * hdr->len;
298
299         dump_buf(io_u->buf + hdr_offset, hdr->len, io_u->offset + hdr_offset,
300                         "received", vc->io_u->file);
301
302         /*
303          * Allocate a new buf and re-generate the original data
304          */
305         buf = malloc(io_u->buflen);
306         dummy = *io_u;
307         dummy.buf = buf;
308         dummy.rand_seed = hdr->rand_seed;
309         dummy.buf_filled_len = 0;
310         dummy.buflen = io_u->buflen;
311
312         fill_pattern_headers(td, &dummy, hdr->rand_seed, 1);
313
314         dump_buf(buf + hdr_offset, hdr->len, io_u->offset + hdr_offset,
315                         "expected", vc->io_u->file);
316         free(buf);
317 }
318
319 static void log_verify_failure(struct verify_header *hdr, struct vcont *vc)
320 {
321         unsigned long long offset;
322
323         offset = vc->io_u->offset;
324         offset += vc->hdr_num * hdr->len;
325         log_err("%.8s: verify failed at file %s offset %llu, length %u\n",
326                         vc->name, vc->io_u->file->file_name, offset, hdr->len);
327
328         if (vc->good_crc && vc->bad_crc) {
329                 log_err("       Expected CRC: ");
330                 hexdump(vc->good_crc, vc->crc_len);
331                 log_err("       Received CRC: ");
332                 hexdump(vc->bad_crc, vc->crc_len);
333         }
334
335         dump_verify_buffers(hdr, vc);
336 }
337
338 /*
339  * Return data area 'header_num'
340  */
341 static inline void *io_u_verify_off(struct verify_header *hdr, struct vcont *vc)
342 {
343         return vc->io_u->buf + vc->hdr_num * hdr->len + hdr_size(hdr);
344 }
345
346 static int verify_io_u_pattern(struct verify_header *hdr, struct vcont *vc)
347 {
348         struct thread_data *td = vc->td;
349         struct io_u *io_u = vc->io_u;
350         char *buf, *pattern;
351         unsigned int header_size = __hdr_size(td->o.verify);
352         unsigned int len, mod, i, size, pattern_size;
353
354         pattern = td->o.verify_pattern;
355         pattern_size = td->o.verify_pattern_bytes;
356         if (pattern_size <= 1)
357                 pattern_size = MAX_PATTERN_SIZE;
358         buf = (void *) hdr + header_size;
359         len = get_hdr_inc(td, io_u) - header_size;
360         mod = header_size % pattern_size;
361
362         for (i = 0; i < len; i += size) {
363                 size = pattern_size - mod;
364                 if (size > (len - i))
365                         size = len - i;
366                 if (memcmp(buf + i, pattern + mod, size))
367                         /* Let the slow compare find the first mismatch byte. */
368                         break;
369                 mod = 0;
370         }
371
372         for (; i < len; i++) {
373                 if (buf[i] != pattern[mod]) {
374                         unsigned int bits;
375
376                         bits = hweight8(buf[i] ^ pattern[mod]);
377                         log_err("fio: got pattern %x, wanted %x. Bad bits %d\n",
378                                 buf[i], pattern[mod], bits);
379                         log_err("fio: bad pattern block offset %u\n", i);
380                         dump_verify_buffers(hdr, vc);
381                         return EILSEQ;
382                 }
383                 mod++;
384                 if (mod == td->o.verify_pattern_bytes)
385                         mod = 0;
386         }
387
388         return 0;
389 }
390
391 static int verify_io_u_meta(struct verify_header *hdr, struct vcont *vc)
392 {
393         struct thread_data *td = vc->td;
394         struct vhdr_meta *vh = hdr_priv(hdr);
395         struct io_u *io_u = vc->io_u;
396         int ret = EILSEQ;
397
398         dprint(FD_VERIFY, "meta verify io_u %p, len %u\n", io_u, hdr->len);
399
400         if (vh->offset == io_u->offset + vc->hdr_num * td->o.verify_interval)
401                 ret = 0;
402
403         if (td->o.verify_pattern_bytes)
404                 ret |= verify_io_u_pattern(hdr, vc);
405
406         /*
407          * For read-only workloads, the program cannot be certain of the
408          * last numberio written to a block. Checking of numberio will be
409          * done only for workloads that write data.  For verify_only,
410          * numberio will be checked in the last iteration when the correct
411          * state of numberio, that would have been written to each block
412          * in a previous run of fio, has been reached.
413          */
414         if ((td_write(td) || td_rw(td)) && (td_min_bs(td) == td_max_bs(td)))
415                 if (!td->o.verify_only || td->o.loops == 0)
416                         if (vh->numberio != io_u->numberio)
417                                 ret = EILSEQ;
418
419         if (!ret)
420                 return 0;
421
422         vc->name = "meta";
423         log_verify_failure(hdr, vc);
424         return ret;
425 }
426
427 static int verify_io_u_xxhash(struct verify_header *hdr, struct vcont *vc)
428 {
429         void *p = io_u_verify_off(hdr, vc);
430         struct vhdr_xxhash *vh = hdr_priv(hdr);
431         uint32_t hash;
432         void *state;
433
434         dprint(FD_VERIFY, "xxhash verify io_u %p, len %u\n", vc->io_u, hdr->len);
435
436         state = XXH32_init(1);
437         XXH32_update(state, p, hdr->len - hdr_size(hdr));
438         hash = XXH32_digest(state);
439
440         if (vh->hash == hash)
441                 return 0;
442
443         vc->name = "xxhash";
444         vc->good_crc = &vh->hash;
445         vc->bad_crc = &hash;
446         vc->crc_len = sizeof(hash);
447         log_verify_failure(hdr, vc);
448         return EILSEQ;
449 }
450
451 static int verify_io_u_sha512(struct verify_header *hdr, struct vcont *vc)
452 {
453         void *p = io_u_verify_off(hdr, vc);
454         struct vhdr_sha512 *vh = hdr_priv(hdr);
455         uint8_t sha512[128];
456         struct fio_sha512_ctx sha512_ctx = {
457                 .buf = sha512,
458         };
459
460         dprint(FD_VERIFY, "sha512 verify io_u %p, len %u\n", vc->io_u, hdr->len);
461
462         fio_sha512_init(&sha512_ctx);
463         fio_sha512_update(&sha512_ctx, p, hdr->len - hdr_size(hdr));
464
465         if (!memcmp(vh->sha512, sha512_ctx.buf, sizeof(sha512)))
466                 return 0;
467
468         vc->name = "sha512";
469         vc->good_crc = vh->sha512;
470         vc->bad_crc = sha512_ctx.buf;
471         vc->crc_len = sizeof(vh->sha512);
472         log_verify_failure(hdr, vc);
473         return EILSEQ;
474 }
475
476 static int verify_io_u_sha256(struct verify_header *hdr, struct vcont *vc)
477 {
478         void *p = io_u_verify_off(hdr, vc);
479         struct vhdr_sha256 *vh = hdr_priv(hdr);
480         uint8_t sha256[64];
481         struct fio_sha256_ctx sha256_ctx = {
482                 .buf = sha256,
483         };
484
485         dprint(FD_VERIFY, "sha256 verify io_u %p, len %u\n", vc->io_u, hdr->len);
486
487         fio_sha256_init(&sha256_ctx);
488         fio_sha256_update(&sha256_ctx, p, hdr->len - hdr_size(hdr));
489
490         if (!memcmp(vh->sha256, sha256_ctx.buf, sizeof(sha256)))
491                 return 0;
492
493         vc->name = "sha256";
494         vc->good_crc = vh->sha256;
495         vc->bad_crc = sha256_ctx.buf;
496         vc->crc_len = sizeof(vh->sha256);
497         log_verify_failure(hdr, vc);
498         return EILSEQ;
499 }
500
501 static int verify_io_u_sha1(struct verify_header *hdr, struct vcont *vc)
502 {
503         void *p = io_u_verify_off(hdr, vc);
504         struct vhdr_sha1 *vh = hdr_priv(hdr);
505         uint32_t sha1[5];
506         struct fio_sha1_ctx sha1_ctx = {
507                 .H = sha1,
508         };
509
510         dprint(FD_VERIFY, "sha1 verify io_u %p, len %u\n", vc->io_u, hdr->len);
511
512         fio_sha1_init(&sha1_ctx);
513         fio_sha1_update(&sha1_ctx, p, hdr->len - hdr_size(hdr));
514
515         if (!memcmp(vh->sha1, sha1_ctx.H, sizeof(sha1)))
516                 return 0;
517
518         vc->name = "sha1";
519         vc->good_crc = vh->sha1;
520         vc->bad_crc = sha1_ctx.H;
521         vc->crc_len = sizeof(vh->sha1);
522         log_verify_failure(hdr, vc);
523         return EILSEQ;
524 }
525
526 static int verify_io_u_crc7(struct verify_header *hdr, struct vcont *vc)
527 {
528         void *p = io_u_verify_off(hdr, vc);
529         struct vhdr_crc7 *vh = hdr_priv(hdr);
530         unsigned char c;
531
532         dprint(FD_VERIFY, "crc7 verify io_u %p, len %u\n", vc->io_u, hdr->len);
533
534         c = fio_crc7(p, hdr->len - hdr_size(hdr));
535
536         if (c == vh->crc7)
537                 return 0;
538
539         vc->name = "crc7";
540         vc->good_crc = &vh->crc7;
541         vc->bad_crc = &c;
542         vc->crc_len = 1;
543         log_verify_failure(hdr, vc);
544         return EILSEQ;
545 }
546
547 static int verify_io_u_crc16(struct verify_header *hdr, struct vcont *vc)
548 {
549         void *p = io_u_verify_off(hdr, vc);
550         struct vhdr_crc16 *vh = hdr_priv(hdr);
551         unsigned short c;
552
553         dprint(FD_VERIFY, "crc16 verify io_u %p, len %u\n", vc->io_u, hdr->len);
554
555         c = fio_crc16(p, hdr->len - hdr_size(hdr));
556
557         if (c == vh->crc16)
558                 return 0;
559
560         vc->name = "crc16";
561         vc->good_crc = &vh->crc16;
562         vc->bad_crc = &c;
563         vc->crc_len = 2;
564         log_verify_failure(hdr, vc);
565         return EILSEQ;
566 }
567
568 static int verify_io_u_crc64(struct verify_header *hdr, struct vcont *vc)
569 {
570         void *p = io_u_verify_off(hdr, vc);
571         struct vhdr_crc64 *vh = hdr_priv(hdr);
572         unsigned long long c;
573
574         dprint(FD_VERIFY, "crc64 verify io_u %p, len %u\n", vc->io_u, hdr->len);
575
576         c = fio_crc64(p, hdr->len - hdr_size(hdr));
577
578         if (c == vh->crc64)
579                 return 0;
580
581         vc->name = "crc64";
582         vc->good_crc = &vh->crc64;
583         vc->bad_crc = &c;
584         vc->crc_len = 8;
585         log_verify_failure(hdr, vc);
586         return EILSEQ;
587 }
588
589 static int verify_io_u_crc32(struct verify_header *hdr, struct vcont *vc)
590 {
591         void *p = io_u_verify_off(hdr, vc);
592         struct vhdr_crc32 *vh = hdr_priv(hdr);
593         uint32_t c;
594
595         dprint(FD_VERIFY, "crc32 verify io_u %p, len %u\n", vc->io_u, hdr->len);
596
597         c = fio_crc32(p, hdr->len - hdr_size(hdr));
598
599         if (c == vh->crc32)
600                 return 0;
601
602         vc->name = "crc32";
603         vc->good_crc = &vh->crc32;
604         vc->bad_crc = &c;
605         vc->crc_len = 4;
606         log_verify_failure(hdr, vc);
607         return EILSEQ;
608 }
609
610 static int verify_io_u_crc32c(struct verify_header *hdr, struct vcont *vc)
611 {
612         void *p = io_u_verify_off(hdr, vc);
613         struct vhdr_crc32 *vh = hdr_priv(hdr);
614         uint32_t c;
615
616         dprint(FD_VERIFY, "crc32c verify io_u %p, len %u\n", vc->io_u, hdr->len);
617
618         c = fio_crc32c(p, hdr->len - hdr_size(hdr));
619
620         if (c == vh->crc32)
621                 return 0;
622
623         vc->name = "crc32c";
624         vc->good_crc = &vh->crc32;
625         vc->bad_crc = &c;
626         vc->crc_len = 4;
627         log_verify_failure(hdr, vc);
628         return EILSEQ;
629 }
630
631 static int verify_io_u_md5(struct verify_header *hdr, struct vcont *vc)
632 {
633         void *p = io_u_verify_off(hdr, vc);
634         struct vhdr_md5 *vh = hdr_priv(hdr);
635         uint32_t hash[MD5_HASH_WORDS];
636         struct fio_md5_ctx md5_ctx = {
637                 .hash = hash,
638         };
639
640         dprint(FD_VERIFY, "md5 verify io_u %p, len %u\n", vc->io_u, hdr->len);
641
642         fio_md5_init(&md5_ctx);
643         fio_md5_update(&md5_ctx, p, hdr->len - hdr_size(hdr));
644
645         if (!memcmp(vh->md5_digest, md5_ctx.hash, sizeof(hash)))
646                 return 0;
647
648         vc->name = "md5";
649         vc->good_crc = vh->md5_digest;
650         vc->bad_crc = md5_ctx.hash;
651         vc->crc_len = sizeof(hash);
652         log_verify_failure(hdr, vc);
653         return EILSEQ;
654 }
655
656 /*
657  * Push IO verification to a separate thread
658  */
659 int verify_io_u_async(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
660 {
661         if (io_u->file)
662                 put_file_log(td, io_u->file);
663
664         pthread_mutex_lock(&td->io_u_lock);
665
666         if (io_u->flags & IO_U_F_IN_CUR_DEPTH) {
667                 td->cur_depth--;
668                 io_u->flags &= ~IO_U_F_IN_CUR_DEPTH;
669         }
670         flist_add_tail(&io_u->verify_list, &td->verify_list);
671         io_u->flags |= IO_U_F_FREE_DEF;
672         pthread_mutex_unlock(&td->io_u_lock);
673
674         pthread_cond_signal(&td->verify_cond);
675         return 0;
676 }
677
678 static int verify_trimmed_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
679 {
680         static char zero_buf[1024];
681         unsigned int this_len, len;
682         int ret = 0;
683         void *p;
684
685         if (!td->o.trim_zero)
686                 return 0;
687
688         len = io_u->buflen;
689         p = io_u->buf;
690         do {
691                 this_len = sizeof(zero_buf);
692                 if (this_len > len)
693                         this_len = len;
694                 if (memcmp(p, zero_buf, this_len)) {
695                         ret = EILSEQ;
696                         break;
697                 }
698                 len -= this_len;
699                 p += this_len;
700         } while (len);
701
702         if (!ret)
703                 return 0;
704
705         log_err("trim: verify failed at file %s offset %llu, length %lu"
706                 ", block offset %lu\n",
707                         io_u->file->file_name, io_u->offset, io_u->buflen,
708                         (unsigned long) (p - io_u->buf));
709         return ret;
710 }
711
712 static int verify_header(struct io_u *io_u, struct verify_header *hdr,
713                          unsigned int hdr_num, unsigned int hdr_len)
714 {
715         void *p = hdr;
716         uint32_t crc;
717
718         if (hdr->magic != FIO_HDR_MAGIC) {
719                 log_err("verify: bad magic header %x, wanted %x",
720                         hdr->magic, FIO_HDR_MAGIC);
721                 goto err;
722         }
723         if (hdr->len != hdr_len) {
724                 log_err("verify: bad header length %u, wanted %u",
725                         hdr->len, hdr_len);
726                 goto err;
727         }
728         if (hdr->rand_seed != io_u->rand_seed) {
729                 log_err("verify: bad header rand_seed %"PRIu64
730                         ", wanted %"PRIu64,
731                         hdr->rand_seed, io_u->rand_seed);
732                 goto err;
733         }
734
735         crc = fio_crc32c(p, offsetof(struct verify_header, crc32));
736         if (crc != hdr->crc32) {
737                 log_err("verify: bad header crc %x, calculated %x",
738                         hdr->crc32, crc);
739                 goto err;
740         }
741         return 0;
742
743 err:
744         log_err(" at file %s offset %llu, length %u\n",
745                 io_u->file->file_name,
746                 io_u->offset + hdr_num * hdr_len, hdr_len);
747         return EILSEQ;
748 }
749
750 int verify_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
751 {
752         struct verify_header *hdr;
753         unsigned int header_size, hdr_inc, hdr_num = 0;
754         void *p;
755         int ret;
756
757         if (td->o.verify == VERIFY_NULL || io_u->ddir != DDIR_READ)
758                 return 0;
759         if (io_u->flags & IO_U_F_TRIMMED) {
760                 ret = verify_trimmed_io_u(td, io_u);
761                 goto done;
762         }
763
764         hdr_inc = get_hdr_inc(td, io_u);
765
766         ret = 0;
767         for (p = io_u->buf; p < io_u->buf + io_u->buflen;
768              p += hdr_inc, hdr_num++) {
769                 struct vcont vc = {
770                         .io_u           = io_u,
771                         .hdr_num        = hdr_num,
772                         .td             = td,
773                 };
774                 unsigned int verify_type;
775
776                 if (ret && td->o.verify_fatal)
777                         break;
778
779                 header_size = __hdr_size(td->o.verify);
780                 if (td->o.verify_offset)
781                         memswp(p, p + td->o.verify_offset, header_size);
782                 hdr = p;
783
784                 /*
785                  * Make rand_seed check pass when have verifysort or
786                  * verify_backlog.
787                  */
788                 if (td->o.verifysort || (td->flags & TD_F_VER_BACKLOG))
789                         io_u->rand_seed = hdr->rand_seed;
790
791                 ret = verify_header(io_u, hdr, hdr_num, hdr_inc);
792                 if (ret)
793                         return ret;
794
795                 if (td->o.verify != VERIFY_NONE)
796                         verify_type = td->o.verify;
797                 else
798                         verify_type = hdr->verify_type;
799
800                 switch (verify_type) {
801                 case VERIFY_MD5:
802                         ret = verify_io_u_md5(hdr, &vc);
803                         break;
804                 case VERIFY_CRC64:
805                         ret = verify_io_u_crc64(hdr, &vc);
806                         break;
807                 case VERIFY_CRC32C:
808                 case VERIFY_CRC32C_INTEL:
809                         ret = verify_io_u_crc32c(hdr, &vc);
810                         break;
811                 case VERIFY_CRC32:
812                         ret = verify_io_u_crc32(hdr, &vc);
813                         break;
814                 case VERIFY_CRC16:
815                         ret = verify_io_u_crc16(hdr, &vc);
816                         break;
817                 case VERIFY_CRC7:
818                         ret = verify_io_u_crc7(hdr, &vc);
819                         break;
820                 case VERIFY_SHA256:
821                         ret = verify_io_u_sha256(hdr, &vc);
822                         break;
823                 case VERIFY_SHA512:
824                         ret = verify_io_u_sha512(hdr, &vc);
825                         break;
826                 case VERIFY_XXHASH:
827                         ret = verify_io_u_xxhash(hdr, &vc);
828                         break;
829                 case VERIFY_META:
830                         ret = verify_io_u_meta(hdr, &vc);
831                         break;
832                 case VERIFY_SHA1:
833                         ret = verify_io_u_sha1(hdr, &vc);
834                         break;
835                 case VERIFY_PATTERN:
836                         ret = verify_io_u_pattern(hdr, &vc);
837                         break;
838                 default:
839                         log_err("Bad verify type %u\n", hdr->verify_type);
840                         ret = EINVAL;
841                 }
842
843                 if (ret && verify_type != hdr->verify_type)
844                         log_err("fio: verify type mismatch (%u media, %u given)\n",
845                                         hdr->verify_type, verify_type);
846         }
847
848 done:
849         if (ret && td->o.verify_fatal)
850                 fio_mark_td_terminate(td);
851
852         return ret;
853 }
854
855 static void fill_meta(struct verify_header *hdr, struct thread_data *td,
856                       struct io_u *io_u, unsigned int header_num)
857 {
858         struct vhdr_meta *vh = hdr_priv(hdr);
859
860         vh->thread = td->thread_number;
861
862         vh->time_sec = io_u->start_time.tv_sec;
863         vh->time_usec = io_u->start_time.tv_usec;
864
865         vh->numberio = io_u->numberio;
866
867         vh->offset = io_u->offset + header_num * td->o.verify_interval;
868 }
869
870 static void fill_xxhash(struct verify_header *hdr, void *p, unsigned int len)
871 {
872         struct vhdr_xxhash *vh = hdr_priv(hdr);
873         void *state;
874
875         state = XXH32_init(1);
876         XXH32_update(state, p, len);
877         vh->hash = XXH32_digest(state);
878 }
879
880 static void fill_sha512(struct verify_header *hdr, void *p, unsigned int len)
881 {
882         struct vhdr_sha512 *vh = hdr_priv(hdr);
883         struct fio_sha512_ctx sha512_ctx = {
884                 .buf = vh->sha512,
885         };
886
887         fio_sha512_init(&sha512_ctx);
888         fio_sha512_update(&sha512_ctx, p, len);
889 }
890
891 static void fill_sha256(struct verify_header *hdr, void *p, unsigned int len)
892 {
893         struct vhdr_sha256 *vh = hdr_priv(hdr);
894         struct fio_sha256_ctx sha256_ctx = {
895                 .buf = vh->sha256,
896         };
897
898         fio_sha256_init(&sha256_ctx);
899         fio_sha256_update(&sha256_ctx, p, len);
900 }
901
902 static void fill_sha1(struct verify_header *hdr, void *p, unsigned int len)
903 {
904         struct vhdr_sha1 *vh = hdr_priv(hdr);
905         struct fio_sha1_ctx sha1_ctx = {
906                 .H = vh->sha1,
907         };
908
909         fio_sha1_init(&sha1_ctx);
910         fio_sha1_update(&sha1_ctx, p, len);
911 }
912
913 static void fill_crc7(struct verify_header *hdr, void *p, unsigned int len)
914 {
915         struct vhdr_crc7 *vh = hdr_priv(hdr);
916
917         vh->crc7 = fio_crc7(p, len);
918 }
919
920 static void fill_crc16(struct verify_header *hdr, void *p, unsigned int len)
921 {
922         struct vhdr_crc16 *vh = hdr_priv(hdr);
923
924         vh->crc16 = fio_crc16(p, len);
925 }
926
927 static void fill_crc32(struct verify_header *hdr, void *p, unsigned int len)
928 {
929         struct vhdr_crc32 *vh = hdr_priv(hdr);
930
931         vh->crc32 = fio_crc32(p, len);
932 }
933
934 static void fill_crc32c(struct verify_header *hdr, void *p, unsigned int len)
935 {
936         struct vhdr_crc32 *vh = hdr_priv(hdr);
937
938         vh->crc32 = fio_crc32c(p, len);
939 }
940
941 static void fill_crc64(struct verify_header *hdr, void *p, unsigned int len)
942 {
943         struct vhdr_crc64 *vh = hdr_priv(hdr);
944
945         vh->crc64 = fio_crc64(p, len);
946 }
947
948 static void fill_md5(struct verify_header *hdr, void *p, unsigned int len)
949 {
950         struct vhdr_md5 *vh = hdr_priv(hdr);
951         struct fio_md5_ctx md5_ctx = {
952                 .hash = (uint32_t *) vh->md5_digest,
953         };
954
955         fio_md5_init(&md5_ctx);
956         fio_md5_update(&md5_ctx, p, len);
957 }
958
959 static void populate_hdr(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
960                          struct verify_header *hdr, unsigned int header_num,
961                          unsigned int header_len)
962 {
963         unsigned int data_len;
964         void *data, *p;
965
966         p = (void *) hdr;
967
968         hdr->magic = FIO_HDR_MAGIC;
969         hdr->verify_type = td->o.verify;
970         hdr->len = header_len;
971         hdr->rand_seed = io_u->rand_seed;
972         hdr->crc32 = fio_crc32c(p, offsetof(struct verify_header, crc32));
973
974         data_len = header_len - hdr_size(hdr);
975
976         data = p + hdr_size(hdr);
977         switch (td->o.verify) {
978         case VERIFY_MD5:
979                 dprint(FD_VERIFY, "fill md5 io_u %p, len %u\n",
980                                                 io_u, hdr->len);
981                 fill_md5(hdr, data, data_len);
982                 break;
983         case VERIFY_CRC64:
984                 dprint(FD_VERIFY, "fill crc64 io_u %p, len %u\n",
985                                                 io_u, hdr->len);
986                 fill_crc64(hdr, data, data_len);
987                 break;
988         case VERIFY_CRC32C:
989         case VERIFY_CRC32C_INTEL:
990                 dprint(FD_VERIFY, "fill crc32c io_u %p, len %u\n",
991                                                 io_u, hdr->len);
992                 fill_crc32c(hdr, data, data_len);
993                 break;
994         case VERIFY_CRC32:
995                 dprint(FD_VERIFY, "fill crc32 io_u %p, len %u\n",
996                                                 io_u, hdr->len);
997                 fill_crc32(hdr, data, data_len);
998                 break;
999         case VERIFY_CRC16:
1000                 dprint(FD_VERIFY, "fill crc16 io_u %p, len %u\n",
1001                                                 io_u, hdr->len);
1002                 fill_crc16(hdr, data, data_len);
1003                 break;
1004         case VERIFY_CRC7:
1005                 dprint(FD_VERIFY, "fill crc7 io_u %p, len %u\n",
1006                                                 io_u, hdr->len);
1007                 fill_crc7(hdr, data, data_len);
1008                 break;
1009         case VERIFY_SHA256:
1010                 dprint(FD_VERIFY, "fill sha256 io_u %p, len %u\n",
1011                                                 io_u, hdr->len);
1012                 fill_sha256(hdr, data, data_len);
1013                 break;
1014         case VERIFY_SHA512:
1015                 dprint(FD_VERIFY, "fill sha512 io_u %p, len %u\n",
1016                                                 io_u, hdr->len);
1017                 fill_sha512(hdr, data, data_len);
1018                 break;
1019         case VERIFY_XXHASH:
1020                 dprint(FD_VERIFY, "fill xxhash io_u %p, len %u\n",
1021                                                 io_u, hdr->len);
1022                 fill_xxhash(hdr, data, data_len);
1023                 break;
1024         case VERIFY_META:
1025                 dprint(FD_VERIFY, "fill meta io_u %p, len %u\n",
1026                                                 io_u, hdr->len);
1027                 fill_meta(hdr, td, io_u, header_num);
1028                 break;
1029         case VERIFY_SHA1:
1030                 dprint(FD_VERIFY, "fill sha1 io_u %p, len %u\n",
1031                                                 io_u, hdr->len);
1032                 fill_sha1(hdr, data, data_len);
1033                 break;
1034         case VERIFY_PATTERN:
1035                 /* nothing to do here */
1036                 break;
1037         default:
1038                 log_err("fio: bad verify type: %d\n", td->o.verify);
1039                 assert(0);
1040         }
1041         if (td->o.verify_offset)
1042                 memswp(p, p + td->o.verify_offset, hdr_size(hdr));
1043 }
1044
1045 /*
1046  * fill body of io_u->buf with random data and add a header with the
1047  * checksum of choice
1048  */
1049 void populate_verify_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1050 {
1051         if (td->o.verify == VERIFY_NULL)
1052                 return;
1053
1054         io_u->numberio = td->io_issues[io_u->ddir];
1055
1056         fill_pattern_headers(td, io_u, 0, 0);
1057 }
1058
1059 int get_next_verify(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
1060 {
1061         struct io_piece *ipo = NULL;
1062
1063         /*
1064          * this io_u is from a requeue, we already filled the offsets
1065          */
1066         if (io_u->file)
1067                 return 0;
1068
1069         if (!RB_EMPTY_ROOT(&td->io_hist_tree)) {
1070                 struct rb_node *n = rb_first(&td->io_hist_tree);
1071
1072                 ipo = rb_entry(n, struct io_piece, rb_node);
1073
1074                 /*
1075                  * Ensure that the associated IO has completed
1076                  */
1077                 read_barrier();
1078                 if (ipo->flags & IP_F_IN_FLIGHT)
1079                         goto nothing;
1080
1081                 rb_erase(n, &td->io_hist_tree);
1082                 assert(ipo->flags & IP_F_ONRB);
1083                 ipo->flags &= ~IP_F_ONRB;
1084         } else if (!flist_empty(&td->io_hist_list)) {
1085                 ipo = flist_first_entry(&td->io_hist_list, struct io_piece, list);
1086
1087                 /*
1088                  * Ensure that the associated IO has completed
1089                  */
1090                 read_barrier();
1091                 if (ipo->flags & IP_F_IN_FLIGHT)
1092                         goto nothing;
1093
1094                 flist_del(&ipo->list);
1095                 assert(ipo->flags & IP_F_ONLIST);
1096                 ipo->flags &= ~IP_F_ONLIST;
1097         }
1098
1099         if (ipo) {
1100                 td->io_hist_len--;
1101
1102                 io_u->offset = ipo->offset;
1103                 io_u->buflen = ipo->len;
1104                 io_u->numberio = ipo->numberio;
1105                 io_u->file = ipo->file;
1106                 io_u->flags |= IO_U_F_VER_LIST;
1107
1108                 if (ipo->flags & IP_F_TRIMMED)
1109                         io_u->flags |= IO_U_F_TRIMMED;
1110
1111                 if (!fio_file_open(io_u->file)) {
1112                         int r = td_io_open_file(td, io_u->file);
1113
1114                         if (r) {
1115                                 dprint(FD_VERIFY, "failed file %s open\n",
1116                                                 io_u->file->file_name);
1117                                 return 1;
1118                         }
1119                 }
1120
1121                 get_file(ipo->file);
1122                 assert(fio_file_open(io_u->file));
1123                 io_u->ddir = DDIR_READ;
1124                 io_u->xfer_buf = io_u->buf;
1125                 io_u->xfer_buflen = io_u->buflen;
1126
1127                 remove_trim_entry(td, ipo);
1128                 free(ipo);
1129                 dprint(FD_VERIFY, "get_next_verify: ret io_u %p\n", io_u);
1130
1131                 if (!td->o.verify_pattern_bytes) {
1132                         io_u->rand_seed = __rand(&td->__verify_state);
1133                         if (sizeof(int) != sizeof(long *))
1134                                 io_u->rand_seed *= __rand(&td->__verify_state);
1135                 }
1136                 return 0;
1137         }
1138
1139 nothing:
1140         dprint(FD_VERIFY, "get_next_verify: empty\n");
1141         return 1;
1142 }
1143
1144 void fio_verify_init(struct thread_data *td)
1145 {
1146         if (td->o.verify == VERIFY_CRC32C_INTEL ||
1147             td->o.verify == VERIFY_CRC32C) {
1148                 crc32c_intel_probe();
1149         }
1150 }
1151
1152 static void *verify_async_thread(void *data)
1153 {
1154         struct thread_data *td = data;
1155         struct io_u *io_u;
1156         int ret = 0;
1157
1158         if (td->o.verify_cpumask_set &&
1159             fio_setaffinity(td->pid, td->o.verify_cpumask)) {
1160                 log_err("fio: failed setting verify thread affinity\n");
1161                 goto done;
1162         }
1163
1164         do {
1165                 FLIST_HEAD(list);
1166
1167                 read_barrier();
1168                 if (td->verify_thread_exit)
1169                         break;
1170
1171                 pthread_mutex_lock(&td->io_u_lock);
1172
1173                 while (flist_empty(&td->verify_list) &&
1174                        !td->verify_thread_exit) {
1175                         ret = pthread_cond_wait(&td->verify_cond,
1176                                                         &td->io_u_lock);
1177                         if (ret) {
1178                                 pthread_mutex_unlock(&td->io_u_lock);
1179                                 break;
1180                         }
1181                 }
1182
1183                 flist_splice_init(&td->verify_list, &list);
1184                 pthread_mutex_unlock(&td->io_u_lock);
1185
1186                 if (flist_empty(&list))
1187                         continue;
1188
1189                 while (!flist_empty(&list)) {
1190                         io_u = flist_first_entry(&list, struct io_u, verify_list);
1191                         flist_del(&io_u->verify_list);
1192
1193                         ret = verify_io_u(td, io_u);
1194                         put_io_u(td, io_u);
1195                         if (!ret)
1196                                 continue;
1197                         if (td_non_fatal_error(td, ERROR_TYPE_VERIFY_BIT, ret)) {
1198                                 update_error_count(td, ret);
1199                                 td_clear_error(td);
1200                                 ret = 0;
1201                         }
1202                 }
1203         } while (!ret);
1204
1205         if (ret) {
1206                 td_verror(td, ret, "async_verify");
1207                 if (td->o.verify_fatal)
1208                         fio_mark_td_terminate(td);
1209         }
1210
1211 done:
1212         pthread_mutex_lock(&td->io_u_lock);
1213         td->nr_verify_threads--;
1214         pthread_mutex_unlock(&td->io_u_lock);
1215
1216         pthread_cond_signal(&td->free_cond);
1217         return NULL;
1218 }
1219
1220 int verify_async_init(struct thread_data *td)
1221 {
1222         int i, ret;
1223         pthread_attr_t attr;
1224
1225         pthread_attr_init(&attr);
1226         pthread_attr_setstacksize(&attr, PTHREAD_STACK_MIN);
1227
1228         td->verify_thread_exit = 0;
1229
1230         td->verify_threads = malloc(sizeof(pthread_t) * td->o.verify_async);
1231         for (i = 0; i < td->o.verify_async; i++) {
1232                 ret = pthread_create(&td->verify_threads[i], &attr,
1233                                         verify_async_thread, td);
1234                 if (ret) {
1235                         log_err("fio: async verify creation failed: %s\n",
1236                                         strerror(ret));
1237                         break;
1238                 }
1239                 ret = pthread_detach(td->verify_threads[i]);
1240                 if (ret) {
1241                         log_err("fio: async verify thread detach failed: %s\n",
1242                                         strerror(ret));
1243                         break;
1244                 }
1245                 td->nr_verify_threads++;
1246         }
1247
1248         pthread_attr_destroy(&attr);
1249
1250         if (i != td->o.verify_async) {
1251                 log_err("fio: only %d verify threads started, exiting\n", i);
1252                 td->verify_thread_exit = 1;
1253                 write_barrier();
1254                 pthread_cond_broadcast(&td->verify_cond);
1255                 return 1;
1256         }
1257
1258         return 0;
1259 }
1260
1261 void verify_async_exit(struct thread_data *td)
1262 {
1263         td->verify_thread_exit = 1;
1264         write_barrier();
1265         pthread_cond_broadcast(&td->verify_cond);
1266
1267         pthread_mutex_lock(&td->io_u_lock);
1268
1269         while (td->nr_verify_threads)
1270                 pthread_cond_wait(&td->free_cond, &td->io_u_lock);
1271
1272         pthread_mutex_unlock(&td->io_u_lock);
1273         free(td->verify_threads);
1274         td->verify_threads = NULL;
1275 }